水泥混凝土路面裂縫成因及綜合防治措施——以印尼CISUMDAWU公路項目為例

蘇光輝

中國十七冶集團有限公司，安徽 馬鞍山 243000

當水泥混凝土路面面板的抗拉與抗折強度低于混凝土的收縮和翹曲應力時，混凝土面板就會產生裂縫。水泥混凝土路面產生裂縫的原因有很多，成因不同造成裂縫的種類也不相同，主要體現為橫向裂縫、縱向裂縫、角隅裂縫及收縮裂縫。如果在路基與路面的設計與施工過程中沒有采取措施加以預防，而在水泥混凝土路面出現裂縫后也沒有采取處治措施予以及時修復，隨著裂縫的持續發展，其勢必會造成水泥混凝土路面面板損壞，嚴重影響到道路的交通運輸功能。

1 印尼CISUMDAWU公路項目水泥混凝土路面裂縫成因

（1）路基沉降。印尼CISUMDAWU公路為山區公路，道路依山而建，高填路堤、深挖路塹及半填半挖路基相互交錯。在填方路基施工過程中，路基填筑工藝不合理、壓實質量不達標、填挖結合面及軟弱地基的處理不到位，均會直接質量均影響到路基的強度、剛度及整體穩定性，造成路基出現不均勻沉降病害，進而導致水泥混凝土路面產生裂縫。路基沉降是水泥混凝土路面產生橫向裂縫和縱向裂縫的主要原因。

（2）地下水活動。印尼CISUMDAWU公路所在區域雨季持續時間長達7個月，降雨量充沛，年降水量近2000mm，故地下水水位較高，極易侵入路基范圍內致使路基軟化、強度降低、水穩定性變差，最終造成水泥混凝土路面因路基承載力下降及喪失整體穩定性而產生裂縫破壞。

（3）混凝土路面縮縫切縫時間與切縫深度。水泥混凝土路面在硬化過程中，水化作用產生的熱量、晝夜溫差大及混凝土自身重力作用都會使混凝土面板發生翹曲變形，如果沒有及時切割縮縫，或切割縮縫的深度達不到設計要求，混凝土的變形因受到制約而產生裂縫。縮縫的切割時間延遲和切割深度不足是導致水泥混凝土路面產生橫向裂縫的主要原因。

（4）混凝土振搗及養生。在混凝土路面攤鋪施工過程中，振搗不充分及漏振會使混凝土密實度不一致，導致混凝土收縮不同步而產生收縮裂縫；而過度振搗又會使混凝土表面形成厚厚的砂漿層，因缺少骨料架構同樣會產生收縮裂縫。混凝土路面施工完成后，如果養生不及時，混凝土因水化作用所失去的水分得不到及時補充，也容易產生收縮裂縫。由此可見，混凝土振搗不充分或過度振搗、養生不到位是造成水泥混凝土路面產生收縮裂縫的直接原因。

（5）未及時施工路肩。印尼CISUMDAWU公路的路面結構層由下到上依次為150mm厚的級配碎石底基層、100mm厚的C15級混凝土墊層和300mm厚的C45級混凝土路面板，而道路兩側的路肩結構層由下到上依次為450mm厚的級配碎石底基層和60mm厚的瀝青混凝土基層和40mm厚的瀝青混凝土磨耗層。受路面與路肩施工順序影響，在完成水泥混凝土路面后因未及時開展路肩施工，造成水泥混凝土路面板邊緣下方的級配碎石底基層受雨水沖刷、擾動等原因而變得松散或流失，最終造成水泥混凝土路面的邊緣處失去支撐，在縮縫附近因受外部荷載而產生角隅裂縫。

2 水泥混凝土路面裂縫的綜合防治措施

2.1 提高路基施工質量并減緩工后沉降

在路基填筑前，加強原地面取樣檢測，注重對軟弱地基土的處理，通過換填、強夯等方式提高地基承載力；在填方路基施工中，選用合格的填料，控制最佳含水量，并按要求分層填筑與壓實，加強對每一填筑層壓實度的檢測，壓實度符合技術規范要求時方可進行下一層的填筑；在高填方路段，每填筑高度達1m時增設一層土工格室，增強填筑土體整體穩定性和剛度，有效改善路基不均勻沉降，同時，提前安排高填方路段的施工，以保證在路面結構層施工前有足夠的時間自行沉降；在原地面縱坡或橫坡較大的路段，則通過設置臺階的方式增強新填土與原狀土受力狀態，有效防止新填土體發生滑動，提高路基整體穩定性。除此之外，還可通過設置擋土墻、抗滑樁、土釘等方式提高路基的整體穩定性，防止路基及地基發生滑動。高質量的路基可有效減緩工后沉降，為路面結構層提供堅實的基礎，保證水泥混凝土路面不至于因為路基沉降而產生裂縫。

2.2 設置砂礫排水層及排水盲溝

為有效排除地下水，避免地下水侵入路基范圍內，在新填筑路基與原狀土之間設置一層300mm厚的砂礫料排水層，并在排水層的頂面鋪設一層土工布作為隔離層；在挖方路段，則需在路基兩側邊溝的下方各設置一條斷面尺寸為500mm×600mm的排水盲溝，用于阻斷地下水滲入路基，并將地下水排到路基范圍外。通過排水砂礫層和排水盲溝截排地下水，有效阻止地下水滲入路基范圍內，減少路基被地下水軟化的風險，在保證路基的剛度、強度和整體穩定性的同時，保障水泥混凝土路面的剛度、強度和整體穩定性。

2.3 提高混凝土振搗質量

在水泥混凝土路面施工過程中，需控制混凝土攤鋪機的行走速度，保證其有足夠的時間用于振搗混凝土；對于混凝土攤鋪機無法實施攤鋪的地方，則需要通過人工輔助攤鋪與振搗，并加強振搗密度，避免漏振；同時，也應控制振搗時間不宜過長，避免在混凝土表面形成一層厚厚的砂漿層。密實、均勻的水泥混凝土路面面板，在自然條件下水化、硬化的過程中才能同步收縮，有效延緩收縮裂縫的產生甚至是不產生收縮裂縫。

2.4 及時切縫提高切縫質量

在水泥混凝土路面施工完成后，待其強度達到設計強度的30%時，及時安排工人使用切縫機進行切縫工作，按照設計要求5m設置一道縮縫，每道縫均需一次性切割完成，并嚴格按照設計要求控制切縫寬度和深度。為防止設備故障影響切縫最佳時機，需在現場額外配備1臺備用設備。及時切縫并保證切縫質量符合技術規范和設計圖紙要求，可有效地防止橫向裂縫的產生。

2.5 加強養護

在水泥混凝土路面完成抗滑構造壓紋后，便可開始混凝土養護工作，該項目采用覆蓋透水無紡土工布及灑水的方式進行水泥混凝土路面養護，結合現場氣候條件，養護時間不少于12d，灑水頻次以無紡土工布不變干為準，在每天氣溫最高時，則加強灑水頻次。及時養護是防止水泥混凝土路面早期產生收縮裂縫的有效措施。

2.6 調整路肩施工順序并及時鋪筑路肩瀝青混凝土

在路肩施工過程中，為減少水流對水泥混凝土路面邊緣下方級配碎石底基層的沖刷破壞，在完成路面墊層混凝土施工后及攤鋪水泥混凝土路面施工前，需開展路肩底基層級配碎石施工，路肩級配碎石底基層分兩次完成，第一次施工至路面墊層混凝土高度，待水泥混凝土路面攤鋪完成后，再施工剩余的碎石底基層至設計高度。隨后，立即開展瀝青混凝土硬路肩的鋪筑施工。由于路面結構層內的級配碎石底基層得到了有效的保護，水泥混凝土路面的角隅裂縫問題也得到了很大的改善。

2.7 優化設計方案

通過在高填方路基邊坡增加帶有錨桿的鋼筋混凝土格構框架梁，并在框架格構中鋪石防護等措施進一步增強路基穩定性，防止高填路段水泥混凝土剛性路面結構破壞。為進一步降低路基沉降對混凝土路面結構的影響，降低路面維修難度及運營維護成本，在高填方路段，通過優化設計方案，將水泥混凝土路面變更為瀝青混凝土路面，充分利用瀝青混凝土韌性及拉伸變形的物理特性適應高填路基的不均勻沉降。

2.8 低壓注漿修復水泥混凝土路面裂縫

低壓注漿修復水泥混凝土路面裂縫技術，主要用于寬度為0.2～3.0mm的水泥混凝土路面裂縫修補。低壓注漿法修補混凝土裂縫的工序如下：裂縫清理→粘貼注漿嘴和封閉裂縫→試漏→配制注漿液→壓力注漿→二次注漿→清理表面。為保證注漿效果，注漿嘴的設置間距為0.2m，在注漿過程中，由裂縫的一端向另一端低壓注漿，使漿液充滿整條裂縫，完成對裂縫的修復工作。由于漿液固化時間短，可在1d內完成固化并在10d左右達到強度，從而快速修復水泥混凝土路面裂縫、恢復道路交通運輸功能。

2.9 破除裂縫板塊，重新澆筑混凝土

對于裂縫寬度超過3mm及呈碎裂狀的水泥混凝土路面板，使用低壓注漿無法修復的，則需采取破除損壞的水泥混凝土路面面板，重新澆筑混凝土的方式進行修補。為提高新澆筑板塊的強度和整體穩定性，在新澆筑面板內增設一層Φ8@150mm×150mm的單層鋼筋網。雖然這種修補技術施工難度大、費用高、交通開放遲，但也能在一定程度上修復缺陷，恢復道路交通運輸功能。

3 結束語

由于設計缺陷、不按規范施工及運營維護不到位等原因，水泥混凝土路面產生很多裂縫。在設計及施工過程中，相關工作人員需嚴格執行設計標準及技術規范標準，采取優化設計方案和施工方案、完善設計和改進施工工藝、規范施工等手段，有效避免裂縫的產生，而對于已經產生裂縫的水泥混凝土路面面板，則需及時通過注漿修復或重新修補等措施避免裂縫進一步發展。