公路工程施工中水稳基层裂缝的防治_杨涛.pdf

Construction Technology工程施工技术1引言近年来，城市交通压力的增加使公路路面承受的载荷相应增加，在温度、荷载、养护及施工工艺、施工方法以及施工材料的综合影响下，公路水稳基层的负荷超出承载能力，易出现不同程度的裂缝，破坏公路的美观性与完整性，影响公路的外观与质量，更会给通行车辆带来潜在的安全隐患1。因此，本文对公路的水稳基层裂缝类型及其产生原因进行分析，在对水稳基层施工工艺与施工材料加以研究的基础上，对施工环节以及施工后养护的作业要点进行研究，可有效防治公路水稳基层裂缝，提高公路工程的使用寿命与车辆通行安全性。2公路工程施工中水稳基层裂缝类型及产生原因2.1干缩裂缝公路工程施工中的水稳基层路面原材料包括水泥、粉煤灰、碎石、砂、石屑等，这些原材料按照一定的配比与水混合形成混合料，随着龄期的增加快速凝结形成半刚性板体结构。水稳基层路面材料中的水泥在凝结硬化过程中与水发生水化反应而消耗大量水分，且混合料中水泥配比越高，水化反应越强烈，水分蒸发越强烈；同时，水稳基层路面材料中的碎石集料表面也会吸附大量水分，且碎石集料中的细料成分越多，水分【作者简介】杨涛（1985），男，甘肃兰州人，高级工程师，从事公路工程与管理研究。公路工程施工中水稳基层裂缝的防治Prevention and Control of Water Stable Base Crackin Highway Engineering Construction杨涛（甘肃省公路交通建设集团有限公司康县康略高速公路望白段项目管理分公司，甘肃 陇南 742500）YANG Tao(KangCountyKanglueExpresswayWangbaiSectionProjectManagementBranch,GansuProvinceHighwayTrafficConstructionGroupCo.Ltd.,Longnan742500,China)【摘要】水稳碎石基层施工工艺要求较高，容易受到施工环境的影响，因此，在施工中一旦受到外部因素影响就容易产生裂缝，且裂缝类型多样、裂缝原因各异。论文对公路工程施工中水稳基层裂缝类型及产生原因进行剖析，从施工材料与施工工艺两方面对水稳基层的施工要点进行了论述，为减少水稳基层的裂缝，提出应优化混合料配比、做好原材料、施工与养护控制。【A b s t r a c t】Water stabilized gravel base requires higher construction technology and is easy to be affected by construction environment.Therefore,onceaffectedbyexternalfactorsintheconstruction,itiseasytoproducecracks,andthetypesofcracksarediverse,thereasonsforthecracksaredifferent.Thispaperanalyzesthetypesandcausesofwaterstablebasecracksinhighwayengineeringconstruction,discussesthekeypointsofwaterstablebaseconstructionfromtwoaspectsofconstructionmaterialsandconstructiontechnology,andinordertoreducethewaterstablebasecracks,putsforwardthat weshouldoptimizethemixtureratio,doagoodjobofrawmaterials,constructionandmaintenancecontrol.【关键词】公路工程；水稳基层；裂缝防治【K e y w o r d s】highwayproject;waterstablebase;preventionandcontrolofcracks【中图分类号】U416.214【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2023）06-0163-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.253163Construction&DesignForProject工程建设与设计吸附能力越强。因此，在水泥、粉煤灰、碎石、砂、石屑等原材料配比混合与凝结硬化过程中，混合料的水分快速流失，水稳碎石的体积在短时间内快速收缩，不同颗粒之间产生挤压，致使水稳基层内部变形乃至出现干缩性裂缝。2.2温度裂缝温度裂缝也是公路工程施工中常见的水稳基层裂缝类型之一。从施工材料层面来看，水稳基层中的水泥材料占比约5%，水泥具有鲜明的热胀冷缩特性，在水泥稳定碎石配比混合的凝结硬化过程中，水泥的水化热现象致使混合料的内部温度高且散热慢，在热胀冷缩特性下体积发生膨胀。若此时混合料的外部温度过低，内外温差使得水稳基层的表面收缩，与内部膨胀形成较大的制约应力，一旦内膨胀、外收缩的制约应力超过水稳基层混合料的极限抗弯拉强度，水稳基层就会产生横向裂缝。此外，若水稳基层施工过程中温度过高，混合料中的水分除因水泥水化反应蒸发外，高温施工环境也会加剧水稳基层中的水分蒸发，水分快速流失同样容易产生裂缝。2.3网状裂缝网状裂缝大多呈网状或龟裂状，是在外力作用下形成的一种水稳基层裂缝类型。在公路工程施工过程中，水稳基层局面弯沉较大，在行车载荷等外力作用下容易产生局部结构性破坏并产生裂缝。在网状裂缝形成初期，网状裂缝的缝隙一般较为细小，但网状裂缝一旦形成，随着时间的推移，在气温骤变、雨水冲刷、路面积雪等复杂因素影响下，网状裂缝的缝隙会由局部向周边发散式延伸，对公路水稳基层产生结构性破坏，且这种破坏力度较大，严重者可导致路面塌陷2。2.4沉降裂缝沉降裂缝是水稳基层在施工过程中因局部沉降而形成的纵向裂缝。根据水稳基层施工工艺与施工流程，其施工采用分层碾压法，每一层铺设后均需按照相关标准与规范压实，确保压实后的每层厚度均符合水稳基层施工工艺标准要求，以提高水稳基层的承载力。但是水稳基层的第一层在碾压时，由于下部无基层，第一层与下层局部土基的碾压工作容易存在压实不到位的问题，虽根据标准要求控制第一层基层碾压成型的厚度在15 cm，但由于压实不到位，水稳基层的承载力达不到设计要求，在高强度的行车载荷下容易产生结构性纵缝，且裂缝呈现弧状分布，与基层表面存在一定高度差，给车辆通行带来一定的安全隐患。3水稳基层的施工材料与施工工艺3.1施工材料公路水稳基层的施工材料用料复杂，主要包括水泥、粉煤灰、碎石、砂、石屑、水等原材料。施工人员需要对上述原材料按照一定比例进行添加、搅拌，形成混合料加以摊铺。在原材料的选择与采购方面，水泥应选择具有较低标号以及较长终凝时间的火山灰质硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，以免水泥与水混合后因水化反应而早强、快速硬化，致使用于水稳基层铺设的水泥受潮。碎石也应当选择符合标准的碎石规格，若采购的碎石级配达不到相关标准，可在碎石料中添加料粒，以改善碎石的级配，将碎石的粒径大小控制在40 mm内，同时应严格控制细粒料在碎石料中的添加量，以确保水稳基层的施工材料规格符合相关设计要求。3.2施工工艺公路水稳基层施工过程包括施工材料加工搅拌、路面整平、水稳基层摊铺、养护等环节，各环节具有相对完备的施工工艺与质量控制关键点。在施工原材料混合搅拌时，应严格控制搅拌温度，科学配比水、水泥、碎石、粒料等原材料，并在搅拌完成后对施工材料进行抗压测试与质量检测，确保水稳基层施工的材料质量。在路面平整方面，其施工工艺为利用推土机对摊铺前的基面进行整平，再利用平整机或人工整平的方式对不平整的细节部位进行处理。摊铺水稳基层时，应高度协调施工材料混合搅拌与摊铺速度，利用摊铺机将混合料均匀摊铺在土基之上，并利用传感器检测摊铺厚度与高程，确保路面摊铺平整。同时，利用碾压机械对摊铺基层进行压实，并对压实情况进行检测。摊铺完成后，应在规定时间内对水稳基层进行路面养护，减少温度、雨水、行车荷载等对公路水稳基层的侵袭与破坏，减少水稳基层裂缝的发生。4公路工程施工中水稳基层裂缝防治措施4.1优化混合料配比公路水稳基层的原材料主要包括水泥、粉煤灰、碎石、砂、石屑、水等，在对原材料进行混合搅拌时，应科学设计混合料的配比。水泥与水的配比可参照室内7 d无侧限抗压强度等指标，以免水化反应强烈导致水分蒸发过快产生干缩裂缝；碎石应严格按照级配要求，严格控制各级粒料在集料中的添加量。同时，为提高水稳基层混合料中碎石的温缩性能与韧性，可在164Construction Technology工程施工技术碎石集料中添加一定比例的粉煤灰与聚丙烯纤维，提高水泥稳定碎石基层混合料的稳定性、刚度与硬度。此外，公路水稳基层施工过程中，应结合现场温湿度情况以及集料情况及时、科学地优化混合料配比，如施工现场温度过高时，可适当增加水的用量，在最佳含水量的基础上适当增加0.5%1.0%，以免高温环境下水分蒸发过快，集料凝结硬化过快，影响水稳基层现场施工对集料含水量的要求，也要减少细料的含量，保证水泥稳定碎石基层集料的整体质量，减少基层裂缝发生概率。在搅拌方法方面，应采用科学合理的处理方法，如可采用厂拌法，借助移动式拌和站将水泥、粉煤灰、碎石、砂、石屑以及水等原材料进行集中拌和，灵活处理水分添加量，减少对施工现场及其周边环境带来的污染。4.2控制原材料原材料质量是影响水稳基层施工质量的关键。为减少公路工程施工中水稳基层的裂缝问题，应强化对水泥、粉煤灰、碎石、砂、石屑等原材料的规格标准与质量把控，且结合公路施工的现场环境条件、地质条件、气候条件、水文条件等综合研判原材料的选材与采购。例如，在山大沟深、降雨量较大的甘肃陇南地区开展公路工程施工，应选择防渗性、抗温差较好的原材料。在水泥选取方面，考虑到水稳基层中水泥在防裂缝方面的重要作用，可选择标号较低以及终凝时间较长的火山灰质硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。一般来说，要选择凝固时间在610 h的水泥，以免水泥在运输过程中与空气中的水接触发生水化反应而快速硬化。在水泥运输过程中也要注意做好防潮工作，可在水泥表面覆盖一层防水膜，减少水泥与空气中水分的接触面。同时，施工单位需对水泥的材质与性能进行测试，包括水泥的标号、凝固时间与安定性等，确保水泥选材的质量。在碎石选材方面，应充分认识到砂石的粗细粒度对集料稳定性与强度的影响，过粗的砂石虽然可以提升集料强度与硬度，但也会影响集料的黏结性，这是导致产生裂缝的重要原因。因此，应将碎石粒径控制在40 mm内，并在碎石集料中适当添加细粒料、粉煤灰与聚丙烯纤维，有效平衡水稳基层集料的稳定性、刚度、硬度与黏结性，减少水稳基层中的裂缝发生。4.3水稳基层施工控制公路水稳基层施工控制可分为施工前控制与集料摊铺过程控制两部分。在水稳基层施工前，应结合施工现场的实际情况做好前期准备工作，如对水稳基层施工路段进行全面、仔细地清理，确保路面无碎石与杂质，影响水稳基层路面摊铺的平整度，并采用平整机与人工平整相结合的方式对路段进行平整处理，为水稳基层摊铺作业打好基础；利用工程测绘技术对水稳基层施工路段进行测量放样，对水稳基层施工方案中涉及的标高、坡度、高程等进行测量与控制，通过点位控制确保水稳基层施工满足规范标准；需对水稳基层铺设前的土层进行洒水处理，提升基层摊铺路段的湿度。在集料摊铺过程中，需将水稳基层集料均匀摊铺在土层之上，并控制好摊铺厚度，通过反复碾压进一步压实水稳基层，若施工现场的土质较为松软或含水量较高，则需要预先进行处理并增加碾压次数，进一步夯实水稳基层。同时，考虑到集料地凝结硬化过程，需有效协调混合料拌和工作、混合料运输工作以及现场摊铺压实工作，统筹调度搅拌机、运输车辆、卸料车辆以及摊铺与压实作业的相关设备、人员，确保各环节之间衔接有序，避免出现施工现场集料供应不足或集料长时间堆积在施工现场而成为废料等现象。4.4水稳基层养护控制公路水稳基层碾压压实后，需定期对基层进行检查与养护，确保水稳基层的质量符合设计要求。在养护过程中，需定期对碾压成型的水稳基层洒水，结合温度状况可采用草袋、塑料薄膜覆盖在水稳基层之上，以免气温突变导致水稳基层热胀冷缩，出现结构性裂缝。尤其是在甘肃陇南这类冬季较为寒冷的地区，应做好水稳基层的防冻工作，以免混凝土在气温的影响下出现裂缝。5结语公路工程施工中水稳基层的裂缝类型与产生原因多样，需认真研判水稳基层的裂缝成因，在施工材料与施工工艺上严格控制把关，优化原材料配比、做好水稳基层养护工作，以科学合理的防治措施降低公路水稳基层施工中出现的裂缝，切实提高水稳基层施工的质量与安全性。【参考文献】1王威.公路施工中水稳基层裂缝防治技术J.交通世界,2021(Z1):114-115.2郑磊.公路施工中水稳基层裂缝防治技术J.交通世界,2020(10):32-33.【收稿日期】2022-09-15165