熊 朕，魏于航，李瑞昕，趙文波，周曉文

(1. 西華大學西華學院，四川成都610039;2.西華大學建筑與土木工程學院，四川成都610039;3.中國核工業(yè)集團華興建設有限公司，江蘇南京210000;4.福建省地震局預報中心，福建福州350002;5.都江堰市城鄉(xiāng)建設局，四川成都611830)

0 前言

隨著水泥混凝土路面施工技術的不斷完善，水泥混凝土路面發(fā)展的速度較快，在技術上、經濟上也將顯示出明顯的優(yōu)勢，然而由于水泥混凝土自身的低韌性，隨溫度、濕度變化而變形大，以及需設置接縫等缺點，特別是由于受到所經地區(qū)的地質、氣候等自然環(huán)境多變的影響，加上混凝土路面設計標準不高和建設者們對路基、路面施工技術的認識不高，工程質量監(jiān)管機制不完善，養(yǎng)護管理不到位等原因，不少路段出現斷裂、掉角、脫皮等病害［1］。

為此，針對水泥混凝土路面的常見病害進行仔細分析，找出其產生的原因，并采取有效的預防措施［1］。

1 水泥混凝土路面常見病害及其原因

水泥混凝土路面常見的病害有兩類，一是水泥混凝土板損壞，二是接縫破損，下面就其產生的原因分別作出分析。同時超載引起的破壞不容忽視。

1.1 水泥混凝土板損壞

路面板內破壞是指水泥混凝土公路在使用一段時間后，公路表面因各種原因引起的質量病害，主要體現在表面裂縫和貫通裂縫這兩方面。表面裂縫是指水泥混凝土公路表面上的裂縫，貫通裂縫則是指貫穿整個水泥混凝土公路板塊厚度的裂縫［2］。

1.1.1 縱向裂縫

由于路基體填料、施工方法不當等，導致路基不均勻沉降，使路面板在自重和行車壓力作用下產生跟路線走向平行或基本平行的裂縫［2］。

1.1.2 橫斜向裂縫

由于水泥混凝土失水干縮、冷縮、切縫不及時等原因導致水泥混凝土路面產生垂直于路線方向的有規(guī)則的裂縫［2］。

1.1.3 掉角

掉角常由于脹、縮縫或施工縫填料選擇不當，或者填縫料失效，造成路表水沿縫隙不滲，尤其是當板下基層排水不暢，或基層材料細料過多，基層材料耐沖刷性較差時，在車輛荷載反復作用下，真空吸力就會使扳角處產生唧泥，板下被沖刷掏空，造成板角應力集中，從而導致路面板出現掉角。

路面板的接縫傳荷能力差，或在施工中為了使角部容易振搗，少出現蜂面，特意用些粗骨料少的混凝土，振搗時間又長一些，造成表層漿體過多，骨料下沉集中的分層離析，使其抗折強度降低，反之因振搗不密實，角部側面有蜂窩麻面，很容易出現掉角。

1.1.4 交叉裂縫和破碎板

交叉裂縫和破碎板是水泥混凝土路面的一種嚴重破壞形式，對行車的安全和舒適性產生較大的影響。公路運輸超載嚴重，路面板厚度不足或強度偏低，板底脫空基層松散或強度不夠，土基的不均勻沉降地下水位過高路基液化等都可能會導致路面板出現交叉裂縫或破碎板。

另外，當路面出現縱向橫、斜向等各種裂縫時，如果養(yǎng)護不及時，路表水沿縫隙進入基層或路基，導致基層和路基浸水軟化，在重載反復作用下，裂縫會進一步擴展，如此循環(huán)，久而久之，路面就會產生交叉裂縫，甚至出現破碎現象。

1.1.5 孔洞

混凝土路面表面呈現破損和孔洞，主要原因是施工質量差，或混凝土材料中夾帶朽木紙張和泥塊樹葉等雜物，還有春季施工，水中夾帶冰塊造成的。

1.2 接縫破損原因

接縫是水泥混凝土路面的薄弱環(huán)節(jié)，出現病害的機率大，類型也多。接縫類病害的發(fā)生范圍雖然是局部的，但往往會引起板塊出現斷裂，造成使用壽命迅速降低［3］。

1.2.1 接縫擠碎

接縫擠碎是指鄰近接縫或裂縫約50CM寬度范圍內，出現未擴展整個板厚的裂縫或者混凝土分裂碎塊。接縫擠碎主要是由于接縫施工不當(包括縫板不垂直上寬下窄，傳力桿，拉桿設置不當等)，或者因填縫料剝落、擠出、老化，接縫被硬石子阻塞，當混凝土伸脹時，混凝土板的上部產生集中壓實力，在超過混凝土的抗剪強度時，板即發(fā)生剪切擠碎。

接縫處兩端混凝土強度不一致，由于傳力桿的作用，同樣會造成混凝土板破碎現象，但這種情況，一般在普通路段上比較少見，多出現在構造物接頭部位。

此外，板邊混凝土振搗不密度，強度降低，或者接縫中滲入水后，導致基層，路基軟弱和唧泥，造成沿接縫邊緣處板底小范圍的脫落，在行車荷載反復作用下，也會導致接縫出現碎裂。

1.2.2 拱起

混凝土板脹縫間距較長，頭一至二年混凝土板在伸脹時問題還不明顯。收縮時，因接縫填縫料失效，板縫就會掉進土或石子，加上不及時清掃養(yǎng)護，年復一年的熱脹冷縮，板縫一年年加寬，導致混凝土板伸脹時產生的壓力大于基層與混凝土板間的摩擦力，但未超過混凝土的抗壓強度時，由于板的伸長，兩板就會向上拱起。曾經發(fā)生了路面拱起，騎摩托車男子連人帶車被拱飛十余米的事故。路面拱起至少50厘米高，如圖1所示。

圖1 路面拱起

據調查，春秋兩季氣溫較低時施工的混凝土路面，因脹量較大，更容易出現拱起現象。

1.2.3 唧泥和板底脫空

唧泥和板底脫空病害是指板接裂縫或邊緣下的基層細料被滲入并滯在板底的有壓水從縫中或邊緣處唧出，并由此造成板底面與基層頂面出現局部范圍脫空。如圖2所示。

圖2 唧泥

接縫填縫料失效，基層材料不耐沖刷，接縫傳荷能力差和重載反復作用是引起唧泥的主要原因。

公路排水系統(tǒng)不完善如路面橫坡設置不當或路基排水不暢時，路基、路面被水浸泡時也會使路面產生唧泥現象，進而出現板底脫空。

另外由于基層材料局部松散，路基土壓實不均勻或基底不均勻沉降同樣會導致底板出現脫空。

1.2.4 錯臺

錯臺不但降低行車舒適性，還會造成路面面板開裂等其他病害。錯臺和面板開裂如圖3所示。

圖3 錯臺及面板開裂

錯臺原因有:

(1)雨水沿接縫滲入基層，在行車荷載作用下產生唧泥，同時相鄰塊之間產生抽吸作用，使細料向后方板移動、堆集、造成前板低，后板高的錯臺現象［3］。

(2)基層不均勻的沉陷。

(3)基礎抗刷能力較差，基層表面采用砂或石屑等松散細料［3］。

1.3 超載造成的損害

超載在我國是道路行駛車輛普遍存在和日益嚴重的問題。公路超載現象已經成為公路路面破壞的主要原因。由于交通量劇增，汽車車型日益大型化、軸載日益重型化等方面的原因，一些公路混凝土路面使用五年左右就出現路面破壞。

實際情況路面修建完成后數年，某些道路日平均標準軸載作用次數已經大大超過了設計使用末期［4］。水泥混凝土面板的最大彎拉應力隨著軸載的增加而增加，當軸載增加到一定數量時，混凝土路面板承受的最大彎拉應力也將超過其額定彎拉強度，從而導致混凝土路面破損［4］。

超載對路面的破壞作用不是簡單的線形關系，而是指數關系。水泥路面對超限運輸和超載運輸十分敏感，一次超載和超限運輸就可能造成嚴重影響和破壞。

2 水泥混凝土常見病害的預防措施

因為水泥混凝土路面出現病害不好修復，所以一定要對設計、施工、養(yǎng)護管理每一個環(huán)節(jié)認真負責，不然都有可能給混凝土路面造成不良后果。

2.1 設計方面

在水泥混凝土路面設計中，應該由靜力學向動力學發(fā)展，在充分考慮沖擊動荷載對路面的作用后，適當提高技術標準和設計厚度，以適應我國公路不斷增長的交通量的需要。在軟基路段，橋頭下挖路段和填挖路段交換頻繁的路基上必須深挖進行補強設計并增加相應的預算。

其次，水泥混凝土路面基層要達到支撐穩(wěn)固的要求，必須解決基層耐沖刷和彎沉均勻性問題，即要選用適合本地區(qū)氣候特點和交通量要求的基層材料類型，合理地設計性能優(yōu)良且適宜攤鋪的集料級配。對高填方軟基和臺背填土進行認真處置的基礎上，如果可預見沉降變形過大，可采用薄層瀝青混凝土或砌塊的過渡路面形式;待沉降穩(wěn)定后，再施工永久混凝土路面板。

在路基基層下，地下水位高和多雨地區(qū)，應考慮設計一定厚度的滲透排水砂礫墊層。嚴寒地區(qū)應綜合考慮設計排水和防凍墊層。

另外，保證接縫質量是防止水泥混凝土路面破壞的關鍵，因此在接縫設計中應選用合理的接縫型式和優(yōu)良的填縫材料，路線設計中，應盡量避免路線穿過洼地(包括平原上的局部小塊洼地)在不得已的情況下，應在路堤兩側都采取措施，截斷表面水流向路堤。

2.2 施工方面

質量是工程的生命，加強現場施工質量控制，施工前應充分健全質量保證體系，做到層層把關，把責任落實到個人。施工中加強現場監(jiān)理、監(jiān)督和試驗檢測力度［6］。

合理地選擇原材料，嚴格控制材料質量是實現優(yōu)質水泥混凝土路面設計和使用要求的前提。推廣使用滑模機械施工方式是解決好水泥混凝土路面面板質量的有利措施。如圖4所示。

圖4 滑動模板施工

板件成型后，根據當地氣溫條件及時切割和嚴格養(yǎng)生，避免因切割不及時出現整體斷裂或養(yǎng)生不及時水泥混凝土在水化作用下出現空隙，造成強度不足;應盡量斷交施工，如有困難非不斷交施工，現場便道一定要平整，避免有大的坑槽和石塊，以免造成混凝土板在初凝期因行車振動造成板體斷裂。

如果養(yǎng)護不及時或者時間不充分，對混凝土路面裂縫產生有著直接的影響。如果養(yǎng)護不及時，就會造成頂面失水快，收縮迅速，板底失水慢，收縮緩慢。翹曲后則可能是板產生裂縫。因此一定要加強混凝土的早期養(yǎng)護［5］。

水泥混凝土路面基層應具有較高的強度、較高的密實度和較好的水穩(wěn)性。應采用石灰或水泥穩(wěn)定基層來滿足要求［5］。

基層施工時，應將基層材料集中進行廠拌，并采用攤鋪機進行攤鋪，待基層整平壓實后，嚴格進行養(yǎng)生，防止基層出現干縮或溫縮裂縫。

為減少路基土的壓實變形，增加路基強度和穩(wěn)定性，必須認真進行壓實，特別是要加強路堤邊部碾壓，使路堤橫向的密度盡可能均勻。不要將兩種材料性質差異很大的路堤直接相接，而設置一個過渡段。

2.3 管理、養(yǎng)護方面

水泥混凝土路面的局部損壞，如不及時、有效地加以修復，往往會引起損壞迅速發(fā)展，其中最經常也是最不能忽視的工作就是隨時清掃和接縫的養(yǎng)護。

對混凝土路面必須經常清掃，不讓路面上有碎石及其它硬物，以免受車輪反復碾壓而破壞路表面造成麻面的產生。

為防止接縫的失效必須及時更換已老化或損壞的填縫料，使接縫填料保持良好的狀況，以防止泥土、砂子、石子、水等進入接縫內，從而導致路面的破壞。

要定期檢測混凝土路面狀況并及時進行治理工作，以延長路面使用壽命，減少養(yǎng)護維修工作量和費用等［4］。

2.4 超載運輸方面的措施

應加強路政的管理，嚴格控制超載車輛的行駛。具體措施如下:

1)加強源頭管理。公安機關對需要辦理牌照的運輸車輛要進行嚴格檢查，對“大噸小標”、“大車小標”的車輛，堅決不發(fā)牌、證。還要加大對超限運輸車輛的執(zhí)法力度，公安機關對超限運輸車輛一旦查出，應立即吊扣、吊銷駕駛證，并堅決卸載超限貨物。

2)限載，這是避免公路混凝土路面早期破壞的根本措施，也是提高公路混凝土路面壽命最根本和最有效的措施。在收費站和高速公路入口處配置計算機、電子秤，自動檢測車輛的載重情況，限制超載汽車進入公路，并對相關人員采取處罰。還可以采用根據車輛實際重量來進行收費。

3)采用強基厚面的措施減小超載對水泥混凝土路面的不利影響。

3 結語

水泥混凝土路面的病害形成的原因很多，但主要是路基、基層強度不均勻，接縫料失效，不按規(guī)范施工，養(yǎng)護管理不善造成的。

通過對病害進行分類，分析病害原因及超載運輸造成的路面破壞，從設計、施工、養(yǎng)護以及超載運輸等方面提出措施，可以有效地預防和治理水泥混凝土路面的病害，從而保證道路的服務水平和通行能力。

［1］張甫，范志軍.淺談水泥混凝土路面病害原因分析及防治措施［J］.商品混凝土，2013(3):128－129.

［2］王力.淺談水泥混凝土路面常見病害及防治措施［J］.黑龍江科技信息，2013(4):230.

［3］張海乾.水泥混凝土路面常見病害及其防治措施［J］.青海交通科技，2013(4):43 －46.

［4］呂華強.高速公路水泥混凝土路面質量病害問題成因及防治措施［J］.北方交通，2013(12):68－70.

［5］范云飛.水泥混凝土路面裂縫原因及防治措施［J］.交通世界(建養(yǎng)、機械)，2013(8):153 －154.

［6］蔣海燕.淺談農村公路常見質量病害成因與防治措施［J］.科學之友，2013(5):69－71