水泥稳定碎石基层裂缝成因分析及对策

水泥稳定碎石基层裂缝成因分析及对策

[摘要]对杭州湾跨海大桥北岸连接线水泥稳定碎石基层裂缝的产生进行了较全面的分析研究，并提出了相应处理对策。

[关键词]：水泥稳定碎石基层裂缝分析对策

概况

杭州湾跨海大桥北岸连接线起于规划中的嘉兴至南通高速公路，终于杭州湾跨海大桥北桥头，全线24.785公里底基层、基层采用20cm3.5%水泥稳定碎石底基层和37cm5%水泥稳定碎石基层。2006年6月28日铺筑水泥稳定碎石底基层试验段，9月28日开始规模施工水泥稳定碎石。2006年12月中旬对已施工完毕的近10公里基层进行裂缝调查，发现局部产生一定数量裂缝，对路面工程质量造成一定影响。

水泥稳定碎石基层裂缝成因分析

水泥稳定碎石具有施工方便、早期强度高、施工过程中污染少等优点，在目前公路大发展时期，受到了极大的青睐。但是，跟其他半刚性基层一样，由其自身的特点，不可避免的会产生裂缝。综合杭州湾跨海大桥北岸连接线水泥稳定碎石施工情况，分析水泥稳定碎石裂缝主要由以下五个方面引起：①、水稳层干缩及温缩裂缝，②、路基沉降裂缝，③、混合料含水量偏大，④、水泥剂量偏大，⑤、细集料偏多。

2.1干缩及温缩裂缝

水泥稳定碎石是一种半刚性材料，随着时间的推移由于干缩应变及温缩应变容易产生收缩裂缝。试验表明，水泥稳定类材料，制成试件后在空气中风干所达到的最大干缩应变约200μ。特别是在夏季以及冬季，由于昼夜温差较大，热胀冷缩引起的裂缝更为明显。特征表现为裂缝规律性差，裂缝宽度在0.15~0.4mm之间，裂缝长度一般为1~8m。

2006年6月底，项目部在K26+700-K26+900（右幅）做了200m的底基层试验段。当时最高气温达38℃，昼夜温差相差20℃左右，在干缩及温缩作用下，产生了较多收缩裂缝。

沉降裂缝

路基不均匀沉降裂缝

路基填筑时间不连续引起的裂缝

在路基施工中，一方面，下层填筑后，没有紧接施工，而是停止较长时间后填筑上层，直至填筑完毕，紧接着开始施工水泥稳定碎石，在基层荷载作用下容易产生裂缝；另一方面，在相邻填筑段落且先后填筑的接茬部位，其两端由于路基及基层荷载加载不均匀产生沉降裂缝。

不同软基处理段接茬部位引起沉降裂缝

在北接线软基处理中，基本采用搅拌桩+隔栅、塑板+隔栅、塑板+超载+隔栅、不处理四种方式，观察发现：不同处理方式接茬部位多发生裂缝，如K36+576~K36+616左右处，软基处理为：塑板+隔栅，塑板+超载+隔栅，塑板+隔栅，经施工人员回忆，该处接茬部位软基处理不到位，导致产生较多沉降裂缝。

路基填筑不当产生裂缝

1）、由于路基填筑时间过快引起裂缝。

填筑过快，路基工后沉降没有稳定，当水稳层施工后加载引起裂缝。如在K43+400~K43+810处，路基在近30℃高温且持续干旱天气时，先后分层连续填筑2米多高，没有经过工后沉降，接着开始连续施工到基层顶面，水稳基层加载后路基迅速下沉，引起很多贯通裂缝，可见裂缝下裂贯通至上路床。

2）、路基施工不当产生沉降裂缝

填筑材料含水量不合适，材料规格差异性大，压路机吨位偏小，压实不到位，都会在后期产生沉降，特别是在路基加速填筑赶工期的时候，更容易在水稳基层施工后产生裂缝。

河塘沟渠处产生沉降裂缝

嘉兴地处长江三角洲，水系发达，河塘沟渠遍布，高速公路占地处河塘沟渠回填较多，在施工过程中，换填清淤不彻底，回填施工不注重施工质量，后期容易在这些地方产生裂缝。调查发现，K36+450~K36+491，K42+552附近，均处于沟塘的位置，分析是由于沟渠清淤回填不到位，引起后续裂缝产生。

桥梁通道结构物端部裂缝

一般，在施工时结构物施工质量较好，桩基沉台处处理较好，沉降量很小，但在台背处回填多为赶时间，匆匆忙忙回填，层厚多不能按要求控制，碾压困难压实度不足，水泥稳定碎石施工后，沉降较多，易在搭板牛腿处及搭板端部处产生裂缝。通过调查，K36+350箱通、K42+690箱通处裂缝就属于这类情况。

水稳混合料含水量过大引起裂缝

2006年6月底底基层试验段，当时高温施工，含水量加大，后期出现了不少裂缝；在K43+350左幅上基层施工时，原材料雨后含水量偏大，混合料含水量达到了9%（最佳含水量5.6%），施工后不到一个月，裂缝就出现了。

混合料灰剂量偏大引起裂缝

众所周知，在满足半刚性基层强度的条件下，尽量降低混合料的灰剂量，能减少裂缝的产生。水泥稳定碎石水泥剂量偏大，强度提高，势必引起裂缝增多。2006年三标及四标水稳施工，K36+100~K37+700及四标K42+250~K43+810先进行基层施工，水泥剂量当时考虑钻芯需要偏高一些，之后进行K38+840~K42+250施工时，水泥剂量适当下调。K36+100~K37+700及K42+250~K43+810出现37道裂缝，K38+840~K42+250只有9道裂缝，水泥剂量偏大势必引起较多裂缝。

混合料级配偏细，细集料多引起裂缝

从去年6月份底基层试验段来看，当时配合比偏细，基本走级配范围的中线，之后裂缝每4~6米就有一道，且呈规律分布。之后，在大规模施工时，及时调粗了施工配合比，使级配曲线靠近下限，裂缝大大减少。

减少水泥稳定碎石基层裂缝对策

(1)、控制混合料含水量及水泥剂量

加强对原材料的检测控制，对含水量较大的细集料分开堆放并测定其含水量，使用时注意单独使用或掺配使用；加强前后场联系，及时调整混合料含水量。

在满足水泥稳定碎石强度的条件下实时调整水泥剂量。一方面，根据原材料含泥量调整水泥用量，另一方面，加强试验检测，每天跟踪检测水泥剂量，及时调整，同时对到达养生期的水稳进行钻芯，检查基层成型情况，以跟踪验证一定水泥剂量下的基层强度是否满足要求，确定满足强度要求下的最小水泥用量。

（2）、施工过程中不断优化生产配合比

经验证明，混合料级配偏细，细集料偏多，容易产生裂缝。每天由试验室对混合料进行筛分试验，以验证生产配合比，如有较大出于，以及摊铺碾压过程中有异常情况，考虑及时调整生产配合比，直至满足较粗级配抗裂性的要求。

2006年6月28日底基层试验段采用1#碎石（31.5mm~13.2mm）：2#碎石（13.2mm~4.75mm）：3#碎石（4.75mm~0mm）=40：25：35的比例，最大干密度为2.23g/cm3。在发现底基层裂缝较多后，2006年9月份及时对配合比进行

了调整，底基层配合比调整为1#碎石（31.5mm~13.2mm）：2#碎石（13.2mm~4.75mm）：3#碎石（4.75mm~0mm）=35：35：30，最大干密度调整为2.30 g/cm3（基层采用和底基层相同的配合比，最大干密度不同）。调整后级配偏粗，满足抗裂性要求，得出的级配曲线对比图如下：

（3）、路基沉降后期处理

由路基沉降引起的裂缝，通过沉降观测，对水泥稳定碎石基层施工后的，及时超载预压，保证在沥青路面施工前将月沉降速率降到规定范围之内。对没有施工的路基，对其及时进行超载预压，使之达到要求后进行施工。

（4）、裂缝处理