黃素云

摘 要：水穩(wěn)層作為道路的關(guān)鍵承重結(jié)構(gòu)層，若出現(xiàn)開裂病害且未及時處治，不僅會影響自身還會波及面層，導(dǎo)致路面開裂。對此，基于實例，就水穩(wěn)層開裂的成因展開分析，并提出了防控舉措，以供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：水穩(wěn)層開裂;成因分析;防控舉措

中圖分類號：U416? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）06-0013-03

1 項目實例

1.1 裂縫描述

某城市瀝青道路全長1 836 m，采用雙向4車道，道路寬度為24 m，路面結(jié)構(gòu)層主要包括：AC-13細粒式改性瀝青砼表面層（4 cm）+AC-20中粒式瀝青砼中面層（5 cm）+AC-25粗粒式瀝青砼下面層（7 cm）;透層油采用乳化石油瀝青，噴灑量為1㎏/㎡;5%水泥穩(wěn)定碎石基層（20 cm）;12%石灰土底基層（30 cm）。該道路路面結(jié)構(gòu)為半剛性基層，建成通車后僅不到一年就出現(xiàn)了不同程度的縱向及橫向開裂，具體位置為：①右幅路面K12+139～K12+353路段，基層頂面發(fā)現(xiàn)橫向、縱向裂縫共21條，其中，橫向裂縫16條，縱向裂縫5條，裂縫長度約在14～32 m。②左幅路面K17+412處，于下面層頂面出現(xiàn)1道縱向開裂，裂縫長度為15.4 m，寬度為4～11 mm。③右幅路面K21+260～K21+605路段，于上基層頂面發(fā)現(xiàn)縱向開裂3條，裂縫長度約為12.6～19.5 m，橫向開裂11條，裂縫長度約為7～16 m。④右幅路面K24+237～K24+270路段，于上基層頂面發(fā)現(xiàn)縱向開裂2條，裂縫長度為14～33 m，裂縫寬度高達21 mm。

1.2 成因調(diào)查

鉆芯取樣。在發(fā)生開裂的位置進行鉆芯取樣，以了解形成裂縫的具體結(jié)構(gòu)及嚴重程度。其中，對鉆取芯樣進行分析發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)裂縫的芯樣密實度差，骨料級配不均，存在骨料離析現(xiàn)象，且水穩(wěn)層整體較為松散，并出現(xiàn)貫穿基層、面層的橫向裂縫。

刨切路面。由于鉆芯取樣僅能反應(yīng)局部裂縫情況，因此，為查找開裂的具體原因，選取一段具有代表性的裂縫路段，并按照鋪筑的層次結(jié)構(gòu)逐層刨切，其中，裂縫最寬位置達21 mm，裂縫兩側(cè)呈現(xiàn)錯臺狀，上、下基層的裂縫處于同一斷面，且斷裂面水穩(wěn)層呈破碎狀，強度較差，并在承載性較差位置出現(xiàn)縱向開裂。

2 水穩(wěn)層開裂的成因分析

依據(jù)鉆芯取樣及刨切路面結(jié)果，對水穩(wěn)層開裂的成因進行分析可知，造成水穩(wěn)層開裂的成因眾多，主要有以下方面。

2.1 原材不合格

水泥質(zhì)量不達標(biāo)。從水泥穩(wěn)定性來看，硅酸鹽水泥的穩(wěn)定性好，而鋁酸鹽水泥穩(wěn)定性差，尤其是部分小廠家生產(chǎn)的水泥，質(zhì)量管控不嚴格，以致水泥的穩(wěn)定性不滿足要求，一旦用于水穩(wěn)層施工，就會導(dǎo)致后期出現(xiàn)較大收縮，從而形成收縮裂縫[1]。另外，水穩(wěn)層施工中，不同廠家、批次、標(biāo)號的水泥混合使用，使得水穩(wěn)層出現(xiàn)不均勻收縮，也會加大開裂的幾率。

骨料質(zhì)量不合格。水穩(wěn)層混合料拌制過程中，所用骨料篩選不嚴格，骨料含泥量及泥塊含量超標(biāo)，且粒徑<6 mm的骨料未測定液限及塑性指數(shù)，以致水穩(wěn)層干縮性較差，一旦收縮應(yīng)力超出水穩(wěn)層強度就會出現(xiàn)干裂。

2.2 配比不合理

水穩(wěn)料拌制時，試驗部門往往是依照既往類似項目經(jīng)驗開展配比設(shè)計，而若未結(jié)合項目實際將材料特性、施工環(huán)境等納入考量范圍，則會導(dǎo)致混合料配比不滿足項目實際需要。

結(jié)合相關(guān)試驗數(shù)據(jù)可知，在骨料級配、成分一致時，混合料中水泥比例越高，7 d無側(cè)限抗壓強度越大（圖1），但在水泥比例超過5%～6%時，水穩(wěn)層收縮相應(yīng)增加，在收縮應(yīng)力超出水穩(wěn)層強度時就會出現(xiàn)收縮裂縫;而水泥比例過小，就會導(dǎo)致水穩(wěn)層結(jié)構(gòu)過于松散，強度不滿足要求，在外界車輛荷載的作用下，水穩(wěn)層抗拉強度不足以抵抗外界拉應(yīng)力時就會出現(xiàn)荷載裂縫[2]。

粗、細骨料級配不滿足要求，細骨料比例過大，使得骨料吸水率增加，水穩(wěn)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得疏松，結(jié)構(gòu)強度變差，在受到外界超限荷載的作用時，就會在水穩(wěn)層強度較低的斷面位置發(fā)生開裂;其次，使用不良級配的骨料時，存在粗、細骨料分布不均現(xiàn)象，水穩(wěn)層結(jié)構(gòu)強度變差，彎沉值變異系數(shù)相應(yīng)變大，水穩(wěn)層懸空系數(shù)增加，在粗骨料集中處強度較高，細骨料集中處強度偏低，且干縮系數(shù)變大，易于出現(xiàn)干縮裂縫。

2.3 施工不規(guī)范

水穩(wěn)層施工工藝是否合理、操作是否規(guī)范，都是造成水穩(wěn)層開裂的重要因素，具體表現(xiàn)如下。

水穩(wěn)層施工前，路基填筑不平整、碾壓不密實，以致路基施工參數(shù)不滿足施工設(shè)計及規(guī)范要求，在后期出現(xiàn)不均勻沉降、路基開裂等現(xiàn)象，并逐漸反射到水穩(wěn)層，導(dǎo)致水穩(wěn)層出現(xiàn)沉降超限、開裂等質(zhì)量問題。

水穩(wěn)層混合料前期拌制不規(guī)范，拌制時間過短導(dǎo)致混合料拌制不均，粗、細骨料分布集中或過少，以致水穩(wěn)層混合料攤鋪后，水穩(wěn)層強度分布不均，細骨料位置強度偏低而易于出現(xiàn)荷載裂縫。

混合料運輸過程中，運輸車輛速度不均，存在猛起或急剎的情況，導(dǎo)致車輛出現(xiàn)顛簸、振動，或是在向攤鋪機料斗卸料時，傾角過大或卸料過快，均會造成混合料發(fā)生離析而影響水穩(wěn)層的結(jié)構(gòu)強度。另外，混合料攤鋪過程中，攤鋪速度快慢不一致，使得局部混合料厚薄不均，從而導(dǎo)致水穩(wěn)層強度不一致，厚度較大位置強度高，厚度較薄位置強度低，強度較低位置出現(xiàn)開裂的幾率也大大增加。

混合料攤鋪碾壓過程中，含水量控制不到位，存在含水量過大或過小的情況，其中，若含水量超標(biāo)則會導(dǎo)致碾壓難以密實，孔隙率過大，并出現(xiàn)粘輪、彈簧、波浪等質(zhì)量問題，若含水量不足或運輸時防護不到位水分蒸發(fā)，就會導(dǎo)致混合料松散難以壓實，并在攤鋪后出現(xiàn)干縮裂縫。

延遲時間（即拌制到攤鋪碾壓的時間）控制不好，也會對水穩(wěn)層強度造成影響。由下圖2可知，在延遲時間變長時，水穩(wěn)層的強度損失也會變大，相應(yīng)的水穩(wěn)層強度也會降低。若延遲時間過長，且超出了混合料水泥的初凝時間，水泥膠凝效果大大降低，使得水穩(wěn)層碾壓難以密實，而水穩(wěn)層壓實度不足，就會導(dǎo)致水穩(wěn)層強度降低而出現(xiàn)開裂[3]。

水穩(wěn)層混合料攤鋪過程中，多使用2臺及以上的攤鋪設(shè)備采取階梯式攤鋪，受設(shè)備性能、操作誤差等的影響，使得攤鋪速度難以保持完全同步，進而加大了開裂幾率。此外，混合料攤鋪不均勻、碾壓不密實、測量不精準(zhǔn)等，都可能會影響水穩(wěn)層的密實度，進而導(dǎo)致其開裂。

2.4 養(yǎng)護不到位

在完成水穩(wěn)層的攤鋪碾壓后，應(yīng)按要求進行水穩(wěn)層養(yǎng)護，并達到相應(yīng)的養(yǎng)護期限（圖3），如若未按要求的齡期進行養(yǎng)護，就會導(dǎo)致水穩(wěn)層不滿足設(shè)計強度要求，在外界荷載的作用下就會出現(xiàn)水穩(wěn)層裂縫;其次，在水穩(wěn)層凝結(jié)硬化過程中，因水化熱會導(dǎo)致水分流失過大，如若灑水養(yǎng)護不到位，就會導(dǎo)致水穩(wěn)層混合料過度收縮而影響后期強度增長，進而致使水穩(wěn)層出現(xiàn)干裂。

3 水穩(wěn)層開裂的防控舉措

3.1 嚴控原材質(zhì)量

抓好水泥質(zhì)量管控。在水泥進入現(xiàn)場前，應(yīng)按要求進行質(zhì)量驗收，包括生產(chǎn)日期、批號、數(shù)量、強度等級以及出廠合格證等，確保水泥質(zhì)量能夠滿足水穩(wěn)層施工要求。其次，水穩(wěn)層應(yīng)選擇初凝時間>3 h，終凝時間>6 h的硅酸鹽水泥，保證水穩(wěn)層良好的穩(wěn)定性，水泥投入使用前，應(yīng)再次進行檢查，以免不同批號、廠家的水泥混用，并對水泥強度、安定性做好試驗檢測，保證滿足施工要求[4]。

抓好骨料質(zhì)量管控。選擇好骨料料源、確定篩孔尺寸，按要求進行過篩，選擇級配良好的粗、細骨料，保證骨料的質(zhì)量及穩(wěn)定性。同時，嚴格控制粗、細骨料含泥量及泥塊含量，3 mm以下細骨料粉塵含量應(yīng)<12%，0.6 mm以下的細骨料應(yīng)按要求測定液限及塑性指數(shù)，以有效保證水穩(wěn)層的干縮性能。

3.2 優(yōu)化配比設(shè)計

考慮施工中的波動性，水穩(wěn)料拌制時的實際水泥劑量應(yīng)比設(shè)計略多，但在強度滿足要求的前提下，還要避免過多使用水泥，確保實際用水泥劑量不超過設(shè)計的-0.2%～+0.5%，進而降低水穩(wěn)料的收縮性，規(guī)避收縮裂縫的產(chǎn)生。其次，對于水泥劑量的測定，應(yīng)隨機抽取拌制后樣品進行水泥劑量滴定試驗，繪制水泥劑量標(biāo)準(zhǔn)曲線，并將每日水泥實際用量與設(shè)計用量進行對比，保證水泥劑量的一致性，避免水泥劑量超標(biāo)水化熱過大而引發(fā)溫縮裂縫。

嚴格依照施組設(shè)計及項目實際優(yōu)化配比設(shè)計，同時，還要將材料特性、運輸距離、施工環(huán)境等因素考慮在內(nèi)，保證配比設(shè)計的合理性與可行性。在實際配比設(shè)計時，可在保證水穩(wěn)層強度的前提下，對骨料比例予以適當(dāng)調(diào)整，以減少水泥用量，避免收縮裂縫。

3.3 強化施工管控

按要求規(guī)范路基作業(yè)，保證路基攤鋪平整、碾壓密實，并在水穩(wěn)層施工前，依照路基質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，對其平整度、壓實度等予以檢查驗收，質(zhì)量驗收合格后方可進行水穩(wěn)層攤鋪作業(yè)。

嚴格控制水穩(wěn)料拌制時間，避免拌制時間不足就開機出料，同時還要防止拌制過度而出現(xiàn)離析，拌制時間控制在35 s左右，保證混合料拌制的均勻充分。拌制后的混合料向車廂裝料時，下料斗與車廂底部應(yīng)<2 m，卸料時車輛保持前后中移動，分3次裝料，以免卸料時出現(xiàn)離析。

運料車起停應(yīng)輕緩，避免急剎、急停，運輸應(yīng)勻速平穩(wěn)，防止顛簸震蕩出現(xiàn)離析，卸料時與攤鋪機緊靠，車廂提升應(yīng)緩慢、傾角<30°。另外，水穩(wěn)層攤鋪時，布料器應(yīng)勻速轉(zhuǎn)動，保證攤鋪均勻一致，避免混合料厚度不一而影響水穩(wěn)層強度。

為滿足施工現(xiàn)場要求，混合料實際含水量應(yīng)比最佳含水量略高1%～2%，以防止碾壓時出現(xiàn)松散、粘輪、起拱，保證水穩(wěn)層碾壓施工質(zhì)量，避免壓實度不足而導(dǎo)致水穩(wěn)層出現(xiàn)開裂[5]。

正式施工前，應(yīng)首先選擇試驗段進行試鋪，以驗證配比參數(shù)、碾壓設(shè)備、施工參數(shù)等，以保證水穩(wěn)層的施工質(zhì)量。正式施工時，應(yīng)結(jié)合試驗段確定的參數(shù)予以攤鋪碾壓密實，嚴控水穩(wěn)層壓實度，保證水穩(wěn)層施工強度。

根據(jù)試驗段確定的延遲時間，控制好混合料拌制到碾壓的時間，以免水泥發(fā)生終凝而降低水穩(wěn)層強度。水穩(wěn)層碾壓采用振動壓路機與輪胎壓路機搭配作業(yè)，碾壓時由兩邊向中間進行，使用振動壓路機先靜壓、再振壓，然后用輪胎壓路機碾壓直至密實度滿足要求，每次碾壓應(yīng)錯開1/2輪寬，膠輪壓路機錯開1個輪寬，以保證水穩(wěn)層碾壓的均勻密實，防止碾壓不足而引發(fā)的開裂。

3.4 抓好養(yǎng)護管理

水穩(wěn)層完成碾壓且密實度達標(biāo)后，應(yīng)及時覆蓋土工布、麻袋進行保濕，防止水分過快蒸發(fā)，同時，根據(jù)天氣情況在覆蓋材料上灑水，使水穩(wěn)層保持濕潤，補水養(yǎng)護時間不得低于7 d，進而有效保證水穩(wěn)層的后期強度。養(yǎng)護過程中應(yīng)做好成品保護，防止過早承荷、碰撞而造成水穩(wěn)層開裂，養(yǎng)護完成后撤去上層覆蓋物，并將表面清理干凈。

4 結(jié)語

水穩(wěn)層作為道路的重要結(jié)構(gòu)組成，其鋪筑質(zhì)量關(guān)系著道路的整體修筑質(zhì)量及使用壽命。因此，須切實抓好水穩(wěn)層鋪筑相關(guān)環(huán)節(jié)的施工管控，規(guī)范作業(yè)施工，嚴格質(zhì)檢驗收，以打造優(yōu)質(zhì)道路工程福澤民眾。

參考文獻

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