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水泥混凝土路面水毁及对策

严士军

【吴江市公路管理处　吴江215200】

摘　要　水泥混凝土路面受水的侵蚀，在综合因素及环境、气候等影响下基层失稳，产生病害。本文通过分析水毁原因，从设计、施工、养护三个环节提出防治办法。
关键词　水泥混凝土路面　水毁　对策

　　近几年来，我国城乡各地修筑了大量的水泥混凝土路面，毋庸置疑，这对提高我国的公路路面质量，增强公路的抗灾能力，改善公路行车条件，提高客货运输效益均起到了积极的作用。但是在重交通荷载、超载、水毁、其它自然环境等诸多外部因素的影响下，近期修建的水泥混凝土路面行车后不久就出现了许多不同程度的病害，导致路面的使用性能迅速下降，严重地影响了车辆快速、安全行驶，而且给养护和维修带来了巨大的压力。国内外对水泥混凝土路面病害开展了大量的研究，提出了许多对策，收到了一定的效果。现根据318国道吴江段水泥混凝土路面水毁情况作一分析。

1　情况介绍

1.1　路面结构体系
　　318国道是连接上海和西藏方向的主要干线，吴江段自1995～1996年陆续进行改建。该路段全长52.26Km，其中，90％为双向四车道的水泥混凝土路面，机动车道和非机动车道之间设置了机非隔离墩。路面结构为：24cmC35水泥混凝土面层，18cm二灰碎石基层，20cm12％石灰土基层，50cm土基处理。到目前为止，机动车道路拱中间的两个车道路面病害板块较少，而机非隔离墩一侧两个车道的严重病害的板块竟然达到22.5％，加上通车几年养护维修的板块，其坏板率共达到30％以上。由于当初设计时排水体系不完善，再加上江南雨水较多，使得全线积水现象比较普遍，给养护带来了很多困难。
1．2　路面病害特点
　　(1)板块连续纵向裂缝较多，离机非隔离墩约2m左右的地方积水都较为严重；
　　(2)板块角隅断裂现象较多，断裂位置接缝材料剥落严重，且积水严重；
　　(3)断板和严重破碎板较多，基本上都是在前两种病害基础上进一步发展而产生；
　　(4)唧泥现象较多，在病害位置车辆行走时缝隙冒出的水头高达30cm以上，雨后很长时间病害位置仍有唧泥挤出；
　　(5)病害严重位置的辅道沥青面层损坏较严重，由于积水和冻融作用使沥青砼松散。
1．3　路面病害处治情况对照
　　(1)对混凝土板块凿除重新修复，未实施横向排水体系的，通车时间不长，病害仍然很快产生，实施横向排水体系的，通车一年半时间基本没有病害发生；
　　(2)对裂缝板和板底脱空的板块进行压浆灌缝处治后，未实施横向排水体系的，通车时间不长，病害仍然继续发展成严重破碎板，实施横向排水体系的，通车一年半时间后病害仍然比较稳定；
　　(3)在板块完好而积水严重位置处设置了横向排水体系的，经过一年观测，发现基本没有裂缝、破碎板等病害发生，而未设横向排水体系的，经过半年行车就出现了纵向连续严重裂缝和其它病害现象。

2　水毁分析

2．1　水泥混凝土路面结构层水的来源
　　水毁的防治，必须先了解积水产生原因（见图1），切断积水的产生渠道，及时处理、排除积水，增强对水的抵抗力，就能达到防治的目的，混凝土路面结构层水的来源主要有以下几方面：
　　(1)冬、春季节地下水位升高，路面设计标高较低；
　　(2)路面水从路面“三带”、接缝和裂缝中渗入；
　　(3)毛细管中的水位上升或相互连通水膜中水的垂直运动；
　　(4)路肩、绿化带水的渗入。
2.2　路面积水原因
　　(1)机非隔离墩
　　机非隔离墩施工埋设时，两侧砂浆封闭不严、质量不合格，泄水孔标高不准，日久封闭口松动漏水；养护时泄水孔疏通不及时，造成积水。
　　(2)非机动车道
施工时，非机动车道横坡控制不好形成反坡；通车后，机动车道沉降量大于非机动车道，导致非机动车道偏高，产生积水。
　　(3)接缝渗水
　　填缝料剥落，导致路面雨水渗入基层。
2．3　路面结构层处于水饱和状态，在重载频繁作用下，基层条件恶化
　　实践和研究表明，路面过早的破坏在很大程度上是由于水渗入路面结构层引起的。水渗入路面结构层，得不到及时有效排除和处理，就会使得路面结构层长期处于水饱和状态，这是引起路面早期破坏的主要原因。
受综合因素、环境、气候等的影响，使得混凝土路面基层条件恶化，导致面层唧泥、裂缝、断板、错台、拱起等各种病害的发生，进而造成混凝土路面破坏，失去其应有的功能。
　　路面结构层长期处于水饱和状态，在重载、水泥混凝土板块收缩应力、翘曲应力等重复作用下，使得路基发生唧泥、冻融现象，路基土不均匀膨胀和沉降，细粒材料的冲刷及流失，导致基层脱空，使混凝土板块支承条件恶化。
2．3．1　唧泥作用
　　在路基基层处于水饱和状态时，重载压低了受弯的路面板边缘，重复作用就会产生唧泥现象。在重载车辆的作用下，车轮使得后板回弹时形成真空，这种负压进一步将水泵入业已形成的原始空隙中，车辆载荷再一次作用，挤出空隙中的水和粒料，这就是唧泥现象。唧泥使得细粒材料发生冲刷、流失、移动等产生唧泥病害。细粒材料移动积存在路面板的末端，导致路面的错台、不均匀支撑以及路面板破坏、断裂。细粒材料冲刷、流失，使路面板底沿横向接缝位置脱空，路面板受弯产生横向裂缝；沿路面外边缘位置脱空，使路面板产生纵向扭距而产生纵向裂缝；板角位置脱空，产生板角断裂缝、沉陷等。
2．3．2　冻融作用
　　路基基层在冻融作用下松散、破碎，失去支撑能力，从而产生各种病害。
2．3．3　水冲刷路堤作用
　　一侧为沟、渠的高填方路堤，由于沟、渠中的水对路堤浸蚀坡脚，造成边坡下滑，基层失稳，引起路面纵向裂缝、侧移等病害。
2．3．4　基层失稳
　　养护规范中提到的常见水泥混凝土路面破坏形式，根据其原因分析基层失稳是板破坏的一个重要原因，而水的作用则是造成基层失稳的一个重要原因。

3　防治措施

　　水毁原因特别复杂，要想有效防治，必须从设计、施工、养护三个环节入手，加强重视。
3．1　设计阶段
3．1．1　横断面
　　为了保证路面水能够及时排除，机非隔离墩最好不要设置，即使设置也应采取放在路表面的隔离体系。非机动车道路面标高要比机动车道标高低5cm为宜，因为通车多年后，机动车道沉降量大于非机动车道约3cm左右。非机动车道横坡要大，以3％为宜，目前横坡设计多为1.5％～2％，由于下沉和施工等原因，常出现平坡甚而反坡现象。
3．1．2　排水体系
　　路面下排水不足是引起路面性能不佳和路面早期破坏的主要原因。所以，设计时应考虑一个合理有效、切实可行的排水体系来及时排除路表、路面下各层次的水，以及切断地下水浸入。
3．1．3　接缝
　　必须选用满足功能要求的密封、接缝材料，选择合理的接缝构造尺寸，以切断路面水的浸入。
3．1．4　基层
　　为了增强对水的抵抗力，提高结构的整体效能，必须设计合适的基层体系，提高基层的水稳性。
3．2　施工阶段
3．2．1　把好“四关”
　　施工过程中，要严格把好原材料进场关、施工工艺关、现场旁站监理关、各环节验收检测关，必须严格按照公路有关规范、标准要求施工，必须严格按照设计要求施工。
3．2．2　接缝施工
　　必须做好接缝的清洗和表面处理工作。一方面，低质量的密封材料受热时流淌，受冷时脆裂、粘结性低，使接缝丧失防水性。另一方面，施工不当也会使密封材料的性能降低，甚至丧失防水作用。如果接缝壁上粘附有水泥浆、灰尘或潮湿，即使性能好的密封材料也难以粘结牢固。接缝壁粗糙有利于提高粘结强度，混凝土强度低时切割的缝壁会具有较粗糙的表面；强度高时，切缝表面较光滑，所以切缝要选择合适的时机。
3．2．3　基层施工
　　提高基层的施工质量，在路基施工中，应严格按照操作规程进行，做到分层填筑、分层压实、分层检验。每层质量指标都必须满足设计要求和规范要求，以提高基层的水稳性。
3．2．4　面层施工
　　严格控制混凝土板厚和混凝土实际弯拉强度。因为板厚和弯拉强度是影响混凝土路面使用寿命的两个重要因素，板厚的减少和强度的降低都成倍地缩短板块的使用寿命。板块提前损坏使得路表水浸入结构层，进一步形成负面连锁反应。
3．3　养护阶段
3．3．1　318国道水泥混凝土路面水毁处治方法
　　对于出现的病害，我们采取了灌浆、开设横向排水沟、凿除重浇等相结合的方法进行处治，取得了较好的效果。
　　（1）凿除重浇。对于破损成3块以上的严重破碎板，可凿除后重新浇筑混凝土板块。对于基层松软的问题，可使用素混凝土和夯实相结合的补强方法，局部设置钢筋网进行补强。
　　（2）灌浆。对于板底脱空积水的板块和严重裂缝板块进行灌浆处理。对于孤立的一块板采取钻4个孔，对于许多连续板块的，考虑到板块之间的相互联系，采用3孔或2孔的形式。每个孔距板边大约0.5m左右，钻孔深度大约比板厚深4～5cm，成孔直径为42～45mm，压浆压力控制在2Mpa以内，保养时间约为5～7天。布孔位置如图2所示。
　　（3）设置横向排水管。对于排水不畅的地方每隔10m设置一道横向排水PC管（Φ50），与机非隔离墩相接处设置一小积水井，将水排到路基以外，定期进行疏通。
　　（4）灌缝。加强对水泥混凝土路面日常养护灌缝的控制，采用水泥混凝土灌缝机灌缝，严格按照规范进行灌缝的养护，尤其要加强雨季之前的养护工作。
3．3．2　养护防治要求
　　（1）对路面原有的排水体系，要加强纵、横向疏通，不能满足实际要求的，就应修改完善，以及时有效地排除路面结构层的积水。
　　（2）加强对路面结构层观察，及时发现问题，一旦有积水，必须立即采取措施，尽快排除。
　　（3）对路面出现的病害及时处理，以防止路表水进一步渗入结构层。如用树脂修补裂缝、剥落及板边碎裂，用刻槽或沥青混凝土罩面等方法恢复路面抗滑性能。
　　（4）对接缝密封材料要加强养护，如接缝中的密封材料流失或老化，应及时补充或更换密封材料，以保持良好的弹性和防水性能。
　　（5）应建立混凝土路面的日常养护制度，研究和制定修理各种病害的方法、工艺和配置相应的养护设备，严格进行规范化养护。路面的养护应以预防性养护为主，修补性养护为辅，要在路面尚未出现病害或严重病害之前进行养护。应坚持“预防为主，防治结合”的方针，应防微杜渐，做到早补、小补、彻底补。

4　建议

　　鉴于目前的体制，养护部门不能参与道路的设计和交竣工验收，而设计单位、施工单位对通车后道路出现的问题往往不甚了解，因而造成了许多工程遗留问题。建议今后能让养护部门参与到工程项目从设计到施工的各个主要环节中去，以有效地解决道路的养护和长效管理问题。

参考文献

〔1〕公路养护技术规范(JTJ073－96)
〔2〕钱章久摘译，曾竟成校?沥青处治的透水基层?国外公路，1992，6