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        淺析道路工程裂縫原因及防治

        2010-04-04 03:16:35王海明
        城市道橋與防洪 2010年1期
        關(guān)鍵詞:溝槽基層混凝土

        王海明

        (上海永昌公路養(yǎng)護(hù)工程管理有限公司,上海市201204)

        0 概述

        市政道路的施工過程中以及道路建成通車后,往往會遇到各種各樣的裂縫,開裂現(xiàn)象一般集中反映在道路結(jié)構(gòu)層的開裂。即使是新建道路在通車后兩三年內(nèi),路面出現(xiàn)裂縫也是比較常見的。無論是水泥混凝土路面,亦或是瀝青混凝土路面,幾乎沒有一條道路能在達(dá)到設(shè)計(jì)年限和設(shè)計(jì)交通量之前不進(jìn)行路面翻修的,而其中絕大多數(shù)路面改造都是由于裂縫引起。

        路面裂縫產(chǎn)生源于路面面層材料或路面基層,原因主要有如下幾種:疲勞開裂、溫度變形、反射裂縫及材料、施工工藝欠缺等。裂縫表象主要為網(wǎng)裂、橫向裂縫、縱向裂縫。

        其中瀝青混凝土路面裂縫大致分為幾種:縱縫、橫縫、網(wǎng)裂、龜裂。瀝青混凝土路面裂縫除了處于排管溝槽位置的較為規(guī)則,其它出現(xiàn)的裂縫一般呈不規(guī)則狀況。

        水泥混凝土路面早期裂縫大都為橫向(少數(shù)略橫斜向)、板邊、板角、板中裂縫,但以板邊居多。大部分裂縫貫通整板,上下裂透,有些板開裂后至左右兩塊或三塊板,部分裂縫鋸縫前(澆筑20 h左右)就能發(fā)現(xiàn),雖然縫很細(xì)微,有的并不貫穿整個(gè)塊板,但大多數(shù)縫是在鋸縫后才出現(xiàn),并且大部分相當(dāng)明顯,并貫穿整塊板,有些縫是斜著貫穿混凝土板。經(jīng)過工程實(shí)踐觀察,切縫后出現(xiàn)的裂縫在切縫前實(shí)際已經(jīng)形成,一般并未引起重視,主要是因?yàn)槌跗诳p非常細(xì)微,不容易被發(fā)現(xiàn)。

        從路面裂縫對道路的影響看,初期是影響美觀,對道路結(jié)構(gòu)性能的影響較小,但是隨著時(shí)間的推移,路表水通過瀝青混凝土表面裂縫,在行車動水壓力的作用下,不斷滲入道路結(jié)構(gòu)中的基層、墊層,甚至滲入路基、路堤,導(dǎo)致土基軟濕,水損害逐漸積累,最終影響道路結(jié)構(gòu)層,降低道路的承載力,并引起不均勻沉降,降低路面平整度,降低道路的使用性能。

        本文主要從設(shè)計(jì)、施工、材料角度對裂縫產(chǎn)生進(jìn)行分析,并提出一些防治辦法。

        1 裂縫原因及防治

        對于道路工程中出現(xiàn)的裂縫,究其原因,大致有幾個(gè)方面。

        1.1 設(shè)計(jì)

        由于道路工程在力學(xué)計(jì)算上本身就是一個(gè)超靜定結(jié)構(gòu),對道路結(jié)構(gòu)層的選擇基于類似與經(jīng)驗(yàn)值的計(jì)算及推測基礎(chǔ)。另外,由于交通流量的不可預(yù)測性,往往在道路建成后,流量增長迅速,而在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中軸載取值偏低,與道路運(yùn)營后的實(shí)際情況不符,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層取值不能符合實(shí)際的運(yùn)營條件。既然力學(xué)分析的方法并不能完全給我們提供準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)層,我們是否可以將視線轉(zhuǎn)向統(tǒng)計(jì)學(xué),利用我國現(xiàn)有的道路網(wǎng)絡(luò),收集大量數(shù)據(jù)建立不同結(jié)構(gòu)層在不同地質(zhì)水文情況下的使用情況庫,利用電腦進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析確定合理結(jié)構(gòu)層,合理的結(jié)構(gòu)層可避免道路設(shè)計(jì)中盲目求厚、求強(qiáng)的觀念,有著可觀的經(jīng)濟(jì)性,并且對防止裂縫產(chǎn)生、延長道路壽命有著比較現(xiàn)實(shí)的意義。

        另外,近年來對水泥混凝土的改造工程越來越多。這類工程一般通過路面彎沉檢測和病害調(diào)查分析,針對現(xiàn)狀水泥混凝土路面整體情況較好的情況,設(shè)計(jì)對老路混凝土路面利用并采取“白加黑”措施。當(dāng)然利用現(xiàn)狀混凝土路面,補(bǔ)強(qiáng)處理后加罩瀝青混凝土路面具有節(jié)約工程投資、縮短工期、有利于施工期間交通組織、有利于環(huán)保等優(yōu)勢。但是僅僅通過彎沉檢測手段仍然較為單一,并不能全面反映基層和路基的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行狀況。道路建成后2~5 a內(nèi)發(fā)現(xiàn)反射裂縫的情況也較為普遍,這說明我們在“白加黑”的設(shè)計(jì)方面仍沒有取得更為合理的技術(shù)處理措施。

        1.2 施工

        下面就幾種施工過程中常見的、容易產(chǎn)生裂縫的典型狀況進(jìn)行分析。

        (1)窨井四周出現(xiàn)的裂縫

        不同的構(gòu)筑物之間一般都會產(chǎn)生不均勻沉降,無論瀝青混凝土路面還是水泥混凝土路面,窨井四周總會出現(xiàn)差異沉降和表面裂縫。施工過程中往往會忽視這一點(diǎn)。

        在施工過程中,只有對窨井四周進(jìn)行嚴(yán)格的分層夯實(shí),方可減少、延緩裂縫的出現(xiàn)。

        (2)橋頭搭板裂縫

        由于橋頭搭板多為高填土,自重較大,橋頭不均勻沉降引起搭板變形,搭板的各種接縫往往會反射到路面上。

        在施工中可采用玻璃格柵、土工布(單面燒毛)覆蓋,寬度可控制在接縫每邊不少于1 m。該方法曾在上海市浦東新區(qū)某些工程中使用,效果較好。

        (3)溝槽及過路管線開挖引起的裂縫

        由于市政道路管線眾多,深溝槽的雨污水管道需要敷設(shè),淺溝槽的雨水連管、上水、煤氣、通訊、電纜等管道需要同步實(shí)施,因此施工過程中對原狀土、道路結(jié)構(gòu)層(尤其是二灰碎石、水泥穩(wěn)定碎石等基層)的開挖是很常見的,不能妥善處理溝槽回填以及基層開挖對基層整體性的影響,會引起工后的路面裂縫。

        對于雨、污水管道等較深的溝槽處理,施工中必須按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行處理,溝槽回填土必須達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)要求;對于開挖較淺的公用管線溝槽,溝槽開挖后不僅要挖成臺階形,還要特別注意回填材料的壓實(shí)度;另外,基層可以采用素混凝土回填,但要注意原基層和素混凝土基層的接縫處理,可采用臺階形處理方式(底窄上寬),可最好鋪設(shè)土工格柵等防裂縫措施,以減少工后的反射裂縫。

        (4)注意高溫季節(jié)的施工

        高溫季節(jié)的施工是造成早期裂縫的另一個(gè)重要因素。

        在陽光曬和干熱風(fēng)的影響下,砂、石材料的溫度可高達(dá)60℃~70℃,拌出來的混凝土的溫度相當(dāng)高,甚至可達(dá)40℃左右。溫度高,水泥水化反應(yīng)加快,混凝土凝結(jié)硬化快,和易性降低,操作困難,易造成蜂窩、麻面,降低密實(shí)度;水分蒸發(fā)快,表面易干燥,養(yǎng)護(hù)不易充分,造成強(qiáng)度降低,增加了出現(xiàn)干縮裂縫的可能性。原本溫度就比較高的混凝土拌和攤鋪成型后,在太陽光的輻射下,溫度迅速上升(尤其是表面部分)造成“假凝”或過早凝結(jié)產(chǎn)生裂縫。

        夏季施工時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):

        一是可考慮搭設(shè)遮陰涼棚防止日曬及突然遭雷雨的襲擊。一方面可使?jié)穹B(yǎng)生保證一定的濕水狀態(tài);另一方面可采用薄膜養(yǎng)生,可防止在混凝土板中產(chǎn)生太大溫度梯度而致開裂。

        二是適當(dāng)增加混凝土拌和的單位用水量,以保證混凝土的和易性。另外采用摻加緩凝劑的辦法也比較好,它能減少用水量和水泥用量,還可提高混凝土的強(qiáng)度,大大有利施工操作。

        要在整體上把握道路工程的施工質(zhì)量,防止裂縫出現(xiàn),關(guān)鍵還是要有足夠的工期,把握好施工節(jié)奏,尤其是填方道路,最好在較快時(shí)間內(nèi)完成結(jié)構(gòu)層施工,保證在面層施工前道路有足夠的穩(wěn)定時(shí)間。

        (5)設(shè)置防水層

        由于瀝青混凝土本身一定存在孔隙,雨水難免會滲入到瀝青混凝土中去,為了防止水滲入,在基層上設(shè)置了一層改性瀝青粘結(jié)層,該層材料除了具有連接水泥板塊和瀝青混凝土、減緩反射裂縫出現(xiàn)的作用外,還是一層防水層。

        (6)防止水滲入,在老板塊滿鋪加筋防滲膜

        在“白加黑”工程中,雖然原混凝土板縫都進(jìn)行了重新處理,但為了能更好地防止水進(jìn)入,在處理好的原混凝土板上滿鋪加筋防滲膜。加筋防滲膜屬于新產(chǎn)品,在具備防滲功能的同時(shí),兼有一定的抗拉強(qiáng)度,且通過噴油處理后,能與老路混凝土板塊良好粘結(jié),目前正在被逐步推廣使用。

        1.3 施工材料

        首先要把好原材料的質(zhì)量關(guān),杜絕水泥安定性試驗(yàn)的現(xiàn)場漏檢和不同批次水泥的混用現(xiàn)象;對砂、石料、三渣等要嚴(yán)格驗(yàn)收,做到不合格的原材料不進(jìn)場、不施工。嚴(yán)格按質(zhì)量操作規(guī)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(級配三渣),三渣層平整度更容易控制,整體性增強(qiáng)了,在三渣施工中掌握好三渣的活性氧化鈣的含量(大于30%以上)及其含水量的控制是三渣板結(jié)與防止縮裂的關(guān)鍵。

        為了減少瀝青混凝土產(chǎn)生水破壞損壞,首先要減少和防止水滲入到瀝青混凝土中。目前正在推廣應(yīng)用的是改性瀝青SMA,主要采用了斷級配的設(shè)計(jì)方法,并在優(yōu)質(zhì)瀝青中加入了SBS改性劑、木質(zhì)素纖維等形成瀝青瑪蹄脂,這種材料有著較好的抗高溫軟化性能(可達(dá)60℃以上),在低溫時(shí)延展度可達(dá)普通瀝青的5倍以上。改性瀝青SMA技術(shù)的使用,大大延緩了反射裂縫的出現(xiàn),解決了密實(shí)度與粗糙度的矛盾,提高了道路的使用壽命及行車舒適度。SMA-13的孔隙率采用3%~4%,能有效防止水滲入瀝青混凝土。對SMA施工的要求是:(1)盡可能在瀝青混合料中摻夾抗剝落劑,提高瀝青和石料之間的粘結(jié)性,提高其抗剝落能力,是瀝青混凝土防止水害的重要措施之一。(2)提高壓實(shí)度,施工時(shí)要求采用壓實(shí)度和孔隙率雙控,上面層壓實(shí)度98%,現(xiàn)場孔隙率不大于6%。

        2 結(jié)論

        總之,道路路面裂縫是個(gè)綜合性的復(fù)雜問題,幾乎每一個(gè)路面工程的施工都會遇到,如何使裂縫的出現(xiàn)率降低,這是每一個(gè)工程技術(shù)管理人員面臨的現(xiàn)實(shí)問題,也是一個(gè)亟待解決的問題。

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