簡談水穩土施工裂紋控制技術

雷 雄，楊祚武，劉 偉，吳秋呂

（中國水利水電第十四工程局有限公司非洲事業部，云南 昆明 650041）

1 工程概況

1.1 項目概況

塞內加爾高速公路項目（以下簡稱塞高速）位于首都Dakar以東，施工區段為Thies-AIBDMbour，為連接第二大城市捷斯（Thies）和第四大城市姆布爾（Mbour）以及新建機場（AIBD）的主要通道，是嚴格按照法標規程來驗收的高標準項目，全程約62.34km，分為3個標段漸次施工。

塞高速主要由路面工程、橋梁、涵洞、排水系統、收費站、服務區等組成，其中水穩土作為路面工程的主要質量把關區及項目主要產值來源，在塞內加爾1年有9個月旱季的特殊地況環境下，天氣炎熱，遍布沙土，石料相對緊缺，但擁有著大量適合該類型水穩土施工的紅土礫石料，結合當地氣候特點，該型水穩土應運而生。

1.2 水穩土施工技術

水穩土施工首先要探坑取樣，找到合適的料源，經過取樣試驗合格后方可定料；在確定料源后，圈定料場，進行腐殖土剝離，隨后取料運輸，開始工作面布料，布料時需要時刻關注料的質量，避免料源含沙等因素影響。由于塞高速水穩土成型厚度為25cm,所以需要根據設計高程做松鋪厚度為31cm的GPS初平，為了保護平地機GPS系統，遇到比較大的塊狀料源時，需要用單鋼碾進行震動碾壓，使平地機能夠高效快速的初平作業。

初平結束后，測量人員需要復檢高程，以及標定水穩土與路肩邊界，便于水泥布點，這些施工準備要在施工前一天完成。接下來就是按照設計比例布置袋裝水泥，之后翻松機翻松作業，翻松深度為30cm,其后跟隨三臺單鋼輪壓路機進行碾壓（先靜壓，再小震，最后強震）。考慮到施工的高效性，待翻松機翻松第五道時，跟進灑水，架設GPS平地機跟進一側進行高程精平作業，精平作業完成后，水穩土層厚度為25cm,然后用水準儀對各施工斷面節點高程進行復核，隨后碾壓收面，待施工完成，相關部門進行鉆坑取樣作壓實度實驗，測含水率，驗收合格后，進行灑水保養，最后撒布透層油。

1.3 水穩土裂紋

成型水穩土在高溫炎熱環境下硬化時，隨著水泥初凝，與水產生水化反應，水分隨之減少；施工過程中，礫石料也會吸收大量的水，體積收縮，成品變形，易產生干縮裂紋，一般在水穩施工結束二至三天后出現，大多出現在接頭搭肩、水穩與路肩銜接的地方，裂縫寬度不一，分橫向與縱向2種，其中縱向裂紋居多。

圖1 水穩土施工

2 水穩土裂紋的產生

2.1 料源質量

該類型的水穩土對水穩土料有很高要求，在開采水穩土料之前，一定要在表層進行沙土剝離，直到完全進入水穩土料層，方可進行挖掘開采。如果水穩土料中夾雜大量的沙性土，則在水穩土施工過程中會出現壓不實，導致壓實度不夠，這是水穩土裂紋產生的主要原因之一。

紅土礫石料水穩土是通過翻松機械把紅土礫石料和水泥按照一定比例與水拌和均勻而成，沙性土的存在破壞了這一平衡，我們都知道沙土有著很大的吸水性，隨著施工結束，沙性土中的水分慢慢蒸發，達到一定程度后，水穩表面就會逐漸被拉裂，從而產生裂紋。

2.2 翻松作業中的水量控制

所謂水穩土，水在其中的重要性不言而喻，施工過程中，需要有專業人員跟隨翻松機觀測水量變化，進行適時調節。

若含水率不夠，水穩土的壓實度達不到要求，倘若壓不實，表層松散，肯定會出現裂紋。若含水量過大，會出現彈性土，俗稱“彈簧土”，此時壓路機作業，表層會下陷，達不到壓實效果，且在水分自然散發后，會出現深度裂紋，而且面積較大，需要特別注意。

2.3 翻松操作

水穩土翻松是該項施工的主體，因為施工路面寬度較大，所以翻松機需要進行分條翻松多次作業，當第一道翻松完成，隨后第二道不能按第一道的翻松邊緣作業，否則會由于拌和含水率不足，出現搭接縱向裂紋。

2.4 溫縮裂紋

該型水穩土是由礫石料和水泥相拌冷再生成型，水泥含量較高，所以存在熱脹冷縮現象，在礫石料與水泥冷再生時，隨著水泥初凝，水泥水化會放出大量熱量，由于是白天施工作業，外界溫度通常有30℃-40℃，因此成型內部溫度也較高，使內部體積膨脹，但是散熱較慢，當夜幕來臨，外部遭遇冷空氣，形成外縮內脹，產生較大的拉應力，如果該應力超過其極限抗拉彎強度，此時就會形成溫縮裂紋，且大多為橫向分布。

2.5 路基不均勻沉降

在lot-2標pk26立交區匝道施工時，由于路基經水浸泡，pst-0強度不夠，導致在施工過程中出現彈簧弧形開裂現象，雖然經過處理，但是實驗驗收時強度依然不夠，導致出現大量縱向裂紋；最后換填pst-0不達標的料，重新上料施工，終于解決這一難題。從這次事件知道，如果局部土基或基層壓實度達不到要求，水穩土施工后，也會產生壓不實的現象，重車通過，會有明顯的水平下陷，之后的承載實驗也達不到要求。

3 裂紋控制措施

3.1 優質水穩土料

在做水穩土之前，需要尋找到符合水穩施工要求的水穩土料，并在開挖之前確定表層剝離干凈，同時在開挖過程中采取集料方式，這樣更能保證水穩土料的均勻穩定性。

3.2 控制含水率

翻松作業時，需要專業人員跟隨翻松機，進行含水率觀測。

觀測方法如下：

①用手抓一把拌和后的水穩土料，用輕力拿捏，若料成團且手心保持相對干度，則水量適中。

②翻松過后緊隨壓路機進行碾壓，此時可以觀察壓路機鋼輪粘泥情況，若壓路機鋼輪沒有粘泥且有水濕點，則水量適中；若壓路機鋼輪粘泥情況嚴重，則需要降低翻松機輸出水量。

③可以直接查看翻松后的成品料以及翻松機后擋板出料處是否有大量灰塵溢出。若后擋板處有大量灰塵溢出，則會伴隨著成品料有大量干點白點出現，此時需要增加水量；若成品料顯相對濕度，且有少量白點，此時水量適中，反之亦然。

3.3 適當搭肩寬度

翻松作業時，需要注意翻松搭肩寬度，若搭肩寬度不夠，會造成翻松不充分，水穩土拌和不均勻，從而導致裂紋的產生。為了提高翻松效率同時達到翻松拌和均勻的目的。經長期施工總結最佳搭肩寬度為30-40cm。

3.4 水穩養護

在水穩土施工驗收結束后，需要進行灑水養護，保證水溫表面與成型水穩土水分相對一致，避免因表面水分蒸發過快而產生開裂現象；隨即是透層油撒布，主要目的是防止水分蒸發，使成型內部達到一個相對的水分溫度平衡，同時也可避免高溫太陽灼曬，遏制溫縮裂紋，當透層油晾干后，還可以防塵防雨，是水穩土施工中不可或缺的一部分。

3.5 保證路基質量

高速公路結構層由基礎整形、路基回填、水穩施工以及瀝青攤鋪等程序構成。各層的強度荷載應力都必須滿足設計及實驗要求，回填厚度要控制在約20-25cm，才能保證整體質量。其次在雨季施工時需要特別注意，在上水穩土料之前，需要保證pst-0的強度，若表面有積水，此時不能上料，需要等pst-0晾曬干之后，用壓路機進行碾壓收面，觀測是否有鋼輪條印，若無，則滿足上料要求。這樣可以避免水穩土受路基的不均勻沉降影響。

3.6 特殊路段處理

①在遇到漸加寬路段時，由于其漸變性，漸變路段會局部重復翻松，如果按照常規翻松，重復翻松段含水會大大增加，不利于水穩作業，需要調整翻松機的出水量，因為翻松機的輸出水閥是并排規律間距分部，所以在出現局部重復翻松時，需要關閉重復翻松寬度的供水閥，這樣即使重復翻松，也能達到控制含水率的目的。

②在遇到涵洞橋梁時，由于翻松機本身機能的限制及考慮到成品保護，靠橋面邊緣或搭板高度導致翻松機無法進行翻松作業，此時需要用輪挖和帶水管的水車配合進行拌和，從而控制好含水率，避免裂紋的產生。

3.7 避免外力影響

由于水穩土結構層為半剛性結構，強度在2.5-3Mpa之間,所以在GB沒有攤鋪之前，要對水穩土實行全封閉，嚴禁超重設備車輛通行，若超重設備過早通行，會使水穩土基層的結構強度遭到破壞，從而出現不規則的裂紋。其次水穩土施工結束后，7天抗壓強度結果一旦滿足要求，就應該進行GB封層作業，由于塞內加爾天氣炎熱，溫度較高，長時間擺放水穩土也是產生裂紋的重大因素之一。

4 結語

水穩土裂紋控制主要從料源、含水率、施工工藝、成品養護以及外力因素影響幾方面進行突破；其次對材料（如水泥）及設備也有很高要求，施工作業前，務必做好施工準備。在涉及實驗參數如：水泥性能測試、水泥布點規格、初平精平高程控制、成品壓實度取樣、透層油接盤實驗等，一定要嚴格按照設計標準來實行，這樣不僅能提高工作效率，同時也能提高工程質量。尤其在進行搭縫翻松時，一定要滿足搭肩寬度，保證施工質量，避免縱向裂紋產生。同時應該加強成品保護，排除外力對成品結構層的干擾，做到質量促發展的科學施工管理。最后希望此文對類似的水穩土施工有所幫助。