水泥混凝土路面水毀及對策

嚴士軍

【吳江市公路管理處　吳江 215200】


摘　要　水泥混凝土路面受水的侵蝕，在綜合因素及環(huán)境、氣候等影響下基層失穩(wěn)，產(chǎn)生病害。本文通過分析水毀原因，從設(shè)計、施工、養(yǎng)護三個環(huán)節(jié)提出防治辦法。
關(guān)鍵詞　水泥混凝土路面　水毀　對策


　　近幾年來，我國城鄉(xiāng)各地修筑了大量的水泥混凝土路面，毋庸置疑，這對提高我國的公路路面質(zhì)量，增強公路的抗災能力，改善公路行車條件，提高客貨運輸效益均起到了積極的作用。但是在重交通荷載、超載、水毀、其它自然環(huán)境等諸多外部因素的影響下，近期修建的水泥混凝土路面行車后不久就出現(xiàn)了許多不同程度的病害，導致路面的使用性能迅速下降，嚴重地影響了車輛快速、安全行駛，而且給養(yǎng)護和維修帶來了巨大的壓力。國內(nèi)外對水泥混凝土路面病害開展了大量的研究，提出了許多對策，收到了一定的效果�，F(xiàn)根據(jù)318國道吳江段水泥混凝土路面水毀情況作一分析。


1　情況介紹


1.1　路面結(jié)構(gòu)體系
　　318國道是連接上海和西藏方向的主要干線，吳江段自1995～1996年陸續(xù)進行改建。該路段全長52.26Km，其中，90％為雙向四車道的水泥混凝土路面，機動車道和非機動車道之間設(shè)置了機非隔離墩。路面結(jié)構(gòu)為：24cmC35水泥混凝土面層，18cm二灰碎石基層，20cm12％石灰土基層，50cm土基處理。到目前為止，機動車道路拱中間的兩個車道路面病害板塊較少，而機非隔離墩一側(cè)兩個車道的嚴重病害的板塊竟然達到22.5％，加上通車幾年養(yǎng)護維修的板塊，其壞板率共達到30％以上。由于當初設(shè)計時排水體系不完善，再加上江南雨水較多，使得全線積水現(xiàn)象比較普遍，給養(yǎng)護帶來了很多困難。
1．2　路面病害特點
　　(1)板塊連續(xù)縱向裂縫較多，離機非隔離墩約2m左右的地方積水都較為嚴重；
　　(2)板塊角隅斷裂現(xiàn)象較多，斷裂位置接縫材料剝落嚴重，且積水嚴重；
　　(3)斷板和嚴重破碎板較多，基本上都是在前兩種病害基礎(chǔ)上進一步發(fā)展而產(chǎn)生；
　　(4)唧泥現(xiàn)象較多，在病害位置車輛行走時縫隙冒出的水頭高達30cm以上，雨后很長時間病害位置仍有唧泥擠出；
　　(5)病害嚴重位置的輔道瀝青面層損壞較嚴重，由于積水和凍融作用使瀝青砼松散。
1．3　路面病害處治情況對照
　　(1)對混凝土板塊鑿除重新修復，未實施橫向排水體系的，通車時間不長，病害仍然很快產(chǎn)生，實施橫向排水體系的，通車一年半時間基本沒有病害發(fā)生；
　　(2)對裂縫板和板底脫空的板塊進行壓漿灌縫處治后，未實施橫向排水體系的，通車時間不長，病害仍然繼續(xù)發(fā)展成嚴重破碎板，實施橫向排水體系的，通車一年半時間后病害仍然比較穩(wěn)定；
　　(3)在板塊完好而積水嚴重位置處設(shè)置了橫向排水體系的，經(jīng)過一年觀測，發(fā)現(xiàn)基本沒有裂縫、破碎板等病害發(fā)生，而未設(shè)橫向排水體系的，經(jīng)過半年行車就出現(xiàn)了縱向連續(xù)嚴重裂縫和其它病害現(xiàn)象。


2　水毀分析


2．1　水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層水的來源
　　水毀的防治，必須先了解積水產(chǎn)生原因（見圖1），切斷積水的產(chǎn)生渠道，及時處理、排除積水，增強對水的抵抗力，就能達到防治的目的，混凝土路面結(jié)構(gòu)層水的來源主要有以下幾方面：
　　(1)冬、春季節(jié)地下水位升高，路面設(shè)計標高較低；
　　(2)路面水從路面“三帶”、接縫和裂縫中滲入；
　　(3)毛細管中的水位上升或相互連通水膜中水的垂直運動；
　　(4)路肩、綠化帶水的滲入。
2.2　路面積水原因
　　(1)機非隔離墩
　　機非隔離墩施工埋設(shè)時，兩側(cè)砂漿封閉不嚴、質(zhì)量不合格，泄水孔標高不準，日久封閉口松動漏水；養(yǎng)護時泄水孔疏通不及時，造成積水。
　　(2)非機動車道
施工時，非機動車道橫坡控制不好形成反坡；通車后，機動車道沉降量大于非機動車道，導致非機動車道偏高，產(chǎn)生積水。
　　(3)接縫滲水
　　填縫料剝落，導致路面雨水滲入基層。
2．3　路面結(jié)構(gòu)層處于水飽和狀態(tài)，在重載頻繁作用下，基層條件惡化
　　實踐和研究表明，路面過早的破壞在很大程度上是由于水滲入路面結(jié)構(gòu)層引起的。水滲入路面結(jié)構(gòu)層，得不到及時有效排除和處理，就會使得路面結(jié)構(gòu)層長期處于水飽和狀態(tài)，這是引起路面早期破壞的主要原因。
受綜合因素、環(huán)境、氣候等的影響，使得混凝土路面基層條件惡化，導致面層唧泥、裂縫、斷板、錯臺、拱起等各種病害的發(fā)生，進而造成混凝土路面破壞，失去其應有的功能。
　　路面結(jié)構(gòu)層長期處于水飽和狀態(tài)，在重載、水泥混凝土板塊收縮應力、翹曲應力等重復作用下，使得路基發(fā)生唧泥、凍融現(xiàn)象，路基土不均勻膨脹和沉降，細粒材料的沖刷及流失，導致基層脫空，使混凝土板塊支承條件惡化。
2．3．1　唧泥作用
　　在路基基層處于水飽和狀態(tài)時，重載壓低了受彎的路面板邊緣，重復作用就會產(chǎn)生唧泥現(xiàn)象。在重載車輛的作用下，車輪使得后板回彈時形成真空，這種負壓進一步將水泵入業(yè)已形成的原始空隙中，車輛載荷再一次作用，擠出空隙中的水和粒料，這就是唧泥現(xiàn)象。唧泥使得細粒材料發(fā)生沖刷、流失、移動等產(chǎn)生唧泥病害。細粒材料移動積存在路面板的末端，導致路面的錯臺、不均勻支撐以及路面板破壞、斷裂。細粒材料沖刷、流失，使路面板底沿橫向接縫位置脫空，路面板受彎產(chǎn)生橫向裂縫；沿路面外邊緣位置脫空，使路面板產(chǎn)生縱向扭距而產(chǎn)生縱向裂縫；板角位置脫空，產(chǎn)生板角斷裂縫、沉陷等。
2．3．2　凍融作用
　　路基基層在凍融作用下松散、破碎，失去支撐能力，從而產(chǎn)生各種病害。
2．3．3　水沖刷路堤作用
　　一側(cè)為溝、渠的高填方路堤，由于溝、渠中的水對路堤浸蝕坡腳，造成邊坡下滑，基層失穩(wěn)，引起路面縱向裂縫、側(cè)移等病害。
2．3．4　基層失穩(wěn)
　　養(yǎng)護中提到的常見水泥混凝土路面破壞形式，根據(jù)其原因分析基層失穩(wěn)是板破壞的一個重要原因，而水的作用則是造成基層失穩(wěn)的一個重要原因。


3　防治措施


　　水毀原因特別復雜，要想有效防治，必須從設(shè)計、施工、養(yǎng)護三個環(huán)節(jié)入手，加強重視。
3．1　設(shè)計階段
3．1．1　橫斷面
　　為了保證路面水能夠及時排除，機非隔離墩最好不要設(shè)置，即使設(shè)置也應采取放在路表面的隔離體系。非機動車道路面標高要比機動車道標高低5cm為宜，因為通車多年后，機動車道沉降量大于非機動車道約3cm左右。非機動車道橫坡要大，以3％為宜，目前橫坡設(shè)計多為1.5％～2％，由于下沉和施工等原因，常出現(xiàn)平坡甚而反坡現(xiàn)象。
3．1．2　排水體系
　　路面下排水不足是引起路面性能不佳和路面早期破壞的主要原因。所以，設(shè)計時應考慮一個合理有效、切實可行的排水體系來及時排除路表、路面下各層次的水，以及切斷地下水浸入。
3．1．3　接縫
　　必須選用滿足功能要求的密封、接縫材料，選擇合理的接縫構(gòu)造尺寸，以切斷路面水的浸入。
3．1．4　基層
　　為了增強對水的抵抗力，提高結(jié)構(gòu)的整體效能，必須設(shè)計合適的基層體系，提高基層的水穩(wěn)性。
3．2　施工階段
3．2．1　把好“四關(guān)”
　　施工過程中，要嚴格把好原材料進場關(guān)、施工工藝關(guān)、現(xiàn)場旁站監(jiān)理關(guān)、各環(huán)節(jié)驗收檢測關(guān)，必須嚴格按照公路有關(guān)、標準要求施工，必須嚴格按照設(shè)計要求施工。
3．2．2　接縫施工
　　必須做好接縫的清洗和表面處理工作。一方面，低質(zhì)量的密封材料受熱時流淌，受冷時脆裂、粘結(jié)性低，使接縫喪失防水性。另一方面，施工不當也會使密封材料的性能降低，甚至喪失防水作用。如果接縫壁上粘附有水泥漿、灰塵或潮濕，即使性能好的密封材料也難以粘結(jié)牢固。接縫壁粗糙有利于提高粘結(jié)強度，混凝土強度低時切割的縫壁會具有較粗糙的表面；強度高時，切縫表面較光滑，所以切縫要選擇合適的時機。
3．2．3　基層施工
　　提高基層的施工質(zhì)量，在路基施工中，應嚴格按照操作規(guī)程進行，做到分層填筑、分層壓實、分層檢驗。每層質(zhì)量指標都必須滿足設(shè)計要求和要求，以提高基層的水穩(wěn)性。
3．2．4　面層施工
　　嚴格控制混凝土板厚和混凝土實際彎拉強度。因為板厚和彎拉強度是影響混凝土路面使用壽命的兩個重要因素，板厚的減少和強度的降低都成倍地縮短板塊的使用壽命。板塊提前損壞使得路表水浸入結(jié)構(gòu)層，進一步形成負面連鎖反應。
3．3　養(yǎng)護階段
3．3．1　318國道水泥混凝土路面水毀處治方法
　　對于出現(xiàn)的病害，我們采取了灌漿、開設(shè)橫向排水溝、鑿除重澆等相結(jié)合的方法進行處治，取得了較好的效果。
　�。�1）鑿除重澆。對于破損成3塊以上的嚴重破碎板，可鑿除后重新澆筑混凝土板塊。對于基層松軟的問題，可使用素混凝土和夯實相結(jié)合的補強方法，局部設(shè)置鋼筋網(wǎng)進行補強。
　　（2）灌漿。對于板底脫空積水的板塊和嚴重裂縫板塊進行灌漿處理。對于孤立的一塊板采取鉆4個孔，對于許多連續(xù)板塊的，考慮到板塊之間的相互聯(lián)系，采用3孔或2孔的形式。每個孔距板邊大約0.5m左右，鉆孔深度大約比板厚深4～5cm，成孔直徑為42～45mm，壓漿壓力控制在2Mpa以內(nèi)，保養(yǎng)時間約為5～7天。布孔位置如圖2所示。
　�。�3）設(shè)置橫向排水管。對于排水不暢的地方每隔10m設(shè)置一道橫向排水PC管（Φ50），與機非隔離墩相接處設(shè)置一小積水井，將水排到路基以外，定期進行疏通。
　�。�4）灌縫。加強對水泥混凝土路面日常養(yǎng)護灌縫的控制，采用水泥混凝土灌縫機灌縫，嚴格按照進行灌縫的養(yǎng)護，尤其要加強雨季之前的養(yǎng)護工作。
3．3．2　養(yǎng)護防治要求
　　（1）對路面原有的排水體系，要加強縱、橫向疏通，不能滿足實際要求的，就應修改完善，以及時有效地排除路面結(jié)構(gòu)層的積水。
　�。�2）加強對路面結(jié)構(gòu)層觀察，及時發(fā)現(xiàn)問題，一旦有積水，必須立即采取措施，盡快排除。
　�。�3）對路面出現(xiàn)的病害及時處理，以防止路表水進一步滲入結(jié)構(gòu)層。如用樹脂修補裂縫、剝落及板邊碎裂，用刻槽或瀝青混凝土罩面等方法恢復路面抗滑性能。
　�。�4）對接縫密封材料要加強養(yǎng)護，如接縫中的密封材料流失或老化，應及時補充或更換密封材料，以保持良好的彈性和防水性能。
　�。�5）應建立混凝土路面的日常養(yǎng)護制度，研究和制定修理各種病害的方法、工藝和配置相應的養(yǎng)護設(shè)備，嚴格進行化養(yǎng)護。路面的養(yǎng)護應以預防性養(yǎng)護為主，修補性養(yǎng)護為輔，要在路面尚未出現(xiàn)病害或嚴重病害之前進行養(yǎng)護。應堅持“預防為主，防治結(jié)合”的方針，應防微杜漸，做到早補、小補、徹底補。


4　建議


　　鑒于目前的體制，養(yǎng)護部門不能參與道路的設(shè)計和交竣工驗收，而設(shè)計單位、施工單位對通車后道路出現(xiàn)的問題往往不甚了解，因而造成了許多工程遺留問題。建議今后能讓養(yǎng)護部門參與到工程項目從設(shè)計到施工的各個主要環(huán)節(jié)中去，以有效地解決道路的養(yǎng)護和長效管理問題。


參考文獻


〔1〕公路養(yǎng)護技術(shù)(JTJ073－96)
〔2〕錢章久摘譯，曾竟成校�睘r青處治的透水基層�眹�外公路，1992，6