混凝土路面破損原因分析及綜合治理方法論文
【摘要】文章對混凝土路面破損進行成因分析，總結(jié)混凝土路面沉降復(fù)位加固經(jīng)驗，提出綜合治理方法。
【關(guān)鍵詞】混凝土路面；綜合治理；方法
混凝土路面是適用于載重大，密度高的車輛運輸?shù)母叩燃壜访�，具有強度高、穩(wěn)定性好，使用壽命長，維修、養(yǎng)護工作量少、費用低等諸多優(yōu)點。20世紀(jì)80年代以來我國公路和城市道路已經(jīng)廣泛的應(yīng)用，但隨著使用時間的推移，也暴露混凝土路面諸如裂紋、裂縫、破損、錯抬、坑洼、板體破碎、局部或整體沉降等缺陷，嚴(yán)重影響行車速度及交通安全。因此分析混凝土破損成因和綜合治理方法，對保證道路交通工程質(zhì)量有著重要的現(xiàn)實意義。
一、混凝土破損成因分析
（一）混凝土路面破損與混凝土強度及混凝土施工質(zhì)量職稱
混凝土路面的強度，經(jīng)設(shè)計部門按道路的使用和安全系數(shù)設(shè)計的混凝土強度是滿足要求的，但是由于交通運輸車輛頻繁超載，顯然原設(shè)計的混凝土強度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)地不能滿足要求。且混凝土施工情況復(fù)雜，易造成施工不符合設(shè)計和技術(shù)規(guī)程、規(guī)范要求，導(dǎo)致混凝土質(zhì)量低劣，路面混凝土很容易破損。因此，目前我國強制執(zhí)行交通運輸限載措施和工程施工嚴(yán)格執(zhí)行工程質(zhì)量驗收制度是很有必要的。
（二）混凝土路面破損與路基強度及穩(wěn)定性
混凝土強度低與混凝土質(zhì)量低劣是造成混凝土路面破損的直接原因，單純歸于這一原因也是片面的。如果沒有足夠強度和穩(wěn)定的路基，混凝土質(zhì)量再好也會產(chǎn)生破損，混凝土剛度大且具有彈性，當(dāng)受壓時，將載荷傳遞到路基，路基的土體受到壓縮，卸載時，由于混凝土的彈性與路基土體不同，混凝土底板與路基面之間形成脫空現(xiàn)象，隨著混凝土板載荷和卸荷頻率的增加，混凝土板疲勞強度超過極限時，其內(nèi)部產(chǎn)生裂痕——裂縫，地表水（雨水）沿裂痕和裂縫向路基滲透，使土體浸泡成軟土，頻繁重復(fù)荷載和卸載，軟土范圍不斷擴大，造成路面局部下沉形成坑洼甚至錯開等現(xiàn)象。影響路基強度和穩(wěn)定性原因主要是公路路基回填土數(shù)量大，土質(zhì)不均，尤其是南方炎熱多雨地區(qū)，存在雨季施工、趕工期的現(xiàn)象等，都會造成路基強度不均和穩(wěn)定性差，此外有些路基受到環(huán)境污染而產(chǎn)生變形，例如建在峽谷、魚塘、稻田等路段路基未得到保護，或長時間受到山洪或地表水浸染而產(chǎn)生較大的變形，造成混凝土路面斷裂、破碎。
（三）混凝土路面破損與路床存在不良地質(zhì)條件
1．不良地質(zhì)條件對路基和路面破壞機理。不良地質(zhì)條件指路基以下的路床存在軟弱下臥層或者溶洞（槽）與地下水有密切的水力聯(lián)系，受洪水水位漲落的影響，使溶洞（槽）周圍土體浸泡軟化并隨地下水運動長期流失，溶洞（槽）周圍高壓伸縮范圍逐步發(fā)展和擴大，上部路基逐漸塌落下沉導(dǎo)致混凝土斷裂。大氣降雨通過這些裂縫進入路基土層，使路基軟化，土體強度極劇下降，路面受破壞的程度加重，由此看來，路床的不良地質(zhì)條件對混凝土路面的間接破壞性比較大。從國道G324線廣西岑溪——廣東羅定方向的區(qū)境內(nèi)路段的二級公路，貴港市西環(huán)一級公路，貴港航運樞紐引航道橋等實地調(diào)查，G324線12km長的路段，就有8處存在不同程度的沉降，沉降一般發(fā)生在橋梁兩端橋臺附近、峽谷、魚塘、稻田等位置，其中G324線K1297+550處不足10m長的路面下沉90mm，砼路面破壞嚴(yán)重。貴港西環(huán)一級公路（路面標(biāo)高高于原地面標(biāo)高12m），建成于2000年上半年，同年年底（當(dāng)時尚未驗收交付使用）牛皮河橋北端K14+340~K14+472路段全長132m水泥砼路面沉降嚴(yán)重，最大沉降段為6m長，沉降量為292mm，中間形成直徑800mm，深約1000mm的落水洞，大氣降水匯集到該落水洞直接與地下水聯(lián)通，經(jīng)工程地質(zhì)勘察，該地段路床淺層溶洞發(fā)育，見洞率為44%。貴港航運樞紐引航道橋剛建成試通車后，橋梁南橋臺就下沉了210mm，被迫封閉，采用拓寬路基、加大橋臺、千斤頂抬升橋面和靜壓注漿加固處理。
2．路床下臥地層存在不良地質(zhì)條件的.原因。路床下臥地層不良地質(zhì)條件對路面的破壞是間接的，但后果也嚴(yán)重。設(shè)計和施工往往僅在動應(yīng)力影響深度范圍內(nèi)考慮工程地質(zhì)條件。業(yè)主或承包商為減少投資而壓縮工程地質(zhì)勘探費用，工程地質(zhì)勘察工作量不足，只重視橋址勘察未查明不良工程地質(zhì)條件影響的范圍，還有勘察單位資質(zhì)過低或低價承攬工程地質(zhì)勘察項目，工程質(zhì)量低劣等情況，疏忽了不良地質(zhì)作用的存在。
二、綜合治理方法
（一）砼路面質(zhì)量問題的處理方法
如果路面平整，路面砼產(chǎn)生裂隙、裂縫并不大，呈放射或網(wǎng)狀。通過外表觀察，砼路面破損成碎塊狀屬于路面砼施工的質(zhì)量問題，這種情況一般通過靜壓注漿，一方面漿液向裂隙滲透，置換裂隙中的水和空氣，填補裂隙空腔；另一方面漿液填滿砼板底碎石墊層空隙，經(jīng)固結(jié)以后，路面砼板與碎石層連成一體，相當(dāng)于增加砼路面的厚度而提高整體強度，達(dá)到改善路面質(zhì)量的目的。
（二）砼路面沉降造成破損的處理方法
路面下沉范圍不大，裂痕、裂縫比較集中，屬于路基不均勻沉降所至；如果路面下沉比較深，橫向斷裂且裂縫比較大甚至形成錯臺，說明該路段路基變形大，路床很可能存在不良地質(zhì)條件。砼路面沉降造成破損應(yīng)按以下步驟處理：
1．工程地質(zhì)勘察。通過鉆探取芯和原位測試等手段，查明路基和路床不良地質(zhì)現(xiàn)象的位置，深度及規(guī)模，以便有針對性進行處理。
2．砼路面下臥軟弱層的處理。處理目的是提高路基土體的力學(xué)強度和穩(wěn)定性，抬升路面復(fù)位，一般分兩步進行：（1）壓力注漿。壓力注漿是通過漿液在處理層土體中滲透擴散，擠壓、密實，抬升路面地基土體至原貌，并與路面砼結(jié)合成一體，這一階段的注漿壓力是比較大的，為防止?jié){液向路板底脫空部位滲透，過早地抬動路面而處理層未得加固的現(xiàn)象，注漿深度應(yīng)在處理層底板以下0.5m，并固結(jié)孔底，使?jié){液從底部逐步向上擠壓，直到路面砼面抬動即達(dá)到階段注漿目的。（2）路面砼板抬升復(fù)位。本階段要求路面均勻抬升，防止局部壓力過大造成砼板破裂，應(yīng)采用螺桿千斤頂和靜壓注漿相結(jié)合，即在抬升復(fù)位的范圍分段布置安裝多個螺桿千斤頂組合器具密封于孔口。采用循環(huán)式注漿，通過注漿回流管控制壓力從小到大逐步升壓同時操作螺桿千斤頂，以達(dá)到抬升的目的。壓漿與千斤頂同步抬升路面效果較好，但組合器具加工和操作工藝復(fù)雜。
3．路床不良地質(zhì)作用的處理。采用鉆探取芯進入溶洞（槽）裂隙發(fā)育層底板1m，下注漿管至距孔底0.1～0.2m進行注漿，使?jié){液充填和滲透到溶洞（槽）及裂隙之中，經(jīng)固結(jié)后形成一道水泥結(jié)石堵水墻，隔斷路基與地下水的水力聯(lián)系，使地基不受地下水運動的影響，確保路床和路基的永久穩(wěn)定。為防止注漿過程中漿液受地下水運動的影響，漿液無效擴散造成浪費，宜配制速凝漿液或采用間歇注漿方法進行。路床以上的加固處理及路面抬升等方法與上面的方法相同。
三、工程實例
（一）工程概況
G324線岑溪至羅定二級公路為混凝土路面，投入使用后K1297+550至K1303+219路段有8處砼路面沉降，影響行車安全。由梧州公路局委托我公司進行復(fù)位加固，經(jīng)現(xiàn)場考察論證，選擇K1297+550路段進行前期試驗性施工，以檢驗自行設(shè)計加工制造壓漿千斤頂組合器具的實用性和施工技術(shù)參數(shù)的合理性，并通過實踐取得更合理的技術(shù)參數(shù)和有效施工的方法。
（二）路面沉降破損情況
沉降段（K1297+548~K1297+576）位于廣西岑溪市丹竹鎮(zhèn)以西約2km的沖溝地段，下沉路段長28m，其中K1297+558~564段最大沉降量為80mm，砼路破損不大，只是沉降最大段兩端路面伸縮縫斷裂，裂縫寬約8～10mm有錯抬現(xiàn)象，局部砼路面有裂痕，汽車經(jīng)過跳動厲害，需慢行通過。
（三）工程地質(zhì)條件
為查清路面沉降原因，施工前布置勘探孔3個，以了解該段路基巖土層的巖性、結(jié)構(gòu)、厚度、分布特征及路基土層是否存在軟弱夾層，土
洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象，經(jīng)勘察自上而下路基巖土層結(jié)構(gòu)如下：（1）素填土（Qml）：頂部為砼及瀝青碎石層，厚度0.60m，下部為亞粘土夾碎石組成，厚度3.10～3.60m，壓實不均勻，一般呈可塑~軟塑狀，標(biāo)貫試驗校正后擊數(shù)5.0～5.7擊，容許承載力約150kPa，其中2號孔段（沉降最大處）孔深1.80～4.20m，呈軟塑~流塑狀，標(biāo)貫擊數(shù)1擊，容許承載力60kPa。（2）耕植土（Qpd）：褐黃色，含有機質(zhì)，結(jié)構(gòu)松軟，呈可塑狀，埋深3.70～4.20m，層厚0.60～0.70m。（3）含角礫粘土（Qdl+el）：褐黑色，結(jié)構(gòu)松散，一般呈可塑狀，埋深4.00～4.80m，標(biāo)貫擊數(shù)為4.8～11.7擊，容許承載力為141～297kPa。（4）強～弱風(fēng)化砂巖（E1-2）：紫紅色，粗粒結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，巖芯呈柱狀及碎塊狀，斷面新鮮，一般為弱風(fēng)化，ZK3號孔上部為強風(fēng)化。埋深6.40～8.30m，揭露厚度1.90～5.70m，容許承載力強風(fēng)化為500kPa，弱風(fēng)化為1500kPa。路面沉降量最大處位于沖溝中心部位，路基受地表（下）水長期浸泡變軟（局部路基呈軟塑~流塑狀），導(dǎo)致路面沉降。
（四）技術(shù)要求
�。�1）采用水準(zhǔn)儀測量路面，每2m測量一個點并繪制剖面圖，確定路面的沉降量。（2）路面抬升量在抬升48mm的基礎(chǔ)上，盡量抬升復(fù)位。（3）路面復(fù)位后使用一年縱向順適、無下沉現(xiàn)象。（4）按公路養(yǎng)路有關(guān)規(guī)范，砼路面平整度誤差在4mm（如原路面砼施工未達(dá)到要求不在此限）。
（五）施工技術(shù)
根據(jù)場地工程地質(zhì)條件及路面沉降特征，本工程采用機械抬動和靜壓注漿方法相結(jié)合施工。（1）千斤頂（抬動支點）的平面布置。從沉降最大位置開始，逐步向兩端延伸，橫向伸縮縫兩側(cè)布置2排千斤頂，支距1.20m，排距2.40m，或根據(jù)施工中的具體情況布置。（2）支點的施工，鉆孔孔徑130mm，鉆至基巖面，成孔后灌入混凝土，待強度達(dá)到70%后安裝千斤頂。（3）抬動路面。在千斤頂抬動路面同時注入純水泥漿，在注漿前各支點的回流閥打開以便排水、排氣，漿液溢出時關(guān)閉回流閥，留最后一個回流閥給漿液通過以控制循環(huán)注漿壓力。注漿壓力根據(jù)千斤頂受力情況和路面抬升量分級控制，當(dāng)路面抬升量達(dá)到每級預(yù)定抬升量時，閉漿1h后拆卸千斤頂。（4）靜壓注漿。采用雙液注漿法，材料選用P.032.5MPa普硅水泥，外摻劑為水玻璃，摻入量為體積比1/3，注漿深度一般4.20～4.50m，應(yīng)超過汽車動應(yīng)力豎向影響范圍并結(jié)合工程地質(zhì)特征控制。在注漿過程中，沿道路方向每2m建立一個觀測點，用水準(zhǔn)儀監(jiān)控，并做好記錄。
（六）注漿效果
�。�1）路面抬升復(fù)位。本次加固復(fù)位范圍為20m×9m（長×寬），里程為K1297+548～576，其中路面沉降量最大K1297+561點抬升量為右肩76mm，路中線62mm，左肩60mm，縱向各點按原沉降量漸次抬升，加固復(fù)位后，路面裂縫重合平整；K1297+561～550路段坡度近似于零，K1297+561～576路段坡度為+4‰，與公路竣工資料坡度值基本相符。縱向坡度順延，經(jīng)梧州公路局組織有關(guān)工程技術(shù)單位驗收，認(rèn)為本工程施工效果抬升均超過預(yù)定的數(shù)值（48mm），評價較好。（2）穩(wěn)定性好。深部靜壓注漿使水泥漿液在土體中通過滲透，充填擴展、擠密固化形成復(fù)合整體，水泥漿在滲透過程也是水泥漿分散析水過程，水泥漿通過沉淀收縮導(dǎo)致水泥砼路面底板與路基頂板出現(xiàn)脫層或分離現(xiàn)象。加強了地基與路面砼固結(jié)的整體性，使路基和路面的穩(wěn)定性和可靠性得到保證。（3）竣工后檢測。竣工后，投入使用60天，進行檢測，路面回落值為2～5mm，基本穩(wěn)定。投入使用一年后，由梧州公路局測量回落值保持不變。
四、結(jié)語
通過本工程施工，證明采用機械和注漿相結(jié)合，加固復(fù)位砼路面的方法是行之有效的，其方法與技術(shù)為砼路面沉降復(fù)位和砼路面破損的加固修復(fù)提供了廣闊前景，其主要優(yōu)點是：（1）設(shè)備簡單，易于操作，工期短。（2）施工與公路運行同步，不影響公路正常使用。（3）治標(biāo)、治本，在恢復(fù)路面的同時，路基得到了加固，經(jīng)處理穩(wěn)定后，路面不再發(fā)生沉降。
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