[12-11 16:59:52] 来源：http://www.tmgc8.com 公路工程 阅读：3959次
摘 要：本文通过对沥青砼路面部分路段出现起拱及开裂现象的原因分析，提出了在路面水稳
基层施工过程中设置伸缩缝的处理办法及其必要性。
关键词：道路工程；沥青砼路面；水稳基层；伸缩缝设置
0 前言
长期以来，在水泥路面设计和施工中，设置伸缩缝的做法规范中有明确规定，且在施工中得到了高度重视。然而，在沥青砼路面水稳基层施工中设置胀缝或缩缝很多地方基本上没有考虑，规范也没有明文规定。在温度变化的作用下，路面半刚性基层在没有设置胀缝或缩缝情况下会出现膨胀起拱及收缩开裂现象，造成沥青砼路面早期局部破坏的现象日趋严重，影响了行车的舒适和安全，损坏了高速公路的社会形象。随着我国高等级公路的发展，车辆荷载等级的提高，对柔性路面基层的要求也越来越高。因此，沥青砼路面基层设置胀缝或缩缝刻不容缓。
1 沥青路面起拱病害现象的观察
通过对目前已通车使用的几条高速公路的观察，特别在通过今年夏季连续罕见高温作用下，2003年6月28日通车的昌泰高速公路很多地段沥青砼路面拱起，拱起的高度约10cm；1997年12月通车的昌樟高速沥青路面中也有多处隆起现象。2000年通车的昌傅高速公路、2002年12月28日通车的梨温高速公路没有起拱现象，昌抚路已通车八九年也有很多地方起了拱。就连通车十几年的南高一级公路基本上是100-200m起一道拱，所有的起拱都是沿路基横断面贯通的，对起拱处挖开检查，发现都是因为上基层水稳拱起，导致油面隆起，下基层未发现拱起现象。
2 产生病害机理
我国现行的高等级公路路面基层基本上利用水泥稳定碎（砾）石结构，而且一般都设上、下基层。由于按现在一般的沥青路面基层施工工艺，在基层充分饱水养生情况下会及时用乳化沥青进行下封，使其处于饱水状态，以保证基层强度。水泥稳定碎（砾）石基层属半刚性体，它具有热胀冷缩的性质，产生温度应变主要有：
2.1固相外观胀缩性
无机结合料稳定材料固相颗粒大部分为结晶体和部分非结晶体，其热学性质由质点间的键性和热运动以及结构组成所决定。无机结合料稳定材料的矿物组成比较复杂，但主要可分为原材料矿物和新生胶结构矿物；水泥稳定砾石原材料矿物组成其主要为SIO2和AL2O3，热胀缩性系数为8×10-6/℃，新生胶结构矿物主要成分为C-S-H凝胶体，它由微小晶体组成，热胀缩性系数一般为10~20×10-6/℃；由于组成固相复合材料的矿物具有不同的热胀缩性，但又是胶结为整体材料，所以其热胀缩性是各组成单元间的综合效应。
2.2水对无机结合料稳定材料热胀缩性的影响
无机结合料稳定材料内部广泛分布有空隙，包括大空隙、毛细孔和胶凝孔。自由水存在于大空隙中，毛细水存在于毛细孔和胶凝中，表面结合水存在于一切固体表面，层间水存在于晶胞和凝胶物层间，结构水和结晶水存在于矿物晶体结构内部；水对无机结合料稳定材料的热胀缩性的影响较大，主要通过三种作用而实现的，即扩张作用、毛细管张力和冰冻作用。水有相当大的热胀缩系数（常温度下达70×10-6/℃），经固相部分的热胀缩系数大4～7倍，温度升高时，水的扩张压力使颗粒间距增大而产生膨胀。
2.3施工时温度对基层的影响
冬季施工的水稳，由于气温较低，材料的颗粒处于冷缩状态，在冬季时它是稳定的。到了夏季温度较高，这些颗粒受热膨胀，结构内产生温度应力，即胀力，胀力超过临界值时，水稳基层横断面拱起造成破坏。反之，若夏季（或温度超过年平均气温）施工的水稳，由于结构内部受热充分膨胀，占有了充分的体积，到了冬季由于气温较低，原来膨胀的颗粒进行收缩，结构内产生收缩力，该力超过结构允许拉应力时，便产生横向收缩裂缝，造成路面的破坏。若在年平均气温时期内施工的水稳，由于温差较小结构内颗粒胀缩不大，温度应力较小，结构不会破坏。从上述破坏的路段来看，昌泰、昌樟高速公路水稳施工期正值冬季，所以到了夏天很多地段造成起拱破坏。昌傅、梨温高速公路水稳是夏季施工的，所以未产生起拱现象。
3 水稳基层温度应变分析计算
根据对2002年10月——2003年8月昌泰AP2标路面表层温度现场量测，最低温度为5℃，最高温度（每天持续4小时以上）为60℃，施工时平均温度均在15℃左右，温度增加变化△T=45℃，温度减小变化△T=10℃；水泥含量为5.0，查表得水泥稳定砂砾温度胀缩系数αt=37.52×10-6/℃；www.tmgc8.com
由温度应变εt=△l/l，αt=εt/△T；式中△l为温度变化△T时，长度为l的基层路段整体胀缩量。
计算出200m长的路面基层温度变化膨胀量△l=l*αt*△T=200m×37.52×10-6/℃×45℃=0.34m。
计算出200m长的路面基层温度变化收缩量△l=l*αt*△T=200m×37.52×10-6/℃×10℃=0.07m。
通过以上的计算不难看出，当温度变化很大时，在一定长度内会产生很大的胀缩量，从而导路面的破坏；如在一定长度内设置胀缩缝便能有效的解决水稳基层的胀缩问题。
4 预防病害的措施及处理方法
随着交通的发展，荷载等级的提高，对基层的要求也越来越高。如何使水稳基层既能承受较大的荷载，又不因为产生热胀冷缩现象致使沥青路面受到破坏。这是高等级沥青路面施工急需解决的问题。为此，提出以下预防措施。
4.1利用有利的施工季节
选择较好的施工季节，若工期许可的话，水稳基层施工最好选在年平均气温时期施工。由于结构内温度应力较小，水稳不易产生热胀冷缩现象。因此，上基层可不设胀缝或缩缝，这是最理想的施工时间，稳定不易产生热胀冷缩现象，因此上基层不设胀缝和缩缝，这是最理想的。
4.2高温季节施工的水稳基层
水稳基层在夏季或高于年平均气温期间施工，上基层宜设置缩缝，缩缝间距可根据当地的温差变化大小通过上述公式进行计算确定，缝深不小于该层水稳厚度的1/4，并灌注沥青填缝料，为防止裂缝反射到沥青路面上使沥青路面产生裂缝，可在缩缝处横向贯通布设一层自粘式玻璃纤维土工格栅，格栅宽度1.5m，以缝中心对称布置。
4.3低温季节施工的水稳基层
水稳基层在冬季或气温低于年平均气温期间施工，水稳上基层宜设置胀缝，胀缝设置间距及缝宽可根据当地的温差变化大小通过上述公式进行计算确定，深度为该层水稳的厚度。填缝料宜用沥青填缝料或用细粒式断级配沥青砼填筑并夯实。在胀缝上横向贯通铺设一层自粘式玻璃纤维土工格栅，格栅宽度1.5m，沿胀缝中心对称布置。
4.4处理措施应避免的误区
现今路面水稳基层施工过程中，在出现起拱及开裂现象时，人们总会习惯于把问题归结于水泥用量的多少。在出现病害后往往就要求采取减少水泥用量的办法来处理，虽然能产生一定的效果，但这样做不可避免使路面水稳基层的强度降低，无法保证工程的质量，因此我们在采取该方法时应慎重，避免出现顾此失彼的现象发生。
5 设置胀缝实例
5.1病害简介
在昌泰高速公路AP2标路面施工过程中，在铺筑完沥青中面层时，经过一段时间的行车，发现部分路段有路面起拱现象，通过对其切开进行检查发现，是由于路面水稳上基层因温度变化隆起而造成的。
5.2处理办法
通过研究决定，在路面起拱处采取设置胀缝的办法进行处理，具体方法及步骤如下（如图1、2所示）：
5.2.1根据油面起拱呈横向条状形，确定处理范围
（１～２m），带线将油面横向进行切割，前后间距2m，切割后铲除油面。
5.2.2用风镐配合人工凿除上基层，基层凿除面保持垂直，并清扫干净。
5.2.3对下基层洒粘层油，用油量为0.4—0.6Kg/m2。
5.2.4拌和材料规格为1.0—4.0cm黑色碎石铺16cm厚，拌和并铺4cm沥青混合料封水层，分层人工摊铺，整体碾压。
5.2.5用16cm厚黑色碎石采用乳化沥青人工或拌和机拌和，4cm厚沥青混合料利用正在施工的中面层料。
5.2.6用摊铺机摊铺补平下面层，施工材料及要求同下面层，在施工前横缝处贴玻璃土工格栅。
5.2.7用摊铺机摊铺补平中面层，施工材料及要求同中面层，施工前在横缝处贴玻璃土工格栅。
5.3处理后的效果
通过对采取了设置胀缝处理的路段的观察，特别是在经历了持续一个多月罕见的高温条件下的行车碾压后我们检查发现，在设置了胀缝的路段未发现有路面起拱的现象，而在未设置胀缝的路段局部却产生程度不一路面起拱现象。
6 结语
为了避免因温度变化而造成沥青砼路面的早期局部破坏，建议设计部门在进行沥青砼路面上基层设计时，应考虑到缩缝或胀缝的设置问题，从而可以有效的避免因温度变化而产生对路面的破坏，达到保证路面使用寿命、确保路面行车舒适和安全的目的。
参考文献：
[1]《公路水泥砼路面设计规范》JTJ012-94
[2]《公路沥青路面施工技术规范》JTJ032-94www.tmgc8.com
[3]《公路路面基层施工技术规范》JTJ031-94
[4]《路面设计原理与方法》人民交通出版社 邓学钧、黄晓明编著
[5]《公路工程质量通病防治指南》人民交通出版社 交通部公路司
作者：廖雄文 刘风云 （江西省公路桥梁工程局 南昌 330008）
