混凝土路面破損原因分析論文

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【摘要】文章對混凝土路面破損進行成因分析，總結混凝土路面沉降復位加固經驗，提出綜合治理方法。

【關鍵詞】混凝土路面；綜合治理；方法

混凝土路面是適用于載重大，密度高的車輛運輸的高等級路面，具有強度高、穩定性好，使用壽命長，維修、養護工作量少、費用低等諸多優點。20世紀80年代以來我國公路和城市道路已經廣泛的應用，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量有著重要的現實意義。

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量

混凝土路面的強度，經設計部門按道路的使用和安全系數設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，顯然原設計的混凝土強度就遠遠地不能滿足要求。且混凝土施工情況復雜，易造成施工不符合設計和技術規程、規范要求，導致混凝土質量低劣，路面混凝土很容易破損。因此，目前我國強制執行交通運輸限載措施和工程施工嚴格執行工程質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定性

混凝土強度低與混凝土質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定的路基，混凝土質量再好也會產生破損，混凝土剛度大且具有彈性，當受壓時，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，其內部產生裂痕——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象。影響路基強度和穩定性原因主要是公路路基回填土數量大，土質不均，尤其是南方炎熱多雨地區，存在雨季施工、趕工期的現象等，都會造成路基強度不均和穩定性差，此外有些路基受到環境污染而產生變形，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條件

1．不良地質條件對路基和路面破壞機理。不良地質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展和擴大，上部路基逐漸塌落下沉導致混凝土斷裂。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——廣東羅定方向的區境內路段的二級公路，貴港市西環一級公路，貴港航運樞紐引航道橋等實地調查，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，砼路面破壞嚴重。貴港西環一級公路（路面標高高于原地面標高12m），建成于2000年上半年，同年年底（當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通，經工程地質勘察，該地段路床淺層溶洞發育，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條件的原因。路床下臥地層不良地質條件對路面的破壞是間接的，但后果也嚴重。設計和施工往往僅在動應力影響深度范圍內考慮工程地質條件。業主或承包商為減少投資而壓縮工程地質勘探費用，工程地質勘察工作量不足，只重視橋址勘察未查明不良工程地質條件影響的范圍，還有勘察單位資質過低或低價承攬工程地質勘察項目，工程質量低劣等情況，疏忽了不良地質作用的存在。

二、綜合治理方法

（一）砼路面質量問題的處理方法

如果路面平整，路面砼產生裂隙、裂縫并不大，呈放射或網狀。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，經固結以后，路面砼板與碎石層連成一體，相當于增加砼路面的厚度而提高整體強度，達到改善路面質量的目的。

（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條件。砼路面沉降造成破損應按以下步驟處理：

1．工程地質勘察。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現象的位置，深度及規模，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強度和穩定性，抬升路面復位，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，并與路面砼結合成一體，這一階段的注漿壓力是比較大的，為防止漿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象，注漿深度應在處理層底板以下0.5m，并固結孔底，使漿液從底部逐步向上擠壓，直到路面砼面抬動即達到階段注漿目的。（2）路面砼板抬升復位。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，應采用螺桿千斤頂和靜壓注漿相結合，即在抬升復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雜。

3．路床不良地質作用的處理。采用鉆探取芯進入溶洞（槽）裂隙發育層底板1m，下注漿管至距孔底0.1～0.2m進行注漿，使漿液充填和滲透到溶洞（槽）及裂隙之中，經固結后形成一道水泥結石堵水墻，隔斷路基與地下水的水力聯系，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位加固，經現場考察論證，選擇K1297+550路段進行前期試驗性施工，以檢驗自行設計加工制造壓漿千斤頂組合器具的實用性和施工技術參數的合理性，并通過實踐取得更合理的技術參數和有效施工的方法。

（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有錯抬現象，局部砼路面有裂痕，汽車經過跳動厲害，需慢行通過。

（三）工程地質條件

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、結構、厚度、分布特征及路基土層是否存在軟弱夾層，土洞等不良地質現象，經勘察自上而下路基巖土層結構如下：（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，標貫試驗校正后擊數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，標貫擊數1擊，容許承載力60kPa。（2）耕植土（Qpd）：褐黃色，含有機質，結構松軟，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，結構松散，一般呈可塑狀，埋深4.00～4.80m，標貫擊數為4.8～11.7擊，容許承載力為141～297kPa。（4）強～弱風化砂巖（E1-2）：紫紅色，粗粒結構，厚層狀構造，巖芯呈柱狀及碎塊狀，斷面新鮮，一般為弱風化，ZK3號孔上部為強風化。埋深6.40～8.30m，揭露厚度1.90～5.70m，容許承載力強風化為500kPa，弱風化為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），導致路面沉降。

（四）技術要求

（1）采用水準儀測量路面，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的基礎上，盡量抬升復位。（3）路面復位后使用一年縱向順適、無下沉現象。（4）按公路養路有關規范，砼路面平整度誤差在4mm（如原路面砼施工未達到要求不在此限）。

（五）施工技術

根據場地工程地質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，橫向伸縮縫兩側布置2排千斤頂，支距1.20m，排距2.40m，或根據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，漿液溢出時關閉回流閥，留最后一個回流閥給漿液通過以控制循環注漿壓力。注漿壓力根據千斤頂受力情況和路面抬升量分級控制，當路面抬升量達到每級預定抬升量時，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，應超過汽車動應力豎向影響范圍并結合工程地質特征控制。在注漿過程中，沿道路方向每2m建立一個觀測點，用水準儀監控，并做好記錄。

（六）注漿效果

（1）路面抬升復位。本次加固復位范圍為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，經梧州公路局組織有關工程技術單位驗收，認為本工程施工效果抬升均超過預定的數值（48mm），評價較好。（2）穩定性好。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致水泥砼路面底板與路基頂板出現脫層或分離現象。加強了地基與路面砼固結的整體性，使路基和路面的穩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、結語

通過本工程施工，證明采用機械和注漿相結合，加固復位砼路面的方法是行之有效的，其方法與技術為砼路面沉降復位和砼路面破損的加固修復提供了廣闊前景，其主要優點是：（1）設備簡單，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、治本，在恢復路面的同時，路基得到了加固，經處理穩定后，路面不再發生沉降。

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