水泥混凝土路面板破坏的原因与防治
1.前言
由于公路具有机动、灵活、直达、迅速、适应性强、服务面广的特点,在社会主义现代化建设中发挥着巨大作用,并且具有良好发展前景。目前,我国公路发展,特别是高等级公路发展迅猛,高等级路面舒适、平坦已日益为人们所注重。但对于高等级水泥混凝土路面板,根据我国已建成通车的高等级公路使用情况看,有相当部分破坏,如开裂、沉陷、错台等。
2.水泥混凝土路面板破坏的原因
2.1 路基施工方面的原因
(1)路基填筑使用了不适宜的材料。公路路基施工规范规定,在通常情况下,不能被压实到规定的密实度和不能形成稳定填方的材料不能用于路基填筑。如:沼泽土,泥炭、含有树根、杂草和易腐朽物质等材料;液限指数大于 50%,塑限指数大于 25%的材料;有机质含量大于 3%的材料;压实含水量和最佳含水量之差大于 2%的材料等等。但是,由于施工单位在路基填筑材料方面控制不严,使用了不适宜材料从而造成路基下沉或塌方,以致影响路面直到路面混凝土板破坏。
(2)软基处理不当。在软土地段路基填筑前,应该首先探明地基承载力,然后采取合理的软基处理方案和施工工艺。软基处理方案一般有:混凝土回填土方、石方、或砂砾、袋装砂井,塑料排水板,土工布,土工格栅或以上两种方案组合等,但是施工时,往往由于采取软基处理方案或施工工艺不合理、施工时未认真按要求处理或处理不完善等给路基的稳定造成了隐患,形成路基的沉陷或滑移,最终影响路面混凝土板。
(3)路基土石方填筑方面问题。在施工过程中,①施工单位未严格按规范要求的每层填料松铺厚度控制,有时填料的松铺厚度达 60~80cm,这样路基填方的密实度很难达到规范要求的低限值;②路基填筑的有效宽度和超宽填筑不够,为达到路基有效宽度,施工单位往往没有按规范要求挖台阶分层填筑压实至路基要求宽度,而是将一些松散土倾倒在边坡上,用人工摊铺拍实,这样补上来的路基部分远未达到密实度要求,造成路基滑坡、层层冲刷;③路基填筑每层的填料未用平地机或其它平整机械进行整平或整平效果不好,使低凹地方达不到密实度要求且大量积水;④路基施工过程中没有按要求做成一定横坡度;路基施工临时排水系统未做或不畅通,从而使大量的积水渗入下层路基、严重影响路基质量;⑤路基石方或土石混合料填筑时,石头块径过大,使填石路堤或填土石混合料路堤密实度达不到规范要求。由于以上施工方面的原因,对路基的稳定性造成一定影响,直到影响路面混凝土板。
(4)填挖交界处未按规范要求施工。当路堤在斜坡上或填挖交界处,或原有路堤上或路堤处在垂直路中线测得的坡度大于 1:5 的坡地时,应把原地面挖成台阶,台阶宽度应不小于 1m,用小型机具进行夯实,并向内侧倾斜 2%,且台阶上不能有积水,然后再分层填筑压实,这样,才能保证路堤的稳定和达到规定的密实度。而施工单位在施工时,遇到以上情况,在路堤填筑时,根本未将施工地段挖成台阶后分层填筑压实,以致影响了路堤填筑的质量,形成隐患给混凝土路面板造成破坏。
(5)构造物台背的回填不符合要求。目前,从建成通车的公路来看,构造物台背跳车是通病,然而最明显的是台背沉陷或错台,主要原因是台背回填质量差。台背回填要求每层松铺厚度不得大于 20 cm,密实度必须达到 95%,回填材料最大粒径不大于 5cm,且应具有良好的级配和透水性。然而,施工单位在进行台背回填时,松铺厚度未严格控制,回填材料没有认真地选取。压实仅用人工夯实,有时即使用小型机具进行压实,也只不过是形式,敷衍了事。台背回填尺寸未按规范要求开挖,使得回填材料无法压实达到规定的密实度。现在台背回填中最易被人忽视的是,开挖出的台背,虽说台背回填时中部填筑合乎要求,但边缘不是透水性填料,没有进行更换,所以路面渗入的水积存在台背,这样时间一长便影响了路基的稳定性,造成台背沉陷,以致路面板遭破坏。
2.2路面施工方面的原因
(1)路面基层施工质量不合要求。路面基层一般有底基层和面基层。底基层为级配砂砾集料,面基层为水泥稳定类集料。路面开始施工前要求路槽应清理干净,标高应严格控制,否则会影响基层的设计厚度。底基层集料细长及扁平的颗粒不得超过 20%,且不得含有粘土块、腐殖质等有害物质,集料必须有良好的级配,级配曲线应接近圆滑并居中。水泥稳定类集料面基层,在铺筑前,应将底基层面上的所有浮土、杂物全部清除,并严格地整形和压实。水泥稳定集料的级配要求良好,水泥质量要求稳定,水泥用量应严格按试验配合比加入。施工单位在施工时,往往容易忽视的是使用集料的级配不好,含有粘块及有害物质的材料来铺筑基层;路基、底基层、面基层的标高控制不严;水泥稳定集料含水量控制不准;水泥用量不足等,这样严重影响了基层的质量,直至路面板遭破坏。
(2)路面水泥混凝土板施工方面
3.水泥混凝土路面板破坏的防治
(1)路基施工方面。路基的质量是非常关键的,由于路面板遭到破坏后,要对路基有质量问题的地段返工是不可能的,且水泥混凝土板难修补。故在路基施工时应着重注意以下几点:
①清表要彻底。不适宜的材料应全部清除且按规范要求搞好基底压实。
②软基处理要慎重。并采用合理的施工方案和施工工艺。
③路基填筑过程中,要严格按规范要求选好填料,控制松铺厚度和粒径,控制压实含水量与最佳含水量之差在规定的范围内,每层填筑要整平后压实,形成横向路拱,做好临时排水使路基干燥。
④台背回填施工,要求选用监理工程师或图纸要求的回填料,保证每层填筑厚度及压实度,回填时在台背可考虑做排水管和土工格栅。排水管间距不得大于 2m,土工格栅层间距最好为 50~80cm.
(2)路面施工方面。路面基层施工要严格按规范要求选好合格材料,保证路面基层设计厚度及顶面标高,保证压实度,严格控制施工质量。路面混凝土板施工要严格按规范要求选好材料及材料的级配,保证混凝土质量并充分地密实,搞好施工缝、缩缝、胀缝的处治,防止路表水渗入路基。
(3)水泥混凝土路面板破坏后的处治。
①水泥混凝土板错台现象:在接缝处产生的错台最好是铲除,用同标号的新混凝土进行修补,并加入 JK 系列混凝土快速修补剂,这样,4h 后便能开放交通;也可用沥青砂或密级配沥青混凝土进行罩面接顺;
②板块沉陷现象:可采用顶升施工法和灌浆施工法进行处治,顶升施工法是先将混凝土板钻成透孔,然后用压缩空气或千斤顶把板直接顶起,然后往孔中压注灌砂直至填满空隙密实为止。灌浆施工法是在混凝土板上的透孔中以 200kPa~400kPa 的压力灌注温度为 210℃以上的热溶沥青或以 300kPa~500kPa 的压力灌注水泥浆,水泥浆用水泥和水调和,并掺加细粒料、粉煤灰、石膏等。当沥青或水泥浆灌注填满孔隙、板恢复至预定高度后,封死孔口,待沥青温度下降后或水泥浆养生 3d 后可开放交通。
③水泥混凝土板裂缝现象,对于较小的裂缝(缝宽小于mm)可采用粘结剂直接灌缝处理常用的粘结剂有:聚胺脂、聚硫环氧树脂、甲凝、环氧树脂。对于局部性裂缝,可采用喷嘴灌浆法。对于贯通板厚的横向裂缝,可用条带罩面法处理。
④水泥混凝土龟裂、网裂、剥落、磨光局部破坏现象:可在板表面将其破损凿除至一定深度,而后在其上面作薄层表面处理,或局部换板进行修补并加入 JK 系列混凝土快速修补剂。