聶宜斌

摘要：通過公路路面病害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，主車道縱向開裂已成為水泥混凝土路面的主要病害之一。產(chǎn)生的原因主要有板底積水和重荷載。對有關(guān)設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)等不同階段相應(yīng)的預(yù)防措施提出了探討性的設(shè)想。

關(guān)鍵詞： 水泥砼路面 主車道縱向開裂 防治措施

1 概述

水泥混凝土路面因其良好的抗高溫變形和耐久性成為高等級路面的主要類型之一。在公路路面病害調(diào)查中，主車道縱向開裂已成為水泥混凝土路面的主要病害之一，所有調(diào)查項(xiàng)目均存在這種病害，有些項(xiàng)目甚至連續(xù)數(shù)公里主車道嚴(yán)重開裂。這種病害出現(xiàn)在最外側(cè)主車道上，一般在車道與硬路肩接縫內(nèi)側(cè)1- 1.5m范圍內(nèi)（汽車輪跡處）。裂縫基本與路線平行，一經(jīng)出現(xiàn)，迅速擴(kuò)大、開裂，形成斷板，如不及時(shí)處理，斷縫不斷擴(kuò)展，向前延伸。病害的發(fā)生有很強(qiáng)的規(guī)律性：斷縫附近的路面縮縫和主車道與硬路肩接縫有較嚴(yán)重的漏水現(xiàn)象；硬路肩上有唧漿產(chǎn)生的白色油狀物；挖開斷板后，可發(fā)現(xiàn)基層整體性良好，沒有產(chǎn)生裂縫，但有嚴(yán)重的沖刷現(xiàn)象，水泥板與基層間有明顯的空隙。

上述典型的病害對水泥混凝土路面使用壽命長、低養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的優(yōu)越性造成了嚴(yán)重的威脅。下面對發(fā)生這種病害的成因進(jìn)行分析，并對預(yù)防和處治措施提出探討性的設(shè)想。

2 主要原因分析

通過對破壞處的水泥板取芯并進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)換算的抗折強(qiáng)度均大于設(shè)計(jì)值（5.0 MPa），而且板厚一般也能滿足設(shè)計(jì)要求。從病害的形態(tài)和特征可認(rèn)為其形成的主要原因是雨水侵入基層與面層之間的接觸面，在荷載作用下，高壓水反復(fù)、強(qiáng)力沖刷接觸面，使水泥板失去支撐，變成懸空板，最后被折斷。

2.1 板底積水

公路路面除超高段外，均設(shè)有2% 的橫坡，以利于路面排水。為節(jié)約投資，水泥混凝土硬路肩板設(shè)計(jì)比行車道板薄，因此，硬路肩上不透水的水穩(wěn)基層比行車道高，阻擋了行車道的排水通道。雨水從行車道與硬路肩的接縫、行車道的縮縫和硬路肩滲入，在路面橫坡的作用下集中于主車道外側(cè)的水泥板與水穩(wěn)基層之間。雨水在此處浸泡基層，并在重荷的作用下反復(fù)沖刷層間接觸面。

2.2 重荷載

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，同一個(gè)項(xiàng)目，在車流量大、重車多的地段，這種病害較嚴(yán)重，在其它路段則輕很多。因此，重荷載也是這種典型病害發(fā)生的一個(gè)重要原因。重荷載的破壞不在于折斷水泥混凝土板（因?yàn)橐话愫奢d也足以折斷這些素混凝土板），而在于其作用形成高壓水，沖刷甚至掏空混凝土板的基層支撐點(diǎn)。

2.3 裂縫的傳遞性

對于開裂不斷延伸的問題，首先，水泥混凝土板具有較強(qiáng)的剛性，使裂縫具有明顯的傳遞性；其次，路面一旦開裂，滲水、積水現(xiàn)象更加嚴(yán)重，加劇了雨水對面層和基層連接面的沖刷。

3 預(yù)防措施

根據(jù)上述分析結(jié)果，針對積水和重荷兩大主因，在設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)各階段應(yīng)采取相應(yīng)措施，預(yù)防這種病害的發(fā)生。

3.1 設(shè)計(jì)預(yù)防措施

3.1.1 在防排水方面的措施

（1） 疏通路面與基層的層間排水系統(tǒng)。在一些項(xiàng)目中，采用級配碎石代替水穩(wěn)基層，卻帶來以下問題：硬路肩面層是水泥混凝土，則由于級配碎石整體性不好使硬路肩面層支撐不均勻?qū)е麻_裂。因此，簡單以級配碎石代替基層難以達(dá)到預(yù)期效果。

（2） 有些項(xiàng)目采用行車道和硬路肩結(jié)構(gòu)一體化（即硬路肩采用與行車道相同的基層和面層）的方式解決積水問題。既避免了脹縮系數(shù)不同而導(dǎo)致接縫張開的問題，又解決了排水通道阻斷的問題，效果較好。但這種處理方式代價(jià)太大，增加了大量的投資。

（3） 針對上述措施存在的問題，筆者提出如下處理方案設(shè)想：

建議采用薄層水泥混凝土作硬路肩面層，水泥穩(wěn)定級配碎石作基層。同時(shí)，在行車道與硬路肩接縫的外側(cè)，在行車道基層頂面標(biāo)高的-lOcm ～ +1cm 范圍內(nèi)設(shè)置無砂混凝土（或開級配瀝青碎石）縱向盲溝，并每隔數(shù)米設(shè)置同樣的橫向盲溝，按2% 的斜率直通路基邊坡（填方段）或排水溝（挖方段）。

3.1.2 在荷載方面的措施

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，重車和超重車越來越多。這一點(diǎn)在公路設(shè)計(jì)方面已受到注意，有人提出主車道與超車道路面采用不同的厚度，以節(jié)約投資，又能解決超重車問題。這一思路在理論上有一定的合理性，但公路基層和面層一般采用大型攤鋪機(jī)全幅一次攤鋪成型，同一斷面不同厚度給施工造成很大的困難，質(zhì)量難于控制。例如水泥混凝土路面中間的縱向縮縫必須和不同厚度分界線完全重疊，但人工切縫往往達(dá)不到要求。為此，建議采用連續(xù)變厚的方式解決這一問題。即將基層面橫坡設(shè)置為2.5% ，面層橫坡設(shè)置為2.0% ，利用橫坡差使面層從超車道向主車道變厚（增厚約4 cm，可通過調(diào)整基層面橫坡坡度達(dá)到不同的增厚目標(biāo)）。上述方案便于施工和質(zhì)量控制，對減輕主車道縱裂和其它病害都有很大的幫助。

3.2 施工預(yù)防措施

在施工階段，預(yù)防措施主要是精心施工防、排水設(shè)施。

（1） 嚴(yán)格控制基層橫坡，使其坡度滿足設(shè)計(jì)要求；

（2） 精心施工排水縱向和橫向盲溝，采用的無砂水泥混凝土或開級配瀝青碎石空隙率應(yīng)大于l0% ：

（3） 高度重視灌縫工作，保證灌縫質(zhì)量；

（4） 對超車道與主車道之間的工作縫（滑模攤鋪則一次成型，人工鋸假縫）和主車道與硬路肩之間的工作縫應(yīng)重新鋸縫，并灌注封水材料。據(jù)調(diào)查表明，發(fā)生主車道縱向開裂嚴(yán)重的項(xiàng)目均沒有做這項(xiàng)工作。

3.3 養(yǎng)護(hù)預(yù)防措施

水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)工作應(yīng)著重于防，因?yàn)椴『σ坏┌l(fā)生，處治難度和費(fèi)用均較大。而且由于水泥混凝土強(qiáng)度形成時(shí)間較長，影響高速公路的正常運(yùn)營。因此，養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍應(yīng)經(jīng)常巡查路面各種接縫的密水性，發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象及時(shí)處理，重新灌縫。如果發(fā)現(xiàn)唧漿，在灌縫前應(yīng)采取措施對混凝土板底進(jìn)行灌漿。漿體可用普通砂漿（費(fèi)用低，但影響通車時(shí)間長，可摻加適當(dāng)?shù)脑鐝?qiáng)劑）或環(huán)氧樹脂砂漿（影響通車時(shí)間短，但費(fèi)用高），根據(jù)實(shí)際情況選用。砂漿的稠度和灌注壓力應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定，以免拱起路面板，產(chǎn)生負(fù)作用。

4 處治方法

主車道縱向開裂往往破壞性較大，不能用處理其它裂縫的方式進(jìn)行處治，而應(yīng)針對板底被沖刷掏空和裂縫的強(qiáng)傳遞性特征進(jìn)行徹底處理。

4.1 處治原則

（1）發(fā)現(xiàn)病害后，應(yīng)盡快進(jìn)行處治，防止病害不斷擴(kuò)大；

（2）處治應(yīng)全面徹底，包括防水、排水和修復(fù)混凝土板，切忌出于節(jié)省的目的而僅處理一項(xiàng)或兩項(xiàng)。

4.2 處治的一般程序

打開破壞的水泥混凝土板，進(jìn)一步核查病害成因。如符合上述典型病害特征（有時(shí)是基層開裂或強(qiáng)度不足造成，但可能性較小，此時(shí)應(yīng)先行處理基層），可按如下程序進(jìn)行處理：

（1） 按3.1.1（3）的方法設(shè)置縱向和橫向盲溝，確保排水系統(tǒng)暢通。

（2） 重新澆注混凝土板。為盡快維護(hù)正常通車，一般可摻加早加劑。據(jù)調(diào)查表明，采用局部開槽修復(fù)混凝土板效果不理想，主要由于混凝土板剛性大，工作縫有強(qiáng)傳遞性，導(dǎo)致鄰板開裂。因此，應(yīng)盡可能整塊換板。

（3） 對相鄰板底按3.3的方法進(jìn)行灌漿，防止?jié)撛诓『Α?/p>

（4） 對所有結(jié)構(gòu)縮縫和工作縫進(jìn)行灌縫，對破壞的硬路肩進(jìn)行密水處理。

（5） 養(yǎng)生期滿后開放交通。

5 結(jié)語

在潮濕多雨地區(qū)，主車道縱向開裂是水泥混凝土路面主要的病害之一，其產(chǎn)生的主要原因其實(shí)比較簡單，解決也不困難，只要在設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)各階段充分重視，集中做好防水、排水措施，防患于未然，就能根本解決這個(gè)問題。

除了水泥砼路面，瀝青路面也存在類似的水損害問題。很多瀝青路面為節(jié)省投資，減薄硬路肩面層，硬路肩基層阻斷了路面面層的排水通道，下雨后，主車道同樣長時(shí)間積水。由于瀝青面層本身的密實(shí)性較水泥路面差，所以積水情況更嚴(yán)重，導(dǎo)致瀝青混凝土容易松散，失去強(qiáng)度，形成坑洞。對此，同樣可以按上述原理加以解決。