关于高速公路路面基层裂缝成因及控制措施分析

闫凤琴

(华邦建投集团股份有限公司，甘肃 兰州 730000)

1 基层概述

对于沥青路面基层，若按照材料或及其力学特性，可将其分成以下三种：柔性基层、半刚性基层、刚性基层。不同类型基层的特点完全不同，使适用条件也不同。对于柔性基层，主要使用沥青处治的级配碎石与无机结合料的级配碎石进行修筑；对于半刚性基层，主要使用无机结合料对级配集料进行稳定处理，然后形成完整的基层结构，以水泥稳定碎石最为常用；对于刚性基层，即采用强度等级较低的混凝土进行基层修筑。

沥青路面凭借良好的平整度与舒适性，在很多国家都作为高速公路首选路面形式。对沥青路面中，半刚性基层由于强度大和稳定性好等优势，也得到了广泛应用，成为高速公路沥青路面首选基层类型。然而，伴随这种基层不断应用，裂缝问题越来越常见，由于受到行车荷载持续作用，使路面强度明显降低，导致路面破坏，最终给公路正常使用造成很大的影响，缩短使用寿命。

据统计，沥青路面裂缝中，有近60%的是由于基层裂缝向上反射导致的反射裂缝。对此，做好基层裂缝控制对防止沥青路面开裂有重要作用和意义。这就需要明确导致基层开裂的原因，然后再采取有针对性的控制措施。

2 基层裂缝产生原因

(1)荷载型裂缝。受汽车车轮荷载持续作用，在半刚性基层结构的底部会产生一定拉应力，在这一持续增长的拉应力超出基层材料自身抗拉强度后，将导致基层结构从底部开始产生裂缝，这种裂缝就属于荷载型裂缝。

(2)非荷载型裂缝。包括干缩与温度裂缝两种。其中，干缩裂缝指的是因基层结构中水分发生较大变化导致材料产生一定程度的收缩而引起的裂缝；而温度裂缝还可进一步分为低温收缩与温度疲劳裂缝两种。对于低温收缩裂缝，是指气温降低时，路面的温度也会大幅降低，此时基层材料必定开始收缩，因面层和基层产生的收缩程度不同，所以彼此之间存在约束作用，在气温下降至极限后，如果基层中产生的拉应力超出自身抗拉强度，就会导致裂缝的产生；对于温度疲劳裂缝，产生于太阳照射比较强烈且日温差相对较大的地区，由于昼夜温差很大，使基层内部产生一定温度应力，基层材料在这一应力的持续作用下，产生裂缝。

3 基层裂缝控制措施

3.1 材料方面的控制措施

(1)使用骨架密实结构矿料级配。通过相关试验可知，对于密实型半刚性材料，其干缩系数与温缩系数都比悬浮结构低很多，但温缩与干缩的抗裂指数均有所提高。可见，在基层材料选择过程中，应优先考虑密实结构，以增强成型后基层整体的抗收缩性。

(2)对土中粒径在0.075 mm以内的颗粒实际含量进行严格控制。当基层材料中存在很多细料时，会使材料内部产生较多孔隙，此时受到水的作用将产生很大的收缩现象。因此，要对粒料当中细料的实际含量予以严格控制，利用尺寸为0.075 mm的筛孔，使细料含量不超过5%。

(3)对基层混合料的含水量进行严格控制。水泥、水与不同细粒土在完成拌和与碾压后，因蒸发与水泥水化，会使混合料中含有的水持续减少，进而使混合料产生一定程度的体积收缩现象。根据相关研究结果，对于水泥稳定材料，如果它的实际含水量提高1%，则其对干缩应变造成的影响与水泥增加1%相比，要大2～3倍。基于此，施工中必须对碾压前的混合料实际含水量进行严格的控制，最终实现对干缩应变的有效控制。

(4)适当减少水泥剂量。在强度可以达到要求的基础上，应尽可能选择最小的水泥剂量。这是因为当水泥用量增加时，水泥发生水化时放出的热量也会增加，同时由于吸收更多的水，导致收缩也有所增加。

(5)在水泥稳定粒料当中掺入适量粉煤灰。根据相关试验结果可知，如果在水泥稳定粒料当中掺入适量的粉煤灰，除了能提高抗压强度，还能减小平均温缩系数与干缩系数。

3.2 施工方面的控制措施

(1)完成对半刚性基层的压实后，应尽快开始养生。在半刚性基层施工完成后，若未能及时进行养生，任由其直接被阳光暴晒，伴随水分的不断蒸发和散失，将使基层产生明显的干缩裂缝，具体包含可见的与不可见的两种类型。此外，该裂缝最终都会反射至面层，导致路面反射裂缝的产生。

(2)在基层养生完成并检查确认合格后，应尽快进行透层施工。为了使基层实际含水量达到要求，需要在基层养生结束后，采用稀释沥青或直接使用沥青乳液进行透层施工，并在洒布均匀的透层表面撒上一层粗砂或石屑。通过透层施工，除了能为运料车与摊铺机提供良好的工作条件，还能起到使基层与面层之间良好粘结的作用，对防止基层裂缝产生也有一定作用，所需必须引起相关人员的高度重视。

(3)在透层施工结束，且检查合格后，应尽快进行面层铺筑施工。透层虽然具有良好的保温与保水作用，但如果停留的时间过长，基层混合料所含有的水分仍会产生蒸发损失，导致基层材料由于干缩而开裂。因此，在透层施工结束后，应尽快开始面层的施工，尤其是在昼夜温差相对较大时，如果未能及时封闭，可能使基层出现温缩裂缝。

(4)合理应用磨阻理论来避免收缩裂缝的产生，即在不同结构层之间人为制造一个粗面，以此增大摩擦系数，提高摩阻力，比如可在表面嵌入钉子石，或采用机械设备对结构层的顶部进行拉毛。通过这样的处理，能在基层产生干缩时，由于和面层及底基层之间都存在一定的摩擦结合力，所以能对干缩应力起到一定制约作用，进而实现减少裂缝的目标。

(5)通过预锯缝实现提前防御。将基层养护完成后，可通过锯缝来消除干缩应力，起到减少或避免干缩裂缝产生的作用。在完成切缝以后，在面层摊铺之前采用乳化沥青实施灌缝，并在灌缝完成以后于切缝处铺筑一道土工格栅，同时将其钉牢，实践表明，这是一种能有效防止基层裂缝产生并能阻止基层裂缝向路面反射的措施。

4 结 语

综上所述，基层作为高速公路沥青路面的一个重要结构层次，其一旦产生裂缝，将影响基层功能的发挥，并导致面层产生反射裂缝，轻则影响外观，严重时将影响路面行车舒适性，并有可能引发交通该事故。对此，需要在明确基层裂缝产生原因的基础上，从材料选择与施工两个角度入手采取有效的裂缝控制措施。