水稳裂纹处理

关于水稳底基层路面设计与施工缺陷的处理意见 阅读：462次 时间：2009-9-3 11:51:35 编辑：赵艳杰、谢昕 [ 大 中 小 ] [打印文章]

前言

水泥稳定层作路面底基层是近来较为普遍采用的一种新型的路面结构。原来的路面底基层多数是采用的多渣（主要是煤渣）底基层，它是利用火力发电站、化工厂等用煤作燃料燃烧后的废渣作为路面底基层的主要材料。但是由于国家近年来高度重视环镜保护，减少空气污染，用煤作燃料来发电或化工厂用煤作动力越来越少，因此煤渣的产量也就越来越少；另外，随着经济的发展，交通量的不断增加，汽车的载重量也在不断增加，多渣底基层的承载力又不太理想，这样就大大地缩短了路面的使用年限，增加了大量的维护费用，同时高速公路或高等级公路的建设又在不断的发展，而煤渣的量又在不断减少。为解决这个矛盾，就研制出一种用水泥稳定碎石作为路面的底基层的路面结构。水稳底基层是一种界于刚性和半刚性路面结构之间的一种半刚性路面结构，它能大大提高路面的承载力和使用年限，因此目前大多数高速公路或高等级公路均采用这种路面结构。由于是刚开始使用不久，在许多方面还存在一些问题，这就需要我们认真去研究并加以解决。本文将着重介绍有关设计和施工缺陷的处理意见。

一、 设计方面存在的问题及处理意见

由于水稳低级层是近来采用的主要的路面底基层结构形式，在设计理论和设计依据方面还存在不足的地方，需要进一步进行补充和完善。

（一）、水稳底基层的厚度设计不合理

目前水稳底基层的设计厚度一般都在28---32cm 之间。这就给施工控制带来了不少的困难，如果按一层施工，压路机的振力要求较高，至少需要YZ18以上吨位的压路机，且振力必须达到压路最大振力的95%以上才能完全压实底基层的整个厚度，这就给大面积施工和施工控制带来了较为严重的困难，且压的遍数还必须达到设计要求，同时还不能超压，否则还会压坏成型路段，导致路段报废，造成较大的经济损失；如果分两层施工，每层的厚度只有14---16cm ，其厚度又簿了一点，并且要求两层施工的间隙又不能太大否则就成了两层结构，更不能满足设计要求；如果两层间施工的间隙太短，第一层根本无法承受第二层施工时的车辆荷载。因此建议将水稳底基层的庶几乎厚度调整为40--45cm 左右，并按两层施工，每层厚度控制在20—23cm 左右。这样，一次性压实成型，就可以完全保证其整体质量。

（二）、水稳底基层的设计强度和级配方面存在的问题及建议

1、 由于目前水稳底基层的设计强度只有2MPa, 底基层成型后，在其上面铺筑基层时，很难承受重载车辆荷载，会出现成型的水稳底基层被重载车辆压裂、压坏、压陷、表面起层、飞石较多的现象，底基层受到严重的破坏，虽然可以采用一些补救措施，但其结构的受力情况和质量均受到不同程度的影响。因此建议将水稳底基层的设计强度由原来的2MPa 提高到3—3.5MPa.

2、目前水稳底基层的设计级配一般为单级配，其级配为100%的碎石加5—6%低标号缓凝水泥。由于铺筑底基层的所需碎石的量相当大，要采用料场加工的可能性相当小，甚至基本是不可能，都是采用外购碎石，而外购碎石的规格、性能都不同程度存在一些问题，很难保证其质量。因此建议设计单位将水稳底基层的级配调整为复合级配，水泥用量仍采用5—6%，将外购碎石筛成分为两级：5—10mm 和10---30mm, 配合比可通过试验来确定，并采用料场机械拌和严格控制其混和料的级配。

（三）、水稳底基层施工工工艺方面存在的问题及建议

目前水稳底基层的施工多数是采用料场集中拌和→车辆运输→ 现场摊铺 →压实成型 →养护 →开放交通。而摊铺都是采用平地机配合推土机进行。在施工过程中，底基层就会出现人为的离析的现象，导致局部出现压实度和湾沉达不到要求，一旦开放交通就会压坏或压裂底基层。因此建议将底基层的施工调整为用摊铺机铺筑，可以用一台大型摊铺机或用两台小型摊铺机平行摊铺（两台摊铺机的前后距离保持在30--50米之间）。

（四）、水稳底基层设计层厚方面存在的问题及建议

目前水稳底基层的设计只有一层。随着经济的快速发展，交通量的不断增加，对路面使用年限要求的提高，目前单层底基层的设计就不太合理了，就需要我们尽快地调整它。因此建议将水稳底基层由原来的一层调整为两层，总厚度由原来的28—32cm 调整为40—45cm ，按两层施工控制，每层的厚度控制在20—23cm 。这样一来，虽然会增加路面的投资，但比起使用年限的缩短和运营期间的维护费用来讲，要节省的多，而且社会效益也要好的多。

二、 施工方面存在的问题及建议

（一）、原材料方面的控制

1、原材料的级配差 由于混和料中所用的主要材料是碎石，一般都是采用的天然级配而不是人工拌和级配。如果过大或

过小的颗粒含量过多，混和料的空隙率将增大，其嵌挤力就减小，稳定性差，密度低。对成型路段压不得，容易引起局部离析现象，大大降低其质量，对路面的承重是极为不利的。因此建议对外购的天然级配的碎石一定要采取筛分，并按5—10mm 、10—30mm 分极堆放，不得混堆，拌和要严格按照设计的配合比进行机械拌和，这样就能达到混和料中的大小颗粒相互匹配，使颗粒嵌挤密实，空隙小，密度高，稳定性好。

2、碎石的含泥量偏大 由于碎石不是自己加工的，而是外购的，碎石中的含泥量经常会出现偏大的现象。如果含泥量偏大或超过规定的范围，成型路段的表面会产生泛泥并导致表面出现大量的裂纹，混和料间嵌挤能力将大大降低、强度较差、液限和塑限指数增大，导致其稳定性差。因此建议水稳底基层碎石中泥土的含量绝对不能偏大，各级施工管理人员必须加以严格控制，对含泥量偏大的碎石应作报废处理，坚决不得使用。

（二）、施工控制方面

1、压实不足或压路机的振力不够 如果对成型的路段压实不足，会造成底基层表面出现严重的轮迹、起波、表面松散、产生有规律的裂纹、压实度达不到要求；如果压路机的振力不够，会导致底基层顶面以下15---25cm 范围不密实，它将严重影响底基层的强度以及板结，这样的机构层对分散荷载的能力较差，在车辆荷载作用下，结构层容易被破坏，严重影响其质量。因此底基层的单层厚度应控制在20—23cm 左右，严格按照试验路段所测定的压实遍数和振力进行压实；并要注意压实的遍数不能超过其极限，否则会将压实密实的路段压坏。

2、混和料拌和不均匀 如果混和料的拌和不均匀，摊铺后会出现梅花状、风窝现象。梅花状部分的空隙率大、不密实、嵌挤力小，风窝部分松散、不稳定，极容易变形、损坏。因此在混和料的拌和过程中，各级施工管理人员必须加以严格的控制，严格按设计的配比进行拌和均匀，坚决杜绝离析现象，一旦发现有离析现象的混和料必须坚决予以报废。

摘要：水泥稳定碎石基层是根据水泥、碎石、砂和水按一定比例进行配制的路面结构层承重结构，也是底基层与路面两层的中间结构，它具有强度高、水稳定性好的优点。但它和水泥砼路面一样施工工艺要由于水泥稳定碎石具有强度高且水稳定性好的特点，水泥稳定碎石结构作为高等级路面的基层，得到了越来越广泛的应用，且取得了较为丰富的经验。但由于其结合料为水泥，施工工艺要求较高，而且需要较好的施工管理环境，否则就极易产生早期裂缝。从原材料、施工及养护管理等方面的提出了综合的防治措施，以保证公路路面的正常使用。

关键词：高速公路；水稳碎石；基层裂缝；防治

1 裂缝产生原因分析

1.1 干缩裂缝

水泥稳定碎石在干燥空气中硬化时，随着水分的减少，体积将收缩变形，每隔一段距离产生均匀的干缩裂缝。水泥稳定碎石产生干缩裂缝的原因与其水泥、水和碎石集料都有很大的关系。一方面混合料在凝结硬化过程中，水泥与水起水化反应，消耗大量的水分。水泥含量越高，则消耗的水分越多。另一方面，碎石集料表面也要吸附水，集料中的细料成分越多，表面吸附的水分就越多。再者， 基层施工过程中，含水量越大，蒸发散失的水分就越多。因此就越易产生干缩裂缝。

1.2 温缩裂缝

水泥稳定碎石由于混合料中有5%左右的水泥，所以具有热胀冷缩的性质，在混合料硬化初期，水泥水化放出较多的热量，但散热较慢，因此其内部温度较高，使内部体积膨胀。而外部如遇气温急剧降低则冷却收缩，内胀外缩相互制约，产生较大的应力。一旦应力超过其极限抗弯拉强度，将产生温缩裂缝。温缩裂缝多数是横向分布。

1.3 网状裂缝

网状裂缝也叫“龟裂”，它是由于局部弯沉太大，在外力作用下产生结构性破坏的裂缝，它是一种破坏性较大的裂缝，如遇下雨，则渗水，在外力作用下引起翻浆。初期时仅为网状细裂纹，随着时间的推移，裂纹处基层内部的水分继续蒸发，裂纹逐渐发展成为发散形裂缝。在外力作用下，基层呈塌陷状。

1.4 纵缝

如果水泥稳定碎石基层在施工早期产生纵缝，一定是施工控制方面引起的。其原因应归结为局部土基压实度或基层压实度没有达到规范要求。但城市道路基层7d 养护期满后，如果管理维护不到位，也会产生纵缝。由于基层较厚，采用分层碾压作业。第一层摊铺碾压成型时，其厚度较薄，一般在15cm 左右，尽管养护期满，但其承载能力较低。

1.5 路基不均匀沉降产生裂缝

如果水泥稳定碎石基层产生纵向裂缝，多是由于局部土基及底基层压实度达不到规范要求引起，在重车的作用下产生的反射裂缝，有时显弧状分布，且表面形成一定的高度差。

2 裂缝防治

2.1 原材料控制

水泥：为保证水泥稳定碎石基层施工时有足够的时间运输、摊铺和压实，应对水泥的终凝时间有限制，一般需要6～10h 。夏季施工时，气温较高，表面层的凝结硬化速度较快，水泥终凝时间应尽可能达到10h ；春秋季施工时水分蒸发较慢，终凝时间可缩短至6h 。水泥标号不能太高，最好不要超过32.5R ，采用普通硅酸盐水泥。剂量控制范围为5% 左右。因为水泥剂量太低，强度难以满足要求；而剂量过高时，混合料的收缩系数增大，裂缝增加。故水泥剂量一定要经过试配并结合现场调试合适之后确定；石料：石料的粗细直接影响水泥稳定碎石基层的强度、平整度和裂缝的产生。水泥稳定碎石的粒料越粗，强度越高，稳定性越好，预防温缩、干缩裂缝的能力越强。但粒料过于粗糙，则粒料间的粘接力不足，一旦车辆上路，表面层极易跑散，使得基层的平整度难以达到验收标准要求。如果粒料偏细，基层强度难以合格。而且石粉含量偏多时，水泥稳定碎石的收缩性增大，裂缝也就增多。

2.2 施工控制

压实度：水泥稳定碎石混合料压实度的控制是保证强度达到标准要求的重要手段之一。尽管面层将采取钢筋加固补强措施，但基层的压实度保证仍不能松懈。为保证压实度达到标准， 检查井周围混合料的摊铺厚度可比正常路段薄一些，水泥的含量增加1% 左右，使用小型机具夯实多遍。再配合路面的井圈加固，以保证井圈周围的路面的工作寿命。由于基层材料来源的生产企业规模相对较小，机械化程度不高，石料加工质量普遍不够稳定，存在粒径不均匀现象，骨料时而偏粗，时而偏细。因此水泥稳定碎石混合料的最大干密度呈变化状态。在压实度的检验中，如果采用同一干密度指标作为标准，很容易出现压实度不合格或超过100%的现象。因此施工中采用灌砂法进行压实度检验时，应对集料筛分，以确定粗骨料的含量，分别选用不同的密度标准；水量：水泥稳定碎石是水泥与集料的水化凝结硬化的产物。含水量的控制影响到压实度的保证和裂缝的产生。考虑到混合料在运输、碾压过程中还有水分散失，尤其夏季施工时水分蒸发快，施工过程中对水的含量应控制在比最佳含水量大1% 左右。含水量过小时，基层表层松散，碾压容易起皮，难以压实；含水量过大碾压时粘轮，表面起拱，而且基层成型后水分散失愈多，形成的裂缝愈多。所以施工过程中含水量要控制适宜；施工接头：基层在施工过程中留有接头是难以避免的。但接头处往往是应力的集中区，在温度应力、基层收缩应力和交通荷载的反复作用下，容易诱发为裂缝，从而导致沥青面层产生反射裂缝。

2.3 养护控制

水泥稳定碎石基层碾压成型后应及时覆盖洒水养护。由于水分参与了水泥的水化反应，水分的散失将影响其正常的反应，从而影响凝结硬化后形成的强度，特别是夏季施工，气温较高，基层表面的水分蒸发更快，极易产生均匀的裂纹。养护的方法可以采用草袋、麻袋或塑料薄膜覆盖，保证基层不直接暴露在外。冬季施工时，要及时采取防冻措施。因为强度未形成的混合料中的自由水在气温0℃以下时结冰，体积膨胀，使基层结构变得松散，达不到设计强度要求。

2.4 外力影响

水泥稳定基层是半刚性路面结构，只有2.5～3Mpa 的强度，在不铺面层时，严禁超重车辆通行，过早通过超重车辆会使水稳基层的结构强度受到破坏，产生不规则的细小裂缝。车辆超载是造成沥青路面损坏的主要原因，路政管理部门要加重、加大对超载、超重车辆的处罚和监管力度。而设计人员在进行路面结构设计时，要亲自对路线的交通量及车辆组成进行调查，充分考虑到超载车辆的影响，避免出现反射裂缝。

2.5 管理维护及施工协调控制

基层摊铺碾压成型到喷洒透层油铺筑沥青面层的这段时间的管理维护工作非常重要。由于各种工程管线相继进场施工，道路的施工作业面将被占用。特别是第一层成型后，一旦现场管理维护不及时，各种工程管线和构件集中堆放在基层上，基层将受到极大的破坏。这时应严禁堆放重物，不允许车辆上行。第二层7d 养护期满后方可开放交通，但仅允许部分施工车辆放行。各种工程管线施工时， 应与道路施工协调配合。尤其开挖管线沟槽时，严禁将周围水泥稳定碎石基层下部基础掏空。基层施工完毕后，为保证水泥稳定碎石结构不继续失水，减少干缩裂缝产生，最好在一星期后即喷洒透油层或进行下封层施工，尽早铺筑沥青面层。

参考文献

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［3］ 李宇. 超载车辆对公路路面的损害及其防治措施［D ］. 吉林大学，2007.