水泥混凝土路面裂缝成因及综合防治措施——以印尼CISUMDAWU公路项目为例

苏光辉

中国十七冶集团有限公司，安徽 马鞍山 243000

当水泥混凝土路面面板的抗拉与抗折强度低于混凝土的收缩和翘曲应力时，混凝土面板就会产生裂缝。水泥混凝土路面产生裂缝的原因有很多，成因不同造成裂缝的种类也不相同，主要体现为横向裂缝、纵向裂缝、角隅裂缝及收缩裂缝。如果在路基与路面的设计与施工过程中没有采取措施加以预防，而在水泥混凝土路面出现裂缝后也没有采取处治措施予以及时修复，随着裂缝的持续发展，其势必会造成水泥混凝土路面面板损坏，严重影响到道路的交通运输功能。

1 印尼CISUMDAWU公路项目水泥混凝土路面裂缝成因

（1）路基沉降。印尼CISUMDAWU公路为山区公路，道路依山而建，高填路堤、深挖路堑及半填半挖路基相互交错。在填方路基施工过程中，路基填筑工艺不合理、压实质量不达标、填挖结合面及软弱地基的处理不到位，均会直接质量均影响到路基的强度、刚度及整体稳定性，造成路基出现不均匀沉降病害，进而导致水泥混凝土路面产生裂缝。路基沉降是水泥混凝土路面产生横向裂缝和纵向裂缝的主要原因。

（2）地下水活动。印尼CISUMDAWU公路所在区域雨季持续时间长达7个月，降雨量充沛，年降水量近2000mm，故地下水水位较高，极易侵入路基范围内致使路基软化、强度降低、水稳定性变差，最终造成水泥混凝土路面因路基承载力下降及丧失整体稳定性而产生裂缝破坏。

（3）混凝土路面缩缝切缝时间与切缝深度。水泥混凝土路面在硬化过程中，水化作用产生的热量、昼夜温差大及混凝土自身重力作用都会使混凝土面板发生翘曲变形，如果没有及时切割缩缝，或切割缩缝的深度达不到设计要求，混凝土的变形因受到制约而产生裂缝。缩缝的切割时间延迟和切割深度不足是导致水泥混凝土路面产生横向裂缝的主要原因。

（4）混凝土振捣及养生。在混凝土路面摊铺施工过程中，振捣不充分及漏振会使混凝土密实度不一致，导致混凝土收缩不同步而产生收缩裂缝；而过度振捣又会使混凝土表面形成厚厚的砂浆层，因缺少骨料架构同样会产生收缩裂缝。混凝土路面施工完成后，如果养生不及时，混凝土因水化作用所失去的水分得不到及时补充，也容易产生收缩裂缝。由此可见，混凝土振捣不充分或过度振捣、养生不到位是造成水泥混凝土路面产生收缩裂缝的直接原因。

（5）未及时施工路肩。印尼CISUMDAWU公路的路面结构层由下到上依次为150mm厚的级配碎石底基层、100mm厚的C15级混凝土垫层和300mm厚的C45级混凝土路面板，而道路两侧的路肩结构层由下到上依次为450mm厚的级配碎石底基层和60mm厚的沥青混凝土基层和40mm厚的沥青混凝土磨耗层。受路面与路肩施工顺序影响，在完成水泥混凝土路面后因未及时开展路肩施工，造成水泥混凝土路面板边缘下方的级配碎石底基层受雨水冲刷、扰动等原因而变得松散或流失，最终造成水泥混凝土路面的边缘处失去支撑，在缩缝附近因受外部荷载而产生角隅裂缝。

2 水泥混凝土路面裂缝的综合防治措施

2.1 提高路基施工质量并减缓工后沉降

在路基填筑前，加强原地面取样检测，注重对软弱地基土的处理，通过换填、强夯等方式提高地基承载力；在填方路基施工中，选用合格的填料，控制最佳含水量，并按要求分层填筑与压实，加强对每一填筑层压实度的检测，压实度符合技术规范要求时方可进行下一层的填筑；在高填方路段，每填筑高度达1m时增设一层土工格室，增强填筑土体整体稳定性和刚度，有效改善路基不均匀沉降，同时，提前安排高填方路段的施工，以保证在路面结构层施工前有足够的时间自行沉降；在原地面纵坡或横坡较大的路段，则通过设置台阶的方式增强新填土与原状土受力状态，有效防止新填土体发生滑动，提高路基整体稳定性。除此之外，还可通过设置挡土墙、抗滑桩、土钉等方式提高路基的整体稳定性，防止路基及地基发生滑动。高质量的路基可有效减缓工后沉降，为路面结构层提供坚实的基础，保证水泥混凝土路面不至于因为路基沉降而产生裂缝。

2.2 设置砂砾排水层及排水盲沟

为有效排除地下水，避免地下水侵入路基范围内，在新填筑路基与原状土之间设置一层300mm厚的砂砾料排水层，并在排水层的顶面铺设一层土工布作为隔离层；在挖方路段，则需在路基两侧边沟的下方各设置一条断面尺寸为500mm×600mm的排水盲沟，用于阻断地下水渗入路基，并将地下水排到路基范围外。通过排水砂砾层和排水盲沟截排地下水，有效阻止地下水渗入路基范围内，减少路基被地下水软化的风险，在保证路基的刚度、强度和整体稳定性的同时，保障水泥混凝土路面的刚度、强度和整体稳定性。

2.3 提高混凝土振捣质量

在水泥混凝土路面施工过程中，需控制混凝土摊铺机的行走速度，保证其有足够的时间用于振捣混凝土；对于混凝土摊铺机无法实施摊铺的地方，则需要通过人工辅助摊铺与振捣，并加强振捣密度，避免漏振；同时，也应控制振捣时间不宜过长，避免在混凝土表面形成一层厚厚的砂浆层。密实、均匀的水泥混凝土路面面板，在自然条件下水化、硬化的过程中才能同步收缩，有效延缓收缩裂缝的产生甚至是不产生收缩裂缝。

2.4 及时切缝提高切缝质量

在水泥混凝土路面施工完成后，待其强度达到设计强度的30%时，及时安排工人使用切缝机进行切缝工作，按照设计要求5m设置一道缩缝，每道缝均需一次性切割完成，并严格按照设计要求控制切缝宽度和深度。为防止设备故障影响切缝最佳时机，需在现场额外配备1台备用设备。及时切缝并保证切缝质量符合技术规范和设计图纸要求，可有效地防止横向裂缝的产生。

2.5 加强养护

在水泥混凝土路面完成抗滑构造压纹后，便可开始混凝土养护工作，该项目采用覆盖透水无纺土工布及洒水的方式进行水泥混凝土路面养护，结合现场气候条件，养护时间不少于12d，洒水频次以无纺土工布不变干为准，在每天气温最高时，则加强洒水频次。及时养护是防止水泥混凝土路面早期产生收缩裂缝的有效措施。

2.6 调整路肩施工顺序并及时铺筑路肩沥青混凝土

在路肩施工过程中，为减少水流对水泥混凝土路面边缘下方级配碎石底基层的冲刷破坏，在完成路面垫层混凝土施工后及摊铺水泥混凝土路面施工前，需开展路肩底基层级配碎石施工，路肩级配碎石底基层分两次完成，第一次施工至路面垫层混凝土高度，待水泥混凝土路面摊铺完成后，再施工剩余的碎石底基层至设计高度。随后，立即开展沥青混凝土硬路肩的铺筑施工。由于路面结构层内的级配碎石底基层得到了有效的保护，水泥混凝土路面的角隅裂缝问题也得到了很大的改善。

2.7 优化设计方案

通过在高填方路基边坡增加带有锚杆的钢筋混凝土格构框架梁，并在框架格构中铺石防护等措施进一步增强路基稳定性，防止高填路段水泥混凝土刚性路面结构破坏。为进一步降低路基沉降对混凝土路面结构的影响，降低路面维修难度及运营维护成本，在高填方路段，通过优化设计方案，将水泥混凝土路面变更为沥青混凝土路面，充分利用沥青混凝土韧性及拉伸变形的物理特性适应高填路基的不均匀沉降。

2.8 低压注浆修复水泥混凝土路面裂缝

低压注浆修复水泥混凝土路面裂缝技术，主要用于宽度为0.2～3.0mm的水泥混凝土路面裂缝修补。低压注浆法修补混凝土裂缝的工序如下：裂缝清理→粘贴注浆嘴和封闭裂缝→试漏→配制注浆液→压力注浆→二次注浆→清理表面。为保证注浆效果，注浆嘴的设置间距为0.2m，在注浆过程中，由裂缝的一端向另一端低压注浆，使浆液充满整条裂缝，完成对裂缝的修复工作。由于浆液固化时间短，可在1d内完成固化并在10d左右达到强度，从而快速修复水泥混凝土路面裂缝、恢复道路交通运输功能。

2.9 破除裂缝板块，重新浇筑混凝土

对于裂缝宽度超过3mm及呈碎裂状的水泥混凝土路面板，使用低压注浆无法修复的，则需采取破除损坏的水泥混凝土路面面板，重新浇筑混凝土的方式进行修补。为提高新浇筑板块的强度和整体稳定性，在新浇筑面板内增设一层Φ8@150mm×150mm的单层钢筋网。虽然这种修补技术施工难度大、费用高、交通开放迟，但也能在一定程度上修复缺陷，恢复道路交通运输功能。

3 结束语

由于设计缺陷、不按规范施工及运营维护不到位等原因，水泥混凝土路面产生很多裂缝。在设计及施工过程中，相关工作人员需严格执行设计标准及技术规范标准，采取优化设计方案和施工方案、完善设计和改进施工工艺、规范施工等手段，有效避免裂缝的产生，而对于已经产生裂缝的水泥混凝土路面面板，则需及时通过注浆修复或重新修补等措施避免裂缝进一步发展。