公路水穩碎石基層裂縫治理技術分析

曹建波

(湖南省益陽公路橋梁建設有限責任公司,湖南 益陽413000)

水泥穩定碎石基層在公路建設中的性能會受到多種因素的影響,尤其是級配骨料質量和水泥配比。在路面結構層建設施工過程中,受施工工序、溫度變化和墊層沉降等因素影響,經常會造成基層開裂,影響結構層質量。為此,本文將對水穩基層裂縫的產生成因進行分析,并以此為基礎,提出防治開裂病害的幾點措施。

1 工程概況

某二級公路新建項目,首先通過人工步檢調研,選擇大約3 km范圍內裂縫密集路段,進一步采用探地雷達對裂縫發展層位進行調研,調研結果如表1所示。

表1 裂縫情況

2 裂縫原因分析

2.1 雨水侵害原因

因為該工程在南方地區,屬于典型的亞熱帶季風氣候,降水量豐富,又因瀝青路面具有較強的透水性,因此,推測水害是導致基層開裂的成因之一。

2.2 水泥穩定碎石混合料自身缺陷

因為該地區光照強度較大,季風發達,在水泥碎石混合料鋪設完成之后,會在材料表面出現較為強烈的水分蒸發現象,導致材料內外體積變化速度不同步,產生干縮裂縫；在材料硬化初期,由于水泥水化過程會產生大量的熱,但材料表面和內部散熱速度不同步,導致材料內外體積變化差異,產生溫縮裂縫。

2.3 施工工序控制問題

路基沉降也是造成水穩基層開裂的因素之一,為避免路基的不均勻沉降影響公路建設質量,在路基施工完成后,必須對路基的沉降數據進行檢測,月沉降速率≦5mm,才能夠繼續進行填筑施工作業。某些公路建設項目為縮短工期,忽視沉降觀測環節,路基施工完成,直接進行填筑作業,導致基層裂縫病害頻出。

2.4 配比失控問題

某些公路建設項目在建設過程中為提高施工速度,通過增加水的摻配量的方式,提高聚合物施工性能,造成聚合料板結過程中沒有足夠的灰漿填充骨料空隙,導致水穩基層強度不夠,后期出現大范圍開裂問題。

3 裂縫的防治

3.1 瀝青路面裂縫雨水侵害防治技術要求

3.1.1 為避免雨水侵害對路基的強度造成影響,在進行瀝青路面鋪設施工時,應該采取一定的技術措施,降低路面滲透性,防止雨水侵害基層結構,預防路基開裂造成的路面結構裂縫現象。雨水侵害防治技術要點如圖1。

圖1 雨水侵害防治技術綜合考慮因素

3.1.2 根據相關技術規范,嚴格把控級配骨料質量,保證骨料強度、配比滿足技術規范要求,同時精確控制瀝青膠凝材料配合比,以保證聚合料攤鋪壓實之后的嵌擠鎖結效果,進一步降低滲透率。

3.2 級配的選擇

3.2.1 水泥穩定粒料有骨架密實型和懸浮密實型兩種存在形式,其各級粒徑顆粒的分配情況見表2、3。

表2 骨架密實型基層聚合物粒徑顆粒的分配

表3 懸浮密實型基層聚合物粒徑顆粒的分配

3.2.2 懸浮密實型結構在施工實踐過程中,更容易出現裂縫問題,因為粗集料少,所以在攤鋪壓實施工后,會被擠壓懸浮在細集料中間,導致板結過程中出現裂縫。

3.2.3 骨架密實結構在施工實踐過程中,極少出現開裂問題,經過攤鋪壓實作業,粗集料會出現牢固的嵌擠鎖結,不僅具有更高的強度,也能夠有效預防開裂現象的出現。

3.3 施工過程中的控制

3.3.1 水泥穩定碎石結構施工需要精良的施工工藝,同時也要有合適的施工環境。因此,水泥穩定碎石基層裂縫的預防要注重細節,更要有嚴謹的工序、科學的施工管理。

3.3.2 含水量的控制。水泥穩定碎石基層施工要關注含水量控制,施工環境的動態變化和料體自身的干縮特點造成含水量管理難度增加,所以在料體性能的設計考量中,要注重氣候信息收集,實現混合料含水量動態控制。

3.3.3 水泥劑量的控制。基層裂縫概率隨著水泥劑量使用增多而增大,本項目基于減少裂縫的目標,選用水泥劑量應用較少的振動成型壓實法,作為水泥穩定碎石基層各級粒徑顆粒的配比方案；抗裂型水穩能夠讓混合料強度升高水泥用量管控過程中,要保證其使用量小于設計值的1.005 倍。

3.3.4 級配的控制。為滿足抗裂性標準,在水泥穩定碎石科學的配合比設計工作上,應該給予足夠的重視,水泥穩定碎石抗裂性能主要來源于穩固的骨架結構的形成,要重視4.75 mm和0.075 mm關鍵篩孔的通過率管控。

3.3.5 離析的控制。混合料表面經過碾壓施工,容易造成離析現象。裂縫問題在一定程度上來源于機械離析的作用,在攤鋪機螺旋掛桿和變速箱位置安裝反方向葉片,用以防止出料離析現象。

3.3.6 養護控制。水泥穩定基層碾壓完成后,要在水泥穩定基層進行篷布加蓋,同時采取必要的灑水養護,保持水分充足,達到預防干縮性裂縫現象出現的目的。

4 裂縫養護階段的修補技術

為處治半剛性基層瀝青路面大量出現的反射裂縫,目前主要處治技術有貼縫帶處治法、挖補法、罩面法等。這些裂縫修補方法都是針對瀝青面層裂縫的處治,處治深度一般為瀝青路面的上面層,如處理至基層,施工難度大,現提出采用有機注漿材料進行基層裂縫修補技術,其施工要點如下:

4.1 基層裂縫修補注漿技術工藝流程

采用有機注漿材料進行基層裂縫修補技術,其施工工藝流程見圖2。

圖2 基層裂縫修補注漿技術工藝流程

4.2 基層裂縫修補注漿技術要點

4.2.1 雙液注漿配比。(1)A組分為主劑復合多元醇、催化劑、勻泡劑和增韌劑,多元醇配比為:m(多元醇):m(多元醇2)=80:20,催化劑用量選擇3.2%,增韌劑為8%；(2)B組分為固化劑PAPI-2；(3)A組分:B組分=100:85。

4.2.2 主要設備。鉆孔機1臺、壓漿機1臺、5 kW以上發電機組1臺、空壓機1臺、2～4t卡車1輛、PV C管若干、保護管若干、扁咀大力鉗若干。其他設備:風鎬、鐵鍬、掃帚、卡尺等。

4.2.3 布孔的基本原則是使注漿孔在路面上均勻分布,每個孔所擔負的注漿面積合理。

4.2.4 采用高強度金剛石鉆孔機鉆孔,鉆孔孔徑孔15～20mm,鉆孔深度為40cm,到上基層底部。

4.2.5 注漿前,先采用大功率吸塵器收集鉆孔產生的粉末顆粒,再使用空壓機吹孔,使瀝青路面結構層與水穩路面結構層之間形成有效粘結。

4.2.6 預埋注漿導管注漿導管由PV C管和金屬保護管組成,注漿壓力采用1.0 ～1.5 MPa,注漿時間為保持注漿壓力2min。

4.2.7 現場鉆孔過程中,必須對現場鉆孔數量以及深度進行檢查,若不滿足,需進行二次鉆孔。

4.2.8 嚴格報告程序,實施監理旁站制度,施工過程中監理全程跟蹤監督。注漿過程中,應對現場注漿導管夯實以及穩壓封孔時間進行控制,確保壓漿整體質量滿足技術要求。

5 結論

本文結合工程實踐,對水穩基層裂縫產生的成因進行了分析,并有針對性的給出施工和養護兩個階段的防治技術。因為水穩基層裂縫難以有效防治,并且一旦產生開裂,很容易誘發更大的質量問題,所以施工階段的預防更加重要。在后期養護階段,應做好保養維護,及時處理已經發現的開裂病害,進一步降低開裂病害的發生、減少質量風險。