水稳裂缝分析

西滨路与新阳大桥接线互通立交工程

方案申请批复单

承包单位：宁波交通工程建设单位有限公司合同号：

NC匝道5%水稳裂缝处理方案

一、情况说明

新建NC匝道是一条西滨路右转新阳大桥的匝道，全长436.341m，匝道宽9.0m，在原西滨路老路上建成。NC匝道路面结构层从上到下依次为4cm SMA-13 + 5cm AC-16 + 7cm AC-25 + 25cm 5%水稳+ 20cm 3%水稳+ 15cm 级配碎石；NC匝道路基中包括雨水保护、电力保护、电信保护等工程。

NC匝道路面结构层

2015年11月15日~11月16日，NC匝道5%水稳摊铺完成，采用土工布覆盖方式养生，养生结束后外观检查时发现，位于0+180处出现一条宽度为1~4mm通常裂缝，其他地方外观平整、密室，符合验收要求。

2016年2月24日节后复工，例行检查时发现NC匝道5%水稳出现裂缝，共5条裂缝，裂缝情况如下：

二、原因分析

裂缝不仅降低了基层的刚度和结板性，还容易将裂缝反射到面层致使路面开裂，影响行车速度和安全，降低了路面的使用性能。因此，对水稳基层裂缝的产生原因

进行分析并提出防治措施具有重要意义。

基层裂缝的危害有二个方面：一是降低基层的整体强度，二是发展后会形成反射裂缝，使沥青砼路面相应出现有规则的横向裂缝、起拱。出现第二种情况后，若

不及时处理，雨水从裂缝内向下渗透，沥青砼和基层裂缝缝隙处充满自由水，在车

辆荷载反复冲击下，就会使沥青砼中粘附在碎石表面的沥青剥离，基层的细集料形

成灰浆被挤压出路面，沥青砼路面出现坑洞、碎裂、松散，造成沥青砼路面早期破

损，影响使用寿命。

理论上，主要有以下几点原因会造成水稳裂缝：

1．1干缩性裂缝

干缩性裂缝的情况分为二种，一是水泥稳定碎石压实成型到正常养护期（一般为7天）的干缩；二是养护期满后到施工沥青封层或透层、摊铺沥青砼面层这段时

间的干缩。其机理基本上是一样的，只是其损害的程度有所不同。水泥稳定碎石压

实成型到正常养护期（一般为7天）期间，由于混合料本身拌和、养护时用水，水

分蒸发以及混合料内部水化作用而发生的毛细管作用、分子间吸附作用力和碳化收

缩作用等，引起基层混合料体积在一定程度趋于减小而收缩，出现拉裂的现象。如

果这段时间天气正常，气温没有太大变化，混合料（基层）从最佳含水量到较干燥

的干缩过程可称之为“一次性的干缩”，其产生的裂缝是有限的。

从基层养护期满后到施工沥青封层或透层、摊铺沥青砼面层之间，如果这段时间间隔较长，自然天气有多变（出现雨天和晴天交替），基层料从“较干燥→饱水

状态→较干燥→饱水状态”反复循环作用，水分反复的“蒸发、饱和、蒸发、饱和”，

多次重复干缩过程，必然会使基层出现较严重的拉裂现象，积少成多，在薄弱地方

就表现为裂缝，这种破坏在多雨的南方夏天特别明显。这就是《公路路面基层施工

技术规范》JTJ034-2000制定3.6.9“养生期结束后，如其上为沥青面层，应先清扫基层，立即喷洒透层或粘层沥青”、“在清扫干净的基层上，也可先做下封层，以防

止基层干缩开裂”的规定原因之一。

1．2荷载性裂缝

这种裂缝往往出现在车道上，裂缝在主车道上，并向超车道上或路肩延伸，一般裂缝宽度较小，在1mm左右，有的还会出现多个裂缝交叉现象。

荷载裂缝一般出现在营运期间，由于基层施工成型后表面的不均匀性，使的基层底部存在着损伤或裂缝。根据受力特点，沥青层底受压，基层是受拉的，在基层受拉时裂缝就会逐渐向上扩展，最终形成基层荷载性开裂。基层在使用后期也易形成疲劳裂缝，这种也属于荷载裂缝，这中缝很容易形成支缝，长时间不处理就会导致基层松散，强度降低，最后出现坑洞。

1.3温缩性裂缝

也就是热胀冷缩产生的裂缝。万物都具有热胀冷缩的性质，水泥稳定碎石基层属半刚性体，它也不会例外。大家都知道，在水泥路面设计和施工中，设置伸缩缝的做法规范中已有明确的规定，并且在施工和实际中得到了广泛的应用，取得了显著的成效。但长期以来，在沥青砼路面设计规范或施工技术规范中却没有提出来，因而极少有人试用过。

水泥无机结合料内部的不同矿物颗粒组成的固相、液相和气相体，在温差作用中必然会使其产生热胀冷缩的体积变化，从而引起温缩性裂缝。

对于半刚性基层而言，其裂缝的产生主要有以下几种原因：1）路基回填和土路床产生不均匀沉降反射到基层产生裂缝：做路基和土路床时，如果不严加管理，经常会出现超挖和开挖不到位的情况，这就会导致土方回填之后不能满足基础承载力。另外，回填土的含水量、土体的塑性、松铺系数、碾压便数、压实度、平整度、机械的组合等，如果不能到达合理的要求，会导致后续路基会出现不均匀沉降，甚至是大面积的塌陷。这些凹陷反射到水稳基层，使其拉裂。2）上部荷载使其产生裂缝：水泥稳定基层是半刚性路面结构，只有2.5～3Mpa的强度。在水稳处于养生期时开放交通，会由于水分子与水泥的固化反应未完全即遭到外力的破坏而非常容易使水稳产生裂缝。即便是养生结束，如果未铺筑面层就大量的通行重载车，也会使板体无法抵抗上部的压应力而产生拉裂。3）水分子减少产生的干缩性裂缝：干缩性裂缝指水泥稳定碎石在干燥空气中硬化时，随着水分减少体积收缩变形而产生的较为均匀的裂缝。水稳基层多在一年中温度较高的月份铺筑，这样会加快矿料本身水分和洒水养生水分的散失，这就导致了毛细管现象的发生，使水稳有收缩的趋

势，进而产生裂缝。此外，分子间的吸附作用和碳化收缩作用都会使水稳的体积趋于缩小。但这些因素相对有限。水稳摊铺结束后，天气会经历阴、雨、晴的转换，水稳也会重复出现“饱水-干燥-饱水”的循环，这种循环也就是干缩的循环。在薄弱的位置就会产生应力集中现象使水稳拉裂。4）基层热胀冷缩产生的温缩性裂缝：也就是热胀冷缩产生的裂缝。热胀冷缩是自然界最普遍的现象之一，水稳基层当然也不例外。在混合料硬化初期，水泥水化放出较多的热量，但散热较慢，因此其内部温度较高，使内部体积膨胀。而外部如遇气温急剧降低则冷却收缩，内胀外缩相互制约，产生较大的应力。一旦应力超过其极限抗弯拉强度，将产生温缩裂缝。温缩裂缝多数是横向分布。

三、处理措施

基层顶面出现裂缝后，首先将较大的裂缝切缝，填灌沥青胶，对较小的裂纹，直接铺上土工格栅。土工格栅具有抗老化、耐高温、强度高、单面烧毛等特点。施工前应在基层顶上先洒布粘层油，用量约0.7～1.1kg/m2，再铺土工格栅，施工车辆不得在土工格栅表面转弯。最后再洒布一次粘层油，用量约为0.5～0.6kg/m2，尔后方可摊铺沥青砼面层。用这种方法处理基层反射裂缝是目前较为有效的解决方法。

1. 对微弱裂缝NC0+086、NC0+170，采取如下办法处理：铺沥青面层之前，首

先对裂缝两侧20cm范围进行清扫、吹尘和清洗；其次在裂缝两侧各10cm范围内，按0.3kg/m2沥青用量喷洒PC-2乳化沥青封缝；再沿裂缝为中心两侧各0.5m范围铺设玻纤格珊，并用铁钉固定。尽量缩短施工间隔，尽快完成上基层，洒透层油，以免基层经过长时间阳光暴晒后，产生干缩裂缝。

2. 对裂缝NC0+257、NC0+120，采取如下办法：首先对裂缝两侧60cm范围进

行清扫、吹尘和清洗；其次顺着裂缝人工凿开15cm宽和8cm深的沟缝，清理并用风机吹干净裂缝；浇筑C25砼至平整；再沿砼与水稳之间接缝灌注乳化沥青，以新浇筑砼为中心两侧各0. 5m范围铺设玻纤格栅，并用铁钉固定。处理完成后尽快铺筑沥青面层。

四、经验总结

1 铺筑前的准备

在铺筑水稳基层之前要保证底基层的平整度，将底基层清扫干净并洒水使其充分湿润，这样在铺筑水稳后会减小摩擦阻力，从而减小摩阻产生的拉应力，防止拉裂。洒水还可以补充蒸发所带来的水分散失，能够保证有足够的水分子与水泥的