高速公路水泥稳定基层裂缝成因及处治方案

柳海龙，孟丛丛

(1.江西省高速公路投资集团有限责任公司赣州管理中心;2.江西省高速公路投资集团有限责任公司天驰高速科技发展有限公司)

水泥稳定碎石基层适用于新建和改建各级公路的半刚性路面结构，一般位于沥青混凝土面层和水泥混凝土面板下，是路面结构层承重结构，它具有强度高、水稳定性好的优点。随着半刚性柔性路面在高等级路面应用越来越多，水泥稳定碎石结构作为半刚性柔性路面基层，得到了越来越广泛的应用，且取得了较好的效果。虽然水稳施工工艺比较简单、成熟，但在实际施工操作过程中却极易产生早期裂缝，而裂缝是影响高速公路沥青路面寿命的最主要的因素之一。

某在建高速公路设计路面结构形式为:4 cm SMA－13 SBS 改性沥青表面层+8 cm AC－20 SBS 改性沥青中面层+10 cm AC－25 下面层+18 cm 水泥稳定碎石上基层+17 cm水泥稳定碎石下基层+20 cm 级配碎石底基层。在基层施工前期，少数路段出现了早期裂缝，项目管理方立即组织人员调查水稳基层裂缝产生原因，并及时安排处理，取得了较好的效果，保证了高速公路的质量。

1 裂缝成因分析

根据水泥稳定碎石基层产生裂缝的原因，裂缝可以分为以下几种:干缩裂缝、温缩裂缝、网状裂缝、纵缝、路基不均匀沉降产生裂缝。通过对出现的裂缝进行分析，发现存在裂缝的路段裂缝间距比较均匀，在对配合比组成情况、原材料、施工过程控制、养生等各方面进行分析后，确定出现的裂缝主要是干缩裂缝。

裂缝产生的因素有以下几个方面。

(1)裂缝产生的主要因素是水泥稳定碎石混合料的级配偏细，小于0.075 mm 颗粒含量偏高，黄砂用量偏大;水泥稳定碎石产生干缩裂缝的原因与其水泥、水、碎石集料都有很大的关系。矿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。在抽检的基层粗集料中，石屑1#料(0 ～4.75 mm)小于0.075 mm 颗粒含量是1.12，大于指导0.12，石屑砂当量指标是58.7，比规定小1.3。

(2)水泥剂量控制略偏高现象;混合料在混凝土硬化过程中，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，水泥含量偏高也是导致干缩裂缝的主要原因。有的单位为了加快工期进度和规范要求的取出完整芯样要求，加大了水泥剂量。

(3)摊铺碾压控制不到位;水泥稳定碎石混合料压实度是保证强度达到标准要求的重要手段之一，压实度达不到要求，很容易造成强度达不到要求，在应力的作用下产生裂缝。

(4)养生期较短、开放交通过早等现象。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，基层表面的水分蒸发，极易产生均匀的裂纹。水泥稳定基层是半刚性路面结构，只有2.5～3 MPa 的强度，过早的通过超重车辆会使水稳基层的结构强度受到破坏，产生不规则的小裂缝。

(5)拌和运输混合料的离析;导致混合料粒径不均匀，骨料时而偏粗，时而偏细，导致混合料的干密度呈变化状态，很容易出现压实度不合格或超过100%的现象。本次共抽检底基层压实度6 处，只有2 处满足要求，有4 处超百。粒料过于粗糙，则粒料间粘结力不足，一旦车辆上路，表面层极容易跑散，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。

2 裂缝处治方案

根据对裂缝产生原因的分析，明确了裂缝的处治原则，确定水泥稳定基层裂缝处治方案。

2.1 裂缝处治的距离基数

裂缝以100 m 为基数，存在15 条及以上横向裂缝的或连续5 条及以上间距小于5 m 裂缝的，该区域一律返工处理;若存在网裂或分叉的裂缝，左右各延伸5 m 的区域一并进行返工处理;若存在纵向裂缝或不规则的裂缝区域，应对路基一并进行处理。

2.2 裂缝处治方法

水泥稳定碎石下基层选用玻纤格栅进行裂缝处治，水泥稳定碎石上基层选用聚酯玻纤布进行裂缝处治。裂缝处治应根据裂缝的间距、缝宽的不同分别采取以下处理方式。

(1)满铺处理。

裂缝间距在12 m 以下的，下基层采用玻纤格栅、上基层采用聚酯玻纤布进行满铺处理。聚酯玻纤布幅宽应大于3 m，在AC－25 铺筑之前处理，可不铺设下封层。

(2)条铺处理。

裂缝间距在12 m 以上的，缝宽大于等于5 mm 的，或裂缝发育完全的(裂缝贯通或满幅存在)的，先采用高渗透乳化沥青原液灌缝后以聚酯玻纤布条铺处理，在裂缝出现的位置必须横向满幅铺设，聚酯玻纤布幅宽1.5 ～2 m;缝宽小于5 mm 的，可采用聚酯玻纤布或玻纤格栅条铺处理。聚酯玻纤布幅宽1.5 ～2 m，玻纤格栅幅宽不小于1.5 m。

2.3 裂缝处治材料技术要求

(1)用于下基层裂缝防治的玻纤格栅材料技术指标应满足表1 规定，见表1。

表1 玻纤格栅材料技术要求

采用幅宽为1.5 m 的玻纤格栅，玻纤格栅应能耐170 ℃以上的高温。

(2)用于上基层裂缝处治的聚酯玻纤布(宜为进口)技术指标应满足表2 规定，用于上基层裂缝处治的聚酯玻纤布浸润沥青后技术指标应满足表3 规定。见表2、表3。

表2 聚酯玻纤布技术指标

表3 浸润沥青后聚酯玻纤布技术指标

(3)沉降裂缝处治方法。

在高填方、填挖交界、桥头台背回填等位置出现的裂缝，多表现为在相同或不同施工时间内出现左右幅对称性横向裂缝或纵向不规则裂缝，且整个结构层全部断裂，则应按照沉降裂缝进行处理。具体处理方式如下。

①对于上基层未施工段落，下基层出现裂缝的情况，打碎石桩或注浆处理后，在下基层表面铺设聚酯玻纤布+上基层表面铺设聚酯玻纤布的方式进行处理。为保证上基层与下基层铺设位置的对应性，在下基层铺设时应做好标记。

②对于上基层已施工段落出现裂缝的情况，则宜采取上基层表面铺设聚酯玻纤布+下面层AC－25 表面铺设聚酯玻纤布的方式进行处理。为保证上下基层铺设位置的对应性，在下基层铺设时应做好标记。

③根据裂缝间距的不同，处治方式与干缩裂缝处治相同。

3 裂缝处治施工工艺

3.1 干缩裂缝处治

(1)清扫基层。

条铺路段应对裂缝两侧各2 m 范围进行清扫、吹尘和清洗，路面应保持干燥没有杂物、尘土和碎石;满铺路段应对整个满铺段落进行彻底清扫，确保待铺路段洁净。

(2)灌缝。

①在基层表面裂缝处开凿深度不小于2 cm 的“V”槽。

②用森林灭火器吹除裂缝内灰尘。

③所有裂缝的灌缝统一采用高渗透乳化沥青原液进行灌缝。灌缝应采用多次灌注法，至少应分2 次进行，在第一次灌注后，待其完全破乳下渗后方可进行第二次灌注。灌缝效果应以原液填充饱满、纯沥青能够填平裂缝表面为标准。

④在确保裂缝内填充饱满高渗透乳化沥青原液后，再将3 ～5 mm 的碎石与沥青乳液混合填入“V”槽内，保证在铺筑上层时，裂缝处不出现过多自由沥青上移现象。

⑤裂缝处理完后，必须待乳液充分破乳、煤油完全蒸发后进行下道工序的施工，一般时间宜在72 h 以上。

(3)喷洒透层油(热沥青)。

①对于下基层玻纤格栅处治的路段，在裂缝两侧各0.75 m 范围内或满铺路段，按0.5 kg/m2纯沥青用量喷洒改性乳化沥青。

②对于上基层如采用条铺聚酯玻纤布处治的路段，在裂缝两侧各1 m 范围内，喷洒热改性沥青，喷洒量宜为0.6 ～0.8 kg/m2，喷洒温度宜控制在170 ～180 ℃，聚酯玻纤布幅宽1.5 ～2 m，热沥青的喷洒宽度应比聚酯玻纤布宽5 ～10 cm 左右。

③对于上下基层采用聚酯玻纤布满铺的段落，应满热喷改性沥青，喷洒量宜为0.8 ～1.0 kg/m2，聚酯玻纤布幅宽大于3 m，聚酯玻纤布纵向搭接宽度为5 ～10 cm。

(4)布设聚酯玻纤布(玻纤格栅)。

①玻纤格栅的布设(条铺、满铺)

条铺玻纤格栅时将其平铺在裂缝两侧各不小于0.75 m范围内;满铺玻纤格栅时按照条铺的工艺进行平铺。

铺设玻纤格栅必须与基层粘牢，并用固定器固定。固定器包括固定钉和固定铁皮。固定钉可用水泥钉、射钉或膨胀螺钉，钉长8 ～10 cm，膨胀螺钉直径为6 mm;固定铁皮可用厚1 mm、宽3 cm 的铁皮条。

②聚酯玻纤布的布设(条铺、满铺)

热沥青洒布完成后，立即采用人工铺设聚酯玻纤布，铺设玻纤布后，利用胶轮压路机快速碾压1 ～2 遍，以保证与水稳基层贴合紧密;铺设完成后对道路进行交通管制。

(5)返工处理。

对于需返工处理段落，应积极对已铺筑的基层进行铣刨，清理干净重新进行铺筑。

3.2 沉降裂缝处治

沉降裂缝的处治统一采用聚酯玻纤布处理，处治工艺与干缩裂缝处治相同。

上基层施工:下基层表面裂缝处治完毕后应立即进行上基层施工。上基层施工时应首先将玻纤格栅(聚酯玻纤布)上的杂物进行清扫，然后按《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)进行基层施工。

下封层施工:

(1)上基层表面裂缝处治完毕后应立即进行下封层施工。

(2)上基层采用聚酯玻纤布满铺的路段可不设下封层。

(3)下封层施工时应首先将聚酯玻纤布上的杂物进行清扫，然后按《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)进行下封层施工。

4 结 语

(1)为减少基层裂缝，应做到三个控制。在满足设计强度的基础上限制水泥用量;在减少含泥量的同时，限制细集料、粉料用量;根据施工时气候条件限制含水率。施工中要求合成集料级配中0.075 mm 以下颗粒含量不宜大于4%，含水率不宜超过最佳含水率的1%。

(2)水泥稳定碎石7 d 浸水无侧限抗压强度应按设计图纸要求，并在确保7 ～14 d 取芯基本完整的情况下尽量采用底限。

［1］李建鑫.浅析水泥稳定碎石基层裂缝产生原因及防治方法［J］.科技信息，2007.

［2］江西省高速公路项目标准化管理指南(规范化施工标准)，2011.

［3］江西省高速公路施工质量控制要点，2011.

［4］公路沥青路面施工技术规范(JTG F40－2004)［S］.