混凝土路面破损原因分析论文

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【摘要】文章对混凝土路面破损进行成因分析，总结混凝土路面沉降复位加固经验，提出综合治理方法。

【关键词】混凝土路面；综合治理；方法

混凝土路面是适用于载重大，密度高的车辆运输的高等级路面，具有强度高、稳定性好，使用寿命长，维修、养护工作量少、费用低等诸多优点。20世纪80年代以来我国公路和城市道路已经广泛的应用，但随着使用时间的推移，也暴露混凝土路面诸如裂纹、裂缝、破损、错抬、坑洼、板体破碎、局部或整体沉降等缺陷，严重影响行车速度及交通安全。因此分析混凝土破损成因和综合治理方法，对保证道路交通工程质量有着重要的现实意义。

一、混凝土破损成因分析

（一）混凝土路面破损与混凝土强度及混凝土施工质量

混凝土路面的强度，经设计部门按道路的使用和安全系数设计的混凝土强度是满足要求的，但是由于交通运输车辆频繁超载，显然原设计的混凝土强度就远远地不能满足要求。且混凝土施工情况复杂，易造成施工不符合设计和技术规程、规范要求，导致混凝土质量低劣，路面混凝土很容易破损。因此，目前我国强制执行交通运输限载措施和工程施工严格执行工程质量验收制度是很有必要的。

（二）混凝土路面破损与路基强度及稳定性

混凝土强度低与混凝土质量低劣是造成混凝土路面破损的直接原因，单纯归于这一原因也是片面的。如果没有足够强度和稳定的路基，混凝土质量再好也会产生破损，混凝土刚度大且具有弹性，当受压时，将载荷传递到路基，路基的土体受到压缩，卸载时，由于混凝土的弹性与路基土体不同，混凝土底板与路基面之间形成脱空现象，随着混凝土板载荷和卸荷频率的增加，混凝土板疲劳强度超过极限时，其内部产生裂痕——裂缝，地表水（雨水）沿裂痕和裂缝向路基渗透，使土体浸泡成软土，频繁重复荷载和卸载，软土范围不断扩大，造成路面局部下沉形成坑洼甚至错开等现象。影响路基强度和稳定性原因主要是公路路基回填土数量大，土质不均，尤其是南方炎热多雨地区，存在雨季施工、赶工期的现象等，都会造成路基强度不均和稳定性差，此外有些路基受到环境污染而产生变形，例如建在峡谷、鱼塘、稻田等路段路基未得到保护，或长时间受到山洪或地表水浸染而产生较大的变形，造成混凝土路面断裂、破碎。

（三）混凝土路面破损与路床存在不良地质条件

1．不良地质条件对路基和路面破坏机理。不良地质条件指路基以下的路床存在软弱下卧层或者溶洞（槽）与地下水有密切的水力联系，受洪水水位涨落的影响，使溶洞（槽）周围土体浸泡软化并随地下水运动长期流失，溶洞（槽）周围高压伸缩范围逐步发展和扩大，上部路基逐渐塌落下沉导致混凝土断裂。大气降雨通过这些裂缝进入路基土层，使路基软化，土体强度极剧下降，路面受破坏的程度加重，由此看来，路床的不良地质条件对混凝土路面的间接破坏性比较大。从国道G324线广西岑溪——广东罗定方向的区境内路段的二级公路，贵港市西环一级公路，贵港航运枢纽引航道桥等实地调查，G324线12km长的路段，就有8处存在不同程度的沉降，沉降一般发生在桥梁两端桥台附近、峡谷、鱼塘、稻田等位置，其中G324线K1297+550处不足10m长的路面下沉90mm，砼路面破坏严重。贵港西环一级公路（路面标高高于原地面标高12m），建成于2000年上半年，同年年底（当时尚未验收交付使用）牛皮河桥北端K14+340~K14+472路段全长132m水泥砼路面沉降严重，最大沉降段为6m长，沉降量为292mm，中间形成直径800mm，深约1000mm的落水洞，大气降水汇集到该落水洞直接与地下水联通，经工程地质勘察，该地段路床浅层溶洞发育，见洞率为44%。贵港航运枢纽引航道桥刚建成试通车后，桥梁南桥台就下沉了210mm，被迫封闭，采用拓宽路基、加大桥台、千斤顶抬升桥面和静压注浆加固处理。

2．路床下卧地层存在不良地质条件的原因。路床下卧地层不良地质条件对路面的破坏是间接的，但后果也严重。设计和施工往往仅在动应力影响深度范围内考虑工程地质条件。业主或承包商为减少投资而压缩工程地质勘探费用，工程地质勘察工作量不足，只重视桥址勘察未查明不良工程地质条件影响的范围，还有勘察单位资质过低或低价承揽工程地质勘察项目，工程质量低劣等情况，疏忽了不良地质作用的存在。

二、综合治理方法

（一）砼路面质量问题的处理方法

如果路面平整，路面砼产生裂隙、裂缝并不大，呈放射或网状。通过外表观察，砼路面破损成碎块状属于路面砼施工的质量问题，这种情况一般通过静压注浆，一方面浆液向裂隙渗透，置换裂隙中的水和空气，填补裂隙空腔；另一方面浆液填满砼板底碎石垫层空隙，经固结以后，路面砼板与碎石层连成一体，相当于增加砼路面的厚度而提高整体强度，达到改善路面质量的目的。

（二）砼路面沉降造成破损的处理方法

路面下沉范围不大，裂痕、裂缝比较集中，属于路基不均匀沉降所至；如果路面下沉比较深，横向断裂且裂缝比较大甚至形成错台，说明该路段路基变形大，路床很可能存在不良地质条件。砼路面沉降造成破损应按以下步骤处理：

1．工程地质勘察。通过钻探取芯和原位测试等手段，查明路基和路床不良地质现象的位置，深度及规模，以便有针对性进行处理。

2．砼路面下卧软弱层的处理。处理目的是提高路基土体的力学强度和稳定性，抬升路面复位，一般分两步进行：（1）压力注浆。压力注浆是通过浆液在处理层土体中渗透扩散，挤压、密实，抬升路面地基土体至原貌，并与路面砼结合成一体，这一阶段的注浆压力是比较大的，为防止浆液向路板底脱空部位渗透，过早地抬动路面而处理层未得加固的现象，注浆深度应在处理层底板以下0.5m，并固结孔底，使浆液从底部逐步向上挤压，直到路面砼面抬动即达到阶段注浆目的。（2）路面砼板抬升复位。本阶段要求路面均匀抬升，防止局部压力过大造成砼板破裂，应采用螺杆千斤顶和静压注浆相结合，即在抬升复位的范围分段布置安装多个螺杆千斤顶组合器具密封于孔口。采用循环式注浆，通过注浆回流管控制压力从小到大逐步升压同时操作螺杆千斤顶，以达到抬升的目的。压浆与千斤顶同步抬升路面效果较好，但组合器具加工和操作工艺复杂。

3．路床不良地质作用的处理。采用钻探取芯进入溶洞（槽）裂隙发育层底板1m，下注浆管至距孔底0.1～0.2m进行注浆，使浆液充填和渗透到溶洞（槽）及裂隙之中，经固结后形成一道水泥结石堵水墙，隔断路基与地下水的水力联系，使地基不受地下水运动的影响，确保路床和路基的永久稳定。为防止注浆过程中浆液受地下水运动的影响，浆液无效扩散造成浪费，宜配制速凝浆液或采用间歇注浆方法进行。路床以上的加固处理及路面抬升等方法与上面的方法相同。

三、工程实例

（一）工程概况

G324线岑溪至罗定二级公路为混凝土路面，投入使用后K1297+550至K1303+219路段有8处砼路面沉降，影响行车安全。由梧州公路局委托我公司进行复位加固，经现场考察论证，选择K1297+550路段进行前期试验性施工，以检验自行设计加工制造压浆千斤顶组合器具的实用性和施工技术参数的合理性，并通过实践取得更合理的技术参数和有效施工的方法。

（二）路面沉降破损情况

沉降段（K1297+548~K1297+576）位于广西岑溪市丹竹镇以西约2km的冲沟地段，下沉路段长28m，其中K1297+558~564段最大沉降量为80mm，砼路破损不大，只是沉降最大段两端路面伸缩缝断裂，裂缝宽约8～10mm有错抬现象，局部砼路面有裂痕，汽车经过跳动厉害，需慢行通过。

（三）工程地质条件

为查清路面沉降原因，施工前布置勘探孔3个，以了解该段路基岩土层的岩性、结构、厚度、分布特征及路基土层是否存在软弱夹层，土洞等不良地质现象，经勘察自上而下路基岩土层结构如下：（1）素填土（Qml）：顶部为砼及沥青碎石层，厚度0.60m，下部为亚粘土夹碎石组成，厚度3.10～3.60m，压实不均匀，一般呈可塑~软塑状，标贯试验校正后击数5.0～5.7击，容许承载力约150kPa，其中2号孔段（沉降最大处）孔深1.80～4.20m，呈软塑~流塑状，标贯击数1击，容许承载力60kPa。（2）耕植土（Qpd）：褐黄色，含有机质，结构松软，呈可塑状，埋深3.70～4.20m，层厚0.60～0.70m。（3）含角砾粘土（Qdl+el）：褐黑色，结构松散，一般呈可塑状，埋深4.00～4.80m，标贯击数为4.8～11.7击，容许承载力为141～297kPa。（4）强～弱风化砂岩（E1-2）：紫红色，粗粒结构，厚层状构造，岩芯呈柱状及碎块状，断面新鲜，一般为弱风化，ZK3号孔上部为强风化。埋深6.40～8.30m，揭露厚度1.90～5.70m，容许承载力强风化为500kPa，弱风化为1500kPa。路面沉降量最大处位于冲沟中心部位，路基受地表（下）水长期浸泡变软（局部路基呈软塑~流塑状），导致路面沉降。

（四）技术要求

（1）采用水准仪测量路面，每2m测量一个点并绘制剖面图，确定路面的沉降量。（2）路面抬升量在抬升48mm的基础上，尽量抬升复位。（3）路面复位后使用一年纵向顺适、无下沉现象。（4）按公路养路有关规范，砼路面平整度误差在4mm（如原路面砼施工未达到要求不在此限）。

（五）施工技术

根据场地工程地质条件及路面沉降特征，本工程采用机械抬动和静压注浆方法相结合施工。（1）千斤顶（抬动支点）的平面布置。从沉降最大位置开始，逐步向两端延伸，横向伸缩缝两侧布置2排千斤顶，支距1.20m，排距2.40m，或根据施工中的具体情况布置。（2）支点的施工，钻孔孔径130mm，钻至基岩面，成孔后灌入混凝土，待强度达到70%后安装千斤顶。（3）抬动路面。在千斤顶抬动路面同时注入纯水泥浆，在注浆前各支点的回流阀打开以便排水、排气，浆液溢出时关闭回流阀，留最后一个回流阀给浆液通过以控制循环注浆压力。注浆压力根据千斤顶受力情况和路面抬升量分级控制，当路面抬升量达到每级预定抬升量时，闭浆1h后拆卸千斤顶。（4）静压注浆。采用双液注浆法，材料选用P.032.5MPa普硅水泥，外掺剂为水玻璃，掺入量为体积比1/3，注浆深度一般4.20～4.50m，应超过汽车动应力竖向影响范围并结合工程地质特征控制。在注浆过程中，沿道路方向每2m建立一个观测点，用水准仪监控，并做好记录。

（六）注浆效果

（1）路面抬升复位。本次加固复位范围为20m×9m（长×宽），里程为K1297+548～576，其中路面沉降量最大K1297+561点抬升量为右肩76mm，路中线62mm，左肩60mm，纵向各点按原沉降量渐次抬升，加固复位后，路面裂缝重合平整；K1297+561～550路段坡度近似于零，K1297+561～576路段坡度为+4‰，与公路竣工资料坡度值基本相符。纵向坡度顺延，经梧州公路局组织有关工程技术单位验收，认为本工程施工效果抬升均超过预定的数值（48mm），评价较好。（2）稳定性好。深部静压注浆使水泥浆液在土体中通过渗透，充填扩展、挤密固化形成复合整体，水泥浆在渗透过程也是水泥浆分散析水过程，水泥浆通过沉淀收缩导致水泥砼路面底板与路基顶板出现脱层或分离现象。加强了地基与路面砼固结的整体性，使路基和路面的稳定性和可靠性得到保证。（3）竣工后检测。竣工后，投入使用60天，进行检测，路面回落值为2～5mm，基本稳定。投入使用一年后，由梧州公路局测量回落值保持不变。

四、结语

通过本工程施工，证明采用机械和注浆相结合，加固复位砼路面的方法是行之有效的，其方法与技术为砼路面沉降复位和砼路面破损的加固修复提供了广阔前景，其主要优点是：（1）设备简单，易于操作，工期短。（2）施工与公路运行同步，不影响公路正常使用。（3）治标、治本，在恢复路面的同时，路基得到了加固，经处理稳定后，路面不再发生沉降。

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