李淼

（德陽市羅江區(qū)公路工程質(zhì)量監(jiān)督管理站，四川德陽 618500）

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石基層具備良好的整體性能和承載力性能，然而，在受到內(nèi)外環(huán)境因素影響時(shí)，容易產(chǎn)生微細(xì)裂縫。隨著時(shí)間的推移，這些微細(xì)裂縫可能逐漸擴(kuò)展，甚至蔓延至路面，導(dǎo)致路面早期損壞，縮短公路使用壽命。為避免此類問題，對(duì)公路工程水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫問題成因及防治措施進(jìn)行研究。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫成因

1.1 收縮性裂縫成因

水泥穩(wěn)定碎石基層壓實(shí)后，由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部水分不斷蒸發(fā)及水泥水化作用，基層中的水分不斷減少，導(dǎo)致壓實(shí)體的體積收縮，進(jìn)而形成收縮裂縫。

1.2 內(nèi)應(yīng)力裂縫成因

水泥穩(wěn)定碎石基層會(huì)因自身干燥收縮及溫度變化產(chǎn)生張應(yīng)力，當(dāng)張應(yīng)力大于自身抗拉承載力時(shí)，在強(qiáng)度較弱的部位容易產(chǎn)生裂縫，主要特征為橫向裂縫較多，縱向裂縫較少，裂縫較規(guī)整，上、下貫穿，但無垂向錯(cuò)位。

1.3 荷載性裂縫成因

道路建成通車后，受車輛荷載的影響，特別是超載超限車輛荷載，水泥穩(wěn)定碎石基層內(nèi)部可能產(chǎn)生裂縫，發(fā)展、反射到瀝青面層，引發(fā)路面沉陷、坑槽、松散等病害[1]。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫防治措施

2.1 控制路基不均勻沉降

路基是公路的主要承載層，進(jìn)行路基填筑時(shí)，應(yīng)采取科學(xué)的填筑施工方法，且要確保路基壓實(shí)度滿足規(guī)范與設(shè)計(jì)要求，否則容易導(dǎo)致路基不均勻沉降，導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石基層開裂，進(jìn)而造成路面早期損壞，降低道路的使用壽命。

路基不均勻沉降的原因較多，包括地質(zhì)條件、水文氣候、施工技術(shù)等，涉及的專業(yè)范圍較廣，因此控制路基不均勻沉降是一項(xiàng)綜合性任務(wù)，需要從優(yōu)選填筑材料、控制填筑速度、分層碾壓成型等方面進(jìn)行質(zhì)量控制，尤其是高填方、填挖交界處、涵洞涵背回填處、橋臺(tái)背回填處、擋墻墻背回填處等特殊施工部位，應(yīng)采取特殊的處理方法，保證路基壓實(shí)強(qiáng)度，并設(shè)立沉降觀測(cè)點(diǎn)，確保碾壓成型后的路基自然沉降到位，避免發(fā)生不均勻沉降導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石基層開裂。

2.2 水泥品類與劑量控制

水泥作為膠凝型材料，在水泥穩(wěn)定碎石基層骨架結(jié)構(gòu)中起到黏結(jié)砂石材料的作用。水泥的品類、劑量對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層混合料的品質(zhì)有很大影響。水泥用量太小，會(huì)影響混合料的強(qiáng)度；用量太大，水泥的水化熱反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致基層內(nèi)外出現(xiàn)溫差，導(dǎo)致基層開裂。

2.2.1 水泥品類選擇

水泥品類繁多，不同施工部位需要采用不同品類的水泥，目前水泥穩(wěn)定碎石基層施工多采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5 或42.5 的普通硅酸鹽水泥，且要求初凝時(shí)間大于3h，終凝時(shí)間大于6h。施工前應(yīng)嚴(yán)格按照檢測(cè)頻率對(duì)拌和站進(jìn)場(chǎng)水泥的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，確保水泥質(zhì)量。同時(shí)，嚴(yán)禁混合使用不同品牌的水泥，以免影響水泥的初凝和終凝時(shí)間，改變水泥性能，導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生裂縫。

2.2.2 水泥劑量控制

水泥穩(wěn)定碎石基層屬于半剛性基層，碾壓密實(shí)后，具有一定的強(qiáng)度，同時(shí)具有柔性變形特征。在工程實(shí)踐中，為避免水泥穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生裂縫，必須嚴(yán)格控制水泥劑量，需要通過試驗(yàn)室檢測(cè)，獲得最優(yōu)劑量值，一般控制在3%～6%。水泥穩(wěn)定碎石基層水泥劑量的控制具體方法如下：

首先，對(duì)水穩(wěn)拌和設(shè)備的水泥劑量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，確保劑量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

其次，按照檢測(cè)頻率通過EDTA 滴定法測(cè)定水泥劑量，并與拌和設(shè)備設(shè)定的水泥劑量進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比。

最后，拌和站管理人員應(yīng)實(shí)時(shí)對(duì)水泥罐中的水泥消耗量與水泥穩(wěn)定碎石基層混合料生產(chǎn)量進(jìn)行復(fù)核，避免設(shè)備故障導(dǎo)致水泥劑量控制不準(zhǔn)確，進(jìn)而保證水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量[2]。

2.3 原材料質(zhì)量控制

碎石是水泥穩(wěn)定碎石基層結(jié)構(gòu)中的骨料，且水泥穩(wěn)定碎石基層施工對(duì)碎石的需求量較大。然而，由于平原地區(qū)砂石資源相對(duì)貧乏，有時(shí)需要同時(shí)采購(gòu)不同廠家、不同產(chǎn)地的碎石材料，這種情況下容易存在碎石材料生產(chǎn)工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不一致的情況，會(huì)影響水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量。此外，材料進(jìn)場(chǎng)后若管理不到位、料場(chǎng)儲(chǔ)備場(chǎng)地受限，容易出現(xiàn)材料混合堆放的情況，不利于施工質(zhì)量管控。

為保證水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量，必須確保碎石材料來源一致、質(zhì)量穩(wěn)定、并按相關(guān)管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行堆放，且要按規(guī)范要求對(duì)進(jìn)場(chǎng)的碎石材料及時(shí)進(jìn)行抽樣檢測(cè)，嚴(yán)格控制粗集料的壓碎值、細(xì)集料的含泥量、針片狀比例含量等關(guān)鍵指標(biāo)，保證材料質(zhì)量。

2.4 水泥穩(wěn)定碎石基層混合料配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化

混合料中細(xì)集料比例大、水泥劑量大、密度偏小、收縮變形大，會(huì)影響水泥穩(wěn)定碎石基層性能，在各種因素的影響下容易出現(xiàn)裂縫。為避免水泥穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生裂縫問題，需要優(yōu)化混合料配合比設(shè)計(jì)。抗裂型骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)級(jí)配區(qū)間如表1 所示。

表1 抗裂型骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)級(jí)配區(qū)間

首先，應(yīng)嚴(yán)格控制集料中細(xì)集料的含量，建議在配合比設(shè)計(jì)中，將通過0.075mm 篩孔的顆粒含量控制在3% 左右，通過4.75mm 篩孔的顆粒量控制在32%左右。

其次，應(yīng)嚴(yán)格控制粗集料的最大粒徑，基層最大粒徑一般不超過31.5mm，且小于19mm 的顆粒含量需控制在合理范圍內(nèi)，這兩個(gè)指標(biāo)會(huì)影響混合料骨架嵌擠狀況和施工抗離析性能，因此須嚴(yán)格控制。

最后，應(yīng)嚴(yán)格控制水穩(wěn)基層的強(qiáng)度和水泥劑量，在滿足設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范的前提下，通過改善粒料級(jí)配，盡可能減少水泥劑量，建議控制在6%以內(nèi)，確?；鶎映尚秃蠓€(wěn)定受力，有效避免裂縫問題。

2.5 混合料含水量控制

水泥穩(wěn)定碎石基層混合料含水量過大，碾壓時(shí)會(huì)出現(xiàn)彈簧、波浪、黏輪等現(xiàn)象，施工完成后會(huì)逐漸出現(xiàn)明顯的干縮裂紋。根據(jù)相關(guān)資料，在最佳含水量的基礎(chǔ)上，每增加1%的含水量干縮裂紋出現(xiàn)數(shù)量約為同水泥劑量的3 倍?；旌狭虾窟^小則不利于壓實(shí)成型，強(qiáng)度難以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)降低基層承載力。

因此，經(jīng)試驗(yàn)室檢測(cè)得出混合料最佳含水量后，應(yīng)綜合考慮運(yùn)輸、碾壓、天氣等因素導(dǎo)致的混合料水分流失情況，合理調(diào)整混合料的含水量。

在實(shí)際施工中還應(yīng)該注意，進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石基層攤鋪之前，應(yīng)將下承層清掃干凈并灑水濕潤(rùn)，避免下承層過于干燥，將水泥穩(wěn)定碎石基層混合料中的水分吸走，并確保在混合料含水量最佳的情況下進(jìn)行碾壓，從而保證水泥穩(wěn)定碎石基層的質(zhì)量，降低裂縫問題產(chǎn)生率[3]。

2.6 水泥穩(wěn)定碎石基層混合料裝車與運(yùn)輸

在混合料裝車過程中，要按中、前、后順序分3 次裝料，以有效避免混合料離析，且在運(yùn)輸過程中必須用篷布遮蓋，防止混合料灑落，最重要的是避免運(yùn)輸途中混合料水分過度揮發(fā)，導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石基層碾壓密實(shí)度不足，強(qiáng)度達(dá)不到要求，在外力作用下出現(xiàn)表面脫落、松散、開裂等病害[4]。

2.7 水泥穩(wěn)定碎石基層壓實(shí)度質(zhì)量控制

壓實(shí)度是水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量控制中十分重要的指標(biāo)之一。在實(shí)際施工中，若是碾壓遍數(shù)不夠、碾壓不到位等，容易導(dǎo)致壓實(shí)度不滿足要求，影響水泥穩(wěn)定碎石基層的整體質(zhì)量，通車后在車輛荷載的作用下，水泥穩(wěn)定碎石基層易產(chǎn)生裂縫和下陷等病害，嚴(yán)重影響道路的使用壽命。

因此，進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石基層施工前，應(yīng)提前進(jìn)行鋪筑試驗(yàn)，總結(jié)水泥穩(wěn)定碎石基層施工的最佳機(jī)械組合、碾壓遍數(shù)，確定松鋪系數(shù)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)配合比和最佳含水量等重要施工參數(shù)，進(jìn)一步檢驗(yàn)施工工藝的合理性，規(guī)范施工流程，完善施工工藝，為水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量提供保證，避免裂縫病害。

2.8 施工接縫質(zhì)量控制

水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中不可避免會(huì)產(chǎn)生施工接縫，且接縫處往往是整個(gè)結(jié)構(gòu)中最薄弱的部位，若是施工處治不到位，接縫處易在應(yīng)力、溫度和行車荷載的作用下逐步形成裂縫，最終反射到路面。

施工接縫分為橫向接縫與縱向接縫，一般路面寬度大于攤鋪機(jī)寬度時(shí)，建議采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)，一前一后同步攤鋪，前后攤鋪機(jī)距離不超過50m，將縱向搭接寬度控制在10～20cm，保證接縫質(zhì)量。

橫向接縫處理方法如下：將末端混合料碾壓密實(shí)后，采用人工方式將端頭挖成橫向垂直向下的斷面，并清除附近多余未壓實(shí)的混合料，待下一段鋪筑時(shí)，攤鋪機(jī)返回已壓實(shí)層的端部，用木方墊板墊至虛鋪高度，并在已壓實(shí)端灑上水泥漿，增加新舊結(jié)合面的黏結(jié)力，再攤鋪、碾壓新的混合料。

2.9 水泥穩(wěn)定碎石基層養(yǎng)生質(zhì)量控制

養(yǎng)生質(zhì)量直接影響水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因此應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，制訂科學(xué)合理的養(yǎng)生方案，規(guī)范基層養(yǎng)生作業(yè)流程。

基層養(yǎng)生方法有覆蓋土工布+灑水養(yǎng)護(hù)、覆蓋養(yǎng)生薄膜、噴灑養(yǎng)護(hù)劑等。目前常用的是覆蓋養(yǎng)生薄膜，在基層碾壓成型后，立即在表面覆蓋一層養(yǎng)生薄膜，使基層形成一個(gè)溫度、濕度相對(duì)穩(wěn)定、獨(dú)立的體系，這樣一方面可以保證基層養(yǎng)護(hù)期間表面保持濕潤(rùn)；另一方面，養(yǎng)生薄膜具有良好的保溫效果，可以有效提高基層早期強(qiáng)度，避免溫濕度不穩(wěn)定引發(fā)收縮裂縫。

此外，在水泥穩(wěn)定碎石基層養(yǎng)生期間，需要做好施工路段的臨時(shí)交通管制工作，水泥穩(wěn)定碎石基層養(yǎng)生時(shí)間要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求確定，一般為7～14 天，養(yǎng)生期滿后開展相關(guān)指標(biāo)試驗(yàn)檢測(cè)，質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求方可開放交通。在基層強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求前，禁止一切車輛通行，避免基層在早期強(qiáng)度成長(zhǎng)期間受到外部荷載影響，內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫。基層養(yǎng)護(hù)完畢后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行瀝青路面施工，避免水泥穩(wěn)定碎石基層長(zhǎng)時(shí)間暴露在自然環(huán)境下，以有效防治“重復(fù)干縮”產(chǎn)生的裂縫。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫處治與預(yù)防措施

在水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫處治方面，需要根據(jù)裂縫類型制訂針對(duì)性的處治方案，有效減輕基層裂縫對(duì)瀝青面層的破壞，提高路面的耐久性，延長(zhǎng)道路使用壽命[5]。

3.1 灌縫

對(duì)基層裂縫進(jìn)行清掃，清除裂縫內(nèi)外的雜質(zhì)，采用密封材料（瀝青或?qū)Ｓ妹芊饽z）進(jìn)行灌縫，避免水通過裂縫向下滲，對(duì)基層造成水破壞，且灌縫時(shí)原則上不對(duì)裂縫進(jìn)行擴(kuò)縫。

3.2 鋪設(shè)自黏式抗裂貼

抗裂貼又叫貼縫帶，是一種新型的路面基層裂縫修復(fù)材料，利用特殊黏結(jié)劑，將其粘貼到路面基層的裂縫上，可以有效分散集中應(yīng)力，防止基層裂縫拉應(yīng)力直接傳遞到面層，也能在基層表面形成隔離保護(hù)層，防止水滲入基層，延緩路面病害的出現(xiàn)。

3.3 鋪設(shè)玻纖土工格柵

為有效預(yù)防水泥穩(wěn)定碎石基層反射裂縫，可在路面施工之前，在基層薄弱部位鋪設(shè)玻纖土工格柵，該材料具有抗拉強(qiáng)度高、低延伸、耐溫、嵌鎖力強(qiáng)、穩(wěn)定性好等特性，可有效抑制應(yīng)力集中、釋放應(yīng)變，提高水泥穩(wěn)定碎石基層的抗拉和抗剪能力，可有效避免反射裂縫的產(chǎn)生。

4 結(jié)語

水泥穩(wěn)定碎石基層防裂工作對(duì)延長(zhǎng)公路使用壽命、提高公路運(yùn)營(yíng)安全性與穩(wěn)定性起重要作用，因此在水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中，需要從原材料質(zhì)量、混合料配合比設(shè)計(jì)、規(guī)范施工工藝、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理等方面入手，切實(shí)做好每一環(huán)節(jié)的質(zhì)量管控工作，以有效避免水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)裂縫問題、改善路況、提升公路服務(wù)水平。未來需要繼續(xù)探索新型抗裂材料與施工技術(shù)，同時(shí)推動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的完善，更有效地預(yù)防和處治水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫問題，為公路交通的安全性與暢通性提供堅(jiān)實(shí)的保障。