分析道路工程裂缝原因及防治措施

分析道路工程裂缝原因及防治措施

作者：魏 波

来源：《科学之友》2010年第06期

摘要:文章主要通过市政工程建设实践,对道路工程施工中出现的一些常见裂缝进行了原因分析,并从设计、施工、材料等方面提出了相应的预防措施。 关键词:路面裂缝;道路结构层;裂缝防治

中图分类号:U418 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)06-0013-02

市政道路的施工过程中以及道路建成通车后,往往会遇到各种各样的裂缝,开裂现象一般集中反映在道路结构层的开裂。即使是新建道路在通车后的两三年内,路面出现裂缝也是较常见的。无论是水泥混凝土路面,亦或是沥青混凝土路面,几乎没有一条道路能在达到设计年限和设计交通量之前不进行路面翻修的,而其中绝大多数路面改造都是由于裂缝引起的。

路面裂缝产生源于路面面层材料或路面基层,原因主要有以下几种:疲劳开裂、温度变形、反射裂缝及材料、施工工艺欠缺等。裂缝表象主要为网裂、横向裂缝、纵向裂缝。其中沥青混凝土路面裂缝大致分为几种:纵缝、横缝、网裂、龟裂。沥青混凝土路面裂缝除了处于排管沟槽的位置较为规则,其他出现的裂缝一般呈不规则状况。

经过工程实践观察,切缝后出现的裂缝在切缝前实际已经形成,一般并未引起重视,主要是因为初期缝非常细微,不易被发现。从路面裂缝对道路的影响看,初期是影响美观,对道路结构性能的影响较小,但是随着时间的推移,路表水通过沥青混凝土表面裂缝,在行车动水压力的作用下,不断渗入道路结构中的基层、垫层,甚至渗入路基、路堤,导致土基软湿,水损害逐渐积累,最终影响道路结构层,降低道路的承载力,并引起不均匀沉降,降低路面平整度,降低道路的使用性能。 1裂缝原因及防治

对于道路工程中出现的裂缝,主要有以下几个方面: 1.1设计

由于道路工程在力学计算上本身就是一个超静定结构,对道路结构层的选择基于类似与经验值的计算及推测基础。另外,由于交通流量的不可预测性,往往在道路建成后,流量增长迅速,而在路面结构设计中轴载取值偏低,与道路运营后的实际情况不符,导致结构层取值不符合实际的运营条件。既然力学分析的方法并不能完全给我们提供准确的结构层,我们是否可以将视线转向统计学,利用我国现有的道路网络,收集大量数据,建立不同结构层在不同地质水文情况下的使

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用情况库,利用电脑进行统计分析确定合理结构层,合理的结构层可避免道路设计中盲目求厚、求强的观念,有着可观的经济性,并且对防止裂缝的产生、延长道路寿命有着比较现实的意义。 1.2施工

下面就几种施工过程中常见的、容易产生裂缝的典型状况进行分析。 1.2.1窨井四周出现的裂缝

不同的构筑物之间一般都会产生不均匀沉降,无论是沥青混凝土路面还是水泥混凝土路面,窨井四周总会出现差异沉降和表面裂缝。施工过程中往往会忽视这一点。在施工过程中,只有对窨井四周进行严格的分层夯实,方可减少、延缓裂缝的出现。 1.2.2桥头搭板裂缝

由于桥头搭板多为高填土,自重较大,桥头不均匀沉降引起搭板变形,搭板的各种接缝往往会反射到路面上。

在施工中可采用玻璃格栅、土工布(单面烧毛)覆盖,宽度可控制在接缝每边不少于1 m。该方法曾在上海市浦东新区某些工程中使用,效果较好。 1.2.3沟槽及过路管线开挖引起的裂缝

由于市政道路管线众多,深沟槽的雨污水管道需要敷设,浅沟槽的雨水连管、上水、煤气、通讯、电缆等管道需要同步实施,因此施工过程中对原状土、道路结构层(尤其是二灰碎石、水泥稳定碎石等基层)的开挖是常见的,不能妥善处理沟槽回填以及基层开挖对基层整体性的影响,会引起工后的路面裂缝。

对于雨、污水管道等较深的沟槽处理,施工中必须按设计要求进行处理,沟槽回填土必须达到设计压实要求;对于开挖较浅的公用管线沟槽,沟槽开挖后不仅要挖成台阶形,还要特别注意回填材料的压实度;另外,基层可以采用素混凝土回填,但要注意原基层和素混凝土基层的接缝处理,可采用台阶形处理方式(底窄上宽),可最好铺设土工格栅等防裂缝措施,以减少工后的反射裂缝。

1.2.4注意高温季节的施工

高温季节的施工是造成早期裂缝的另一个重要因素。

在阳光晒和干热风的影响下,砂、石材料的温度可高达60 ℃、70 ℃,拌出来的混凝土的温度相当高,甚至可达40 ℃左右。温度高,水泥水化反应加快,混凝土凝结硬化快,和易性降低,操作困难,易造成蜂窝、麻面,降低密实度;水分蒸发快,表面易干燥,养护不易充分,造成强度降低,增加

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了出现干缩裂缝的可能性。原本温度就比较高的混凝土拌和摊铺成型后,在太阳光的辐射下,温度迅速上升(尤其是表面部分)造成“假凝”或过早凝结产生裂缝。

夏季施工时应注意以下两点:一是可考虑搭设遮阴凉棚,防止日晒及突然遭雷雨的袭击。一方面可使湿法养生保证一定的湿水状态;另一方面可采用薄膜养生,可防止在混凝土板中产生太大温度梯度以致开裂。二是适当增加混凝土拌和的单位用水量,以保证混凝土的和易性。另外采用掺加缓凝剂的办法也较好,它能减少用水量和水泥用量,还可提高混凝土的强度,大大有利施工操作。要在整体上把握道路工程的施工质量,防止裂缝出现,关键还是要有足够的工期,把握好施工节奏,尤其是填方道路,最好在较快时间内完成结构层施工,保证在面层施工前道路有足够的稳定时间。

1.2.5设置防水层

由于沥青混凝土本身一定存在孔隙,雨水难免会渗人到沥青混凝土中去,为了防止水渗入,在基层上设置了一层改性沥青粘结层,该层材料除了具有连接水泥板块和沥青混凝土、减缓反射裂缝出现的作用外,还是一层防水层。 1.2.6沥青灌缝处理措施

道路出现裂缝由于目前所采用的基层的结构形式(强基薄面)和选用材料以及气候的影响是不可避免的,但是出现裂缝就要及时有效的治理,并防止其发展到路面龟裂,出现坑槽以及碎裂等严重病害。

治理的目的主要是防止不让雨雪水灌入缝内,将裂缝封住,通常叫做灌缝。治理的方法过去一直延用4070号热沥青灌缝,近年来也有不少单位用乳化沥青灌缝,由于灌缝材料是液体材料,可灌至裂缝深处,乳化沥青灌入后经过破乳、水分蒸发后,原灌满的裂缝又出现一定空隙,经过610次反复灌注直至灌满。 1.3施工材料

首先要把好原材料的质量关,杜绝水泥安定性试验的现场漏检和不同批次水泥的混用现象;对砂、石料、三渣等要严格验收,做到不合格的原材料不进场、不施工。严格按质量操作规程施工。例如在以往的道路三渣施工中,采用的是大三渣,后采用小三渣(级配三渣),三渣层平整度更容易控制,整体性增强了,在三渣施工中掌握好三渣的活性氧化钙的含量(大于 30 %以上)及其含水量的控制是三渣板结与防止缩裂的关键。为了减少沥青混凝土产生水破坏损坏,首先要减少和防止水渗入到沥青混凝土中。目前正在推广应用的是改性沥青SMA,主要采用了断级配的设计方法,并在优质沥青中加入了SBS改性剂、木质素纤维等形成沥青玛蹄脂,这种材料有着较好的抗高温软化性能(可达60 ℃以上),在低温时延展度可达普通沥青的5倍以上。改性沥青SMA技术的使用,大大延缓了反射裂缝的出现,解决了密实度与粗糙度的矛盾,提高了道路的使用

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寿命及行车舒适度。SMA-13的孔隙率采用3 %～4 %,能有效防止水渗入沥青混凝土。对SMA施工的要求是:

(1)尽可能在沥青混合料中掺夹抗剥落剂,提高沥青和石料之间的黏结性,提高其抗剥落能力,是沥青混凝土防止水害的重要措施之一。

(2)提高压实度,施工时要求采用压实度和孔隙率双控,上面层压实度98 %,现场孔隙率不大于6 %。 2结束语

总之,道路路面裂缝是个综合性、整体性的复杂问题,几乎每一个路面工程的施工都会遇到,如何使裂缝的出现率降低,这是每一个工程技术管理人员面临的现实问题,也是一个亟待解决的问题。 参考文献

1 李国雄.道路工程中高压喷射注浆的施工技术措施[J].建材技术与应用,2010.02 2 黄建国、徐 杰.市政道路工程施工成本控制浅析[J].硅谷,2008.23

Road Engineering Crack Reason and Measure of Preventing and Curing Wei Bo

Abstract:This text has carried on reason analysis to some common cracks appearing in the

construction of the road through the municipal engineering construction practice mainly, and has put forward the corresponding precautionary measures from such respects as design and operation, material, etc.

Key words:Road surface crack; structure storey of the road; the crack preventing and curing