(论文)某水泥稳定碎石基层裂缝原因分析及防治措施

文章编号:100926825(2009)0220277202 某水泥稳定碎石基层裂缝原因分析及防治措施 收稿日期:2008209227 作者简介:姚若荣(19732 ) , 男,工程师,佛山市盛建公路工程监理有限公司,广东 佛山 528000 姚 若 荣 摘 要:结合具体工程实例,分析了水泥稳定碎石基层裂缝的原因,详细地介绍了水泥稳定碎石基层裂缝的防治措施,以 完善水泥稳定碎石基层施工工艺,推广水泥稳定碎石基层的应用。 关键词:水泥稳定碎石基层,裂缝,原因,防治 中图分类号:U416. 1文献标识码:A 水泥稳定碎石层作为高等级公路的主要承重层越来越多,但 水泥稳定碎石基层在施工过程中很容易出现裂缝,对路面质量产 生影响,因此,研究水泥稳定碎石基层施工质量控制措施以减少 裂缝,具有非常重要的意义。我们在佛山 “一环” 西线基层施工 时,出现了一些较明显的纵横向裂缝,其中有3条纵向裂缝长达 几百米。针对这些裂缝,我们组织召开了专题会议,并邀请了有 关专家参加。本文分析了裂缝产生的原因,介绍了对裂缝防治的 一些措施。 1 工程概况 佛山 “一环” 全长99. 2 km ,其中西线位于佛山 “一环” 的西南 面,全长20. 47 km ,设计公路等级为一级公路兼城市快速路功能, 设计时速100 km/ h ,路基宽42 m ,双向八车道,采用沥青混凝土 路面,沥青混凝土路面共计102.2万m2。沥青路面结构层设计为: 4 cm改性沥青混凝土AC213C + 6 cm改性沥青混凝土AC220C + 8 cm普通沥青混凝土AC225C。选用水泥稳定碎石作为底基层及 基层。基层结构层设计为:18 cm厚4. 0 MPa水泥稳定级配碎石 上基层,18 cm厚3. 5 MPa水泥稳定级配碎石下基层,20 cm厚 2. 0 MPa水泥稳定级配碎石底基层。该工程于2004年10月8日 开工,于2006年11月18日建成通车。 2 裂缝情况 2006年4月下旬,在K11 + 372K12 + 253采用摊铺机施工 完底基层,用塑料薄膜覆盖养生结束后,发现有较明显的纵横向裂 酸盐水泥。施工中选用海螺牌,其细度、 初终凝时间、 安定性、 抗 折、 抗压强度检测均满足425普通硅酸盐水泥的标准要求。 2) 钻 机速度控制。机手通过钻机上变速箱进行转速挡位控制,施工旁 站人员则以每桩桩长及相应的钻进、 提升,复搅历时进行控制和 记录。 3) 进入设计持力层控制。机手以机上电流表是否达到 40 A70 A来判断钻杆是否进入持力层。当桩长接近设计值时, 而电流尚未达到标识值,需钻进50 cm;若电流无明显变化则停止 钻进;若桩长与设计值差距较大则需再钻进1 m2 m。当证明已 进入设计持力层时方可停钻。 3. 3 特殊问题的处理 1) 施工单位应制定切实可行的施工质量奖罚制度,清理机械 性能不符合施工要求的钻机,辞退违反施工工艺及工艺参数两次 以上的操作工人,对于施工质量好的机组予以表扬或奖励。 2) 坑、 塘、 渠、 沟的处理工序为:排干水 清理腐质淤泥 回填石屑 或其他粗粒径(粒径小于30 mm)材料至地下水位以上20 cm ,并 做好地基排水 打粉喷桩 7 d后粉喷桩如检验合格,回填土料 石屑压至压实度达95 %即可。 3) 对含水量低于30 %的土层,随 着钻头的钻进连续加入一定量的水,以利于水泥土的水化反应, 提高桩强度。 4) 对土质粘性较大的地层,应将钻头出灰口直径开 大的同时适当加大进灰压力;也可在钻头出灰口前或后焊接直径 20 mm、 长10 mm的钢筋,以减少出灰阻力,增加复搅次数或定量 多次喷入。 黄延高速公路交工验收通车已经两年,经过实际观测,用粉 喷桩综合处置法处理的构造物沉降量最大12 cm ,最小6 cm;路基 最大沉降21 cm ,最小7 cm。构造物和路基的沉降量完全满足 公 路软土地基路堤设计与施工技术规范 的要求。实践证明,用粉 喷桩治理饱和黄土软弱地基是成功的和可行的。 参考文献: 1 马海龙,费勤发.粉喷桩复合地基的试验研究及设计方法 J .岩土力学,1995 ,15(3) :49254. 2 迟旭全.粉喷桩加固地基工程失败实例及分析J .岩土工 程技术,1998(1) :30234. 3 李作山.粉喷桩在高速公路上的应用J .东北公路,2001 , 24(2) :14216. 4 黄伟新.浅谈福宁高速公路A23合同段粉喷桩施工质量控 制J .华东公路,2001(6) :12214. 5 郭 强.黄延高速公路道南隧道施工J .科技情报开发与 经济,2005 ,15(6) :2722273. 6 岳智林.浅谈粉喷桩的施工J .山西建筑,2007 ,33(6) :1062 107. Foundation treatment technology by using cement injection pile in Huang2Yan expressw ay WANG Xue2feng Abstract : Combined with Huang2Yan expressway and the general situation of the soft soil foundation , the author discusses the concrete a ppli2 cation of the cement injection pile technology from the aspects of the test pile of the cement injection pile , the normal construction and the spe2 cial problem treatment , thepractice shows that the treatment of the saturated loess soft foundation by using the cement injection pile is success2 ful and feasible. Key words : expressway , subgrade , cement injection pile technology , application 772 第35卷 第2期 2 0 0 9年1月 山 西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol. 35 No. 2 Jan. 2009 缝,经选点抽芯取样后发现裂缝为通缝。裂缝情况见表1。 表1 底基层裂缝情况汇总表 编 号 里程桩号及左、 右幅裂缝位置裂缝长度、 宽度备注 K11 + 372 为 小 桥, K11 + 733 为 通 道 桥, K12 + 253为 小 桥 K11 + 372K11 + 733左幅 纵向裂缝,距中线约10 m , 基本与路基中线平行 缝长361 m ,缝宽 1 mm3 mm K11 + 372K11 + 733右幅 纵向裂缝,距中线约10 m , 基本与路基中线平行 缝长361 m ,缝宽 1 mm3 mm K11 + 733K12 + 253左幅 纵向裂缝,距中线约10 m , 基本与路基中线平行 缝长480 m ,缝宽 1 mm3 mm K11 + 585箱涵 横向裂缝,位于箱涵顶,贯 穿整个箱涵 缝长42 m ,缝宽 1 mm2 mm K11 + 856箱涵 横向裂缝,位于箱涵顶,贯 穿左幅箱涵 缝长21 m ,缝宽 1 mm2 mm 处于不同 软基处理 段交界面 附近 K11 + 416右幅2 ,3 ,4车道,横向裂缝 长10 m , 宽1 mm5 mm K11 + 415左幅1 ,2 ,3 ,4车道,横向裂缝 长20 m , 宽1 mm5 mm K12 + 120K12 + 130左幅 横斜向裂缝,距中线10 m 15 m 长10 m , 宽1 mm2 mm K12 + 094左幅2 ,3 ,4车道,横向裂缝长10 m ,宽2 mm K12 + 113K12 + 160右幅 4条横向裂缝,与路基中线 垂直 长10 m17 m , 宽0. 5 mm 3 水泥稳定碎石基层出现裂缝的原因分析 3. 1 出现纵向裂缝的原因 编号为 , 的3条纵向裂缝,长度较长,基本与路基中 线平行,距中线距离大致相同,分别位于左幅或右幅底基层的中 间,裂缝较有规律。裂缝原因分析如下 :1) 该裂缝与底基层施工 质量关系较大,而与路基不均匀沉降关系不大,因为如果是不均 匀沉降原因产生的,则裂缝没那么整齐有规律。 2) 该段底基层是 采用3台徐工WTU75型灰土摊铺机前后相隔约5 m8 m同步 向前摊铺的,裂缝不是在施工搭接缝处,而是位于中间那台摊铺 机的中央,最大的可能是中间一台摊铺机反向螺旋布料器叶片出 现问题,摊铺机中央料少,而且不密实,产生离析。 3) 半幅底基层 宽21 m ,路幅较宽,横向收缩变形时,在水泥稳定碎石底基层最薄 弱的地方产生纵向裂缝。 4) 其他段落采用2台中大DT1400宽幅 摊铺机摊铺底基层没有出现类似的纵向裂缝。 3. 2 出现横向裂缝的原因 1) 编号为 , 的裂缝在箱涵顶,原因是:箱涵及前后共26. 6 m 为水泥搅拌桩软基处理,其余为袋装砂井软基处理,箱涵两端的 袋装砂井处理范围路基沉降较大,而箱涵沉降较小,从而引起横 向裂缝产生。 2) 编号为 , 的横向裂缝产生的主要原因是:a. 软基处理方式不一样。b.不同软基处理段的时间间隔较大。c. 土方填筑时间及堆载预压时间不一样。 3) 编号为 横斜向裂缝 产生的主要原因是:a.地质复杂,软基覆盖层厚度变化大。b.路 基填土施工时间过于仓促,使土方工程未能成型稳定,形成路基 上的裂缝而引发在水泥稳定碎石层上的反射裂缝。 4) 编号为 , 的横向裂缝,主要原因是干缩或温缩裂缝,因为这些裂缝一般 与车道中心线基本垂直,每隔8 m20 m出现有规律的横向裂缝。 4 水泥稳定碎石基层裂缝的防治措施 4. 1 裂缝的预防措施 1) 对于因为机械原因产生的裂缝,施工前应全面调试机械的 各种参数,如摊铺机夯锤的频率高低和振幅大小,螺旋布料器叶 片的角度等,使机械发挥最好的状态。 2) 对于路基沉降未稳定的 路段,佛山 “一环” 西线在几个段落底基层上用路面备料的碎石进 行了再加载1 m1. 5 m。加载时要做好排水工作,加载完毕后, 对于出现新的纵横向裂缝,符合返工条件的必须返工处理。待沉 降稳定后,再进行上一层的施工。 3) 对于地质复杂、 软基覆盖厚 度变化大的路段,施工组织时应尽早安排软基处理、 土方填筑及 堆载和超载的施工,争取多一些预压时间,减少不均匀沉降对路 基路面的影响。 4) 在满足设计强度的基础上限制水泥用量。 5) 限制细集料粉料用量。细集料粉料用量多,水泥剂量就很难降下 来,特别要控制集料中0. 075 mm以下颗粒含量。 6) 严格控制含 水量。要根据运距和气温情况来调整用水量到最佳状态,含水量 不宜超过最佳含水量的1 %。运输车辆需要覆盖帆布,防止水分 的蒸发。 7) 加强养生。水泥稳定碎石施工时每一段碾压完成并 经压实度检查合格后应立即开始养生。 8) 合理组织施工。 9) 改 进压实组合。首先使用轻型双钢轮压路机紧跟摊铺面及时进行 碾压,然后用18 t20 t的重型振动压路机碾压,最后用轮胎压路 机碾压至规定的压实度,并无显著轮迹。我们在压实组合中,主 要是增加了一台轮胎压路机,对于减少细微裂缝起了较大的作 用。 10) 加强管理。 4. 2 对裂缝的处理方法 1) 对于裂缝长度大于10 m ,且间距小于5 m的干缩或温缩横 向裂缝进行返工处理。 2) 细裂缝灌注乳化沥青,对于宽一点的裂 缝灌注热沥青,且在裂缝位置各路面结构层中加铺1层3层玻 纤格栅,每侧超过100 cm宽度。玻纤格栅材料的技术要求:抗压 强度不小于50 kN/ m ,最大负荷延伸率不大于3 % ,矩形网孔尺寸 为12 mm12 mm ,幅宽不小于150 cm ,且能耐210 以上高温。 3) 对于因路基不均匀沉降产生的纵横裂缝,先用沥青灌缝,然后 在底基层顶面及上基层顶面满铺玻纤格栅。 5 结语 佛山 “一环” 西线底基层裂缝经按上述方法预防和处治后,只 在K11 + 416右幅不同软基处理段位置出现了相同的裂缝,在其 他段的下基层、 上基层及沥青混凝土面层没有出现相同位置的裂 缝。但因为开放交通的时间较短,还需要经过一定时间的观察, 才能知道效果到底如何。高等级公路采用水泥稳定碎石基层日 趋增多,由于地理条件和气候的差异,会出现不同的问题,需要区 别对待,愿对水泥稳定碎石基层进行更深入的研究和应用。 参考文献: 1 J TJ 03422000 ,公路路面基层施工技术规范S. 2 J TG F80/ 122004 ,公路工程质量检验评定标准(土建工程) S. 3 杨 健.水泥稳定碎石基层裂缝防治技术对策J .山西建 筑,2007 ,33(27) :3152316. On the analysis of the reasons for the cracks on the cement stabilized macadam base and its prevention measures YAO Ruo2rong Abstract :By combining with the projects examples , the paper analyzes the reasons for the cracks on the cement stabilized macadam base , and gives a de