公路施工中水穩基層裂縫的防治措施

康富國 張硯迪

（平頂山市高速公路建設有限責任公司，河南 平頂山 467000）

在我國高等級公路當中，水泥穩定碎石基層是最常用的路面基層結構，其特點為強度高、穩定性好，且具有良好的經濟效益。但在長期使用過程中發現，水穩基層不可避免地會產生干縮、低溫收縮裂縫。在行車荷載和溫度的影響下，基層裂縫將逐漸向面層擴散，并形成反射裂縫。為了有效防止路面基層裂縫，必須掌握裂縫的影響因素，并采取切實可行的措施，加大處置力度，從而有效提升路面基層的施工質量。

1 公路施工中水穩基層裂縫成因

公路建成通車后，在行車荷載和溫度變化等因素的影響，水穩基層極易產生裂縫等病害，究其原因瀝青路面產生水穩基層裂縫的原因主要有以下幾種：第一，結構層自身強度不足。伴隨社會經濟的不斷發展，交通量越來越大，作用于路面軸負載逐漸增加，甚至一度超過了路面結構層強度極限值，裂縫也從縱向開裂轉變為網裂，這種裂縫在超載重載路段極為常見。第二，含水率控制不合理。施工過程中，當混合料含水率能否達到最佳含水率范圍極為關鍵。但在實際工作當中，卻很難控制，一旦含水率超標或不足，都會影響基層混合料的干縮應變，引起基層開裂。第三，施工環境氣候。我國部分地區溫差相對較大，施工初期極易發生干縮應變，而到施工后期則容易產生溫縮應變，從而加大基層開裂的概率。第四，溫度疲勞裂縫。當環境溫度發生較大變化時，瀝青材料的溫度敏感性將會引起瀝青材料溫度應力疲勞現象，大幅減小混合料內部的極限應變。此外，在溫度作用下，同樣會造成瀝青混合料勁度模量被破壞，在未達到極限抗裂溫度的情況下，便會破壞瀝青混合料，產生基層開裂。第五，反射裂縫。作用于瀝青路面結構基層的力主要是拉應力，當拉應力和拉應變遠遠超過基層內極限的抗拉應變，便會產生裂縫。第六，水泥劑量使用不合理。一般情況下，為了達到路面基層強度要求，往往會通過增加水泥用量或者設置伸縮縫的方式得以實現。但這種方式極易出現強度太高的情況，尤其是在水泥水化作用下，基層開裂頻頻發生。第七，細集料質量不合格。目前，很多公路工程當中，都會采用泥粉含量較大的石屑作為細集料，此類采用干縮、溫縮應變較大，進而引發開裂。

2 公路施工中水泥基層裂縫防治措施

1）合理選擇面層材料和適當增加面層厚度。面層選用勁度模量大、針入度大、溫度敏感性低的瀝青或改性瀝青，并且采用合理級配的集料，將有助于提高面層的抗裂性能。增大面層厚度能夠抑制荷載型反射裂縫的向上擴展。因此，增加面層的厚度不僅可以延緩反射裂縫的向上擴展，還可以降低車輛荷載引起的剪應力。當面層厚度較小時，應力強度因子的變化速率很大，但是當面層厚度大于20cm時應力強度因子的變化速率逐漸平緩，因此，過分增加瀝青面層厚度不僅作用有限，而且不經濟。

2）基層材料合理組成設計。為了減少基層材料溫縮系數，必須合理控制材料的類型、級配組成及含水率等因素。通過適當減小基層彈性模量，能夠達到防治基層裂縫的目的。為此，在確保路面承載力滿足規定要求的前提下，應盡可能減小基層模量，同時采取較小溫縮系數的基層材料，從而減少裂縫發生。按照水穩基層干縮特性分析，當基層粒料越細的情況下，含水率就會越高，此時其干縮變形程度越大。因此，在選擇材料時必須合理控制粒徑的大小。

3）加鋪土工合成材料。將土工合成材料鋪設到土體內部或者各層土體之間，可以達到增強土體的作用。同時，土工合成材料的應用，可以有效抑制路面裂縫的產生，其作用主要在于4點，具體如下：第一，鋪設土工合成材料后，基層裂尖的拉應力就因土工合成材料的隔離作用而不能直接傳遞到面層；第二，在基層、面層間設置土工格柵，它就會將裂尖應力從垂直方向轉為水平方向，并且起到加筋的作用增強了瀝青面層的整體抗拉強度；第三，土工合成材料的延伸性能可以將基層裂尖的拉應力擴散到更廣的區域，起到消能緩沖的作用；第四，隔水防滲，土工合成材料的孔隙被瀝青油封閉后，可隔斷路面水向基層滲透，進而保護基層強度。

4）應力吸收層設置。將低模量、高韌性的應力吸收層設于面、基層之間，不但可以達到封水的效果，同時還能抑制反射裂縫發生。應力吸收層應用中，可按照基層結構強度、厚度等條件，合理調整應力吸收層配合比，保證其柔性、韌性符合施工規定，從而有效抵抗瀝青面層傳遞的行車荷載。相比其他防裂方法，應力吸收層對施工工藝具有較高要求，一旦基層施工質量不過關，那么將會嚴重影響應力吸收層的使用功效。

5）開槽灌縫施工。在瀝青路面日常養護當中，開槽灌縫是一種常見的裂縫防治措施。施工中，沿著裂縫走向通過開槽機切割出一定寬度的溝槽，相比裂縫寬度，開槽深度應略大一些。隨后通過吹風機清理干凈槽內雜物。清理干凈后，將加熱的灌縫材料注入裂縫，灌縫完成10～15min后，便可開放交通。目前，常用的灌縫材料有乳化瀝青、改性瀝青等，通過灌縫可以將灌縫材料和原路面結構粘結成一個整體，具有良好的抗裂、防水作用。

3 工程概況

某公路工程建成通車多年，在交通量大幅增長和氣溫、雨水等自然環境長期作用下，局部路段路面出現了較為嚴重的病害問題，其中裂縫居多，已對道路行車舒適性和安全造成了不利影響。通過病害調查分析，可知路面水穩基層已開裂，為了有效防治基層裂縫，決定采用環氧改性聚氨酯材料進行壓力注漿施工，具體施工流程如下：

1）布孔。按照設計要求，結合工程實際情況，可間隔50cm設注漿孔，并做好標記，保證孔位正確。

2）裂縫防護。鉆孔施工前，為避免鉆孔時灰塵等進入裂縫，可提前采用透明膠帶粘貼裂縫，從而提高裂縫修補材料的滲透作用，以免路面污染。

3）鉆孔。按照裂縫深度情況，準確確定鉆孔深度，采用螺旋鉆桿施工。鉆孔時，鉆桿需垂直路面，確保鉆孔質量，鉆孔之后，必須快速將孔內灰塵、雜質清理干凈。

4）注漿。正確安裝注漿管和注漿帽，利用夾具夾緊注射槍和注射帽進行壓力注漿施工。通過注漿管把漿液注入裂縫，材料將迅速變為固體，達到填充、修復基層裂縫的目的。

5）開放交通。完成以上施工后，應及時清理干凈多余廢料，隨后開放交通。

4 結束語

綜上所述，水泥穩定碎石混合料是最常見的路面基層材料，其特點為整體性好、施工簡單、強度高等。在公路施工當中，隨著水泥穩定碎石基層混合料的大量使用，其耐久性和抗裂性不足的問題也愈加顯著。為了改善路面使用性能，必須重視水穩基層裂縫問題，找出裂縫成因，提出切實可行的措施，從而提高基層抗裂能力，延長路面使用壽命。