摘要： 城市道路改扩建中，需重新埋设雨污水管道，而在管道基坑开挖过程中，导致邻近水泥混凝土路面板块间产生纵向开裂和路表沉降。基坑开挖与水泥混凝土板间纵向张开到底存有何种对应关系，以及基坑开挖对水泥混凝土板纵向接缝张开作用机理进行分析。再结合工程实际情况，提出基坑开挖过程防止邻近路面板间纵向开裂的措施，以及提出板间纵向张开后具体处置措施和施工要点。
关键词：基坑 裂缝 处置措施 施工要点
在城市道路改扩建过程中，经常会遇到埋设雨污水管道，管道施工需进行基坑开挖，而在基坑开挖过程中，往往会造成邻近路面板块间的纵向开裂和路基沉降，如果纵向张开未及时处置，在雨水的浸泡下直接影响到路面结构的整体稳定性，也就大大降低了道路的整体性和路用寿命。
如何确认基坑开挖与水泥混凝土路面纵向张开的直接对应关系，在基坑开挖过程中又该采取什么样的措施防止邻近路面开裂，若施工原因造成路面板间纵向开裂又该如何处置。
1 路面产生裂缝的原因
水泥混凝土路面板的最薄弱的部位是接缝，板间接缝处往往容易出现裂缝、错台、唧泥、脱空、破碎等病害现象，其会影响到水泥混凝土路面的使用质量，若在旧混凝土板上加铺沥青混凝土，处置不当会造成沥青路面产生纵、横向裂缝，从而影响“白加黑”路面的使用质量和行车舒适性，甚至有些路面还未交工，水泥混凝土板间接缝处产生的裂缝反射至沥青面层，造成沥青路面产生纵横向裂缝，情况严重的会产生龟裂，从而影响路面的使用质量而未能交工。水泥混凝土路面产生接缝类病害的种类和原因较多。本文主要研究改扩建项目水泥混凝土路面非荷载、非温度原因造成的纵向接缝张开的形成原因。纵向接缝张开是因为接缝密封材料失去效果，接缝密封材料失效是引起接缝类损坏的主要原因，接缝密封材料是否失效最直接的两个因素是接缝张开量的大小和填缝料的性能。
2 基坑开挖对水泥混凝土板纵向接缝张开作用机理分析
2.1 基坑开挖对水泥混凝土板纵向接缝张开作用机理
基坑在施工开挖过程中会造成水泥混凝土路面各结构层中产生水平拉应力，导致整个水泥混凝土路面结构中的最薄弱位置处产生应力集中现象，而水泥混凝土路面最薄弱位置是接缝，在荷载的作用力下导致实际水平拉应力α实际>水泥混凝土板间的容许拉应力α容许，从而引起水泥混凝土路面结构层内最薄弱位置处产生较大的拉应变，慢慢引起水泥混凝土板间纵向张开。主要是基坑外侧的土体逐渐变向基坑内侧滑移的趋势，此又导致水泥混凝土路面结构内的应力进行重新分布，最后逐步在水泥混凝土路面结构中最薄弱位置处形成应力集中现象。
2.2 基坑距离道路远近对路面结构层应力应变的影响
要施工的基坑开挖离道路的距离远近不同会导致水泥混凝土路面结构的受力亦会不同，当基坑与道路之间的距离越近，水泥混凝土路面结构受到的水平拉应力越大，反之，当基坑与道路之间的距离越远，水泥混凝土路面结构受到的水平拉应力越小。
基坑距离路面结构的位置不同，在水泥混凝土板间产生的纵向张开宽度亦不同。当道路距离基坑位置最近，产生的水泥混凝土板间纵向张开宽度最大。而当基坑距离路面25m位置时，产生的纵向张开宽度数值最小。如图1所示。
图1水泥混凝土板间纵向张开宽度随基坑位置变化曲线图
由于基坑开挖后导致基坑内的土体应力得到了较大的释放，导致失去了原有的土体平衡状态，围护结构背后的土体移位导致水泥混凝土路面结构也产生位移，尤其是水泥混凝土路面基层产生失稳，进而在路面结构最薄弱处产生板间纵向张开。
3 工程验证
3.1 现状描述
花都某省道进行道路改造，在距离道路1m处进行纵向雨污水管道基坑开挖，如图2所示。根据现场观察，在开挖过程中，现状道路水泥混凝土单块板未出现开裂，板块整体性较好，仅发现已有旧水泥混凝土路面在第二车道板块与第三车道板块（靠近基坑位置）间出现纵向开裂，局部板块出现错台情况。板间纵向张开裂缝随着开挖时间和深度呈现不断变大的趋势。
根据图3可知，板间纵向张开裂缝较宽，裂缝达到3cm多，必然路面结构基层也出现纵向开裂情况才会导致面层板产生开裂。但根据现场观察，未发现现状路基产生裂缝。还发现，既有水泥混凝土路面部分路段的板间未设置横向拉杆产生的板间纵向张开裂缝宽度明显大于设有横向拉杆的水泥混凝土路面。
3.2 基坑开挖过程防止邻近路面板间纵向开裂的措施
在基坑围护结构施工完成之后，随着施工逐步将基坑内的土体挖除，支护结构在其背侧土压力和支撑轴力的作用下逐渐产生变形，支护结构的变形又导致其背后土体逐渐产生位移变形，引起水泥混凝土路面结构最薄弱处产生位移。这是基坑开挖后造成水泥混凝土路面板间产生纵向张开的主要原因。在基坑开挖过程中如何采取措施防止其邻近水泥混凝土路面板间的纵向张开，可以采取以下措施防止水泥混凝土板间纵向张开：（1）采取刚度较大的地下连续结构；（2）对基坑采取分段分层的开挖方式，支护结构要设置好纵、横向支撑；（3）对基坑底部的土体进行坑外注浆等加固措施；（4）增加围护结构的入土深度，以及增设墙外围幕；（5）尽量缩短基坑的施工工期；（6）尽量避免或减少邻近基坑坡顶位置处的动载和静载。
另外，在基坑开挖过程中，通过加强对基坑周围地表的沉降监测和路面位移和变形观测，通过调整设计参数，优化施工工艺，加强施工管理等方法，也能有效的控制基坑开挖造成地表沉降变形和水泥混凝土路面结构板间纵向张开。
3.3 板间纵向张开后具体处置措施和施工要点
由于影响基坑的施工和管理因素很多，例如施工管理不善。无论是施工还是管理环节出现问题，都可能会导致基坑开挖过程中造成水泥混凝土路面板间纵向开裂。当不可控因素造成水泥混凝土板间纵向开裂时，如何对路面开裂进行处置。一旦路面产生纵向开裂，应及时进行对裂缝修复，避免雨水通过缝隙渗入路面结构基层破坏路面整体强度。
1、处置措施
旧路面纵缝：根据张开宽度采用如下处理方式：
（1）对于张开宽度在 10mm 以下，通过采用加热填缝料聚氯乙烯胶泥进行填封。清理纵向张开的缝后将聚氯乙烯胶泥灌入缝隙进行填封。施工时将聚氯乙烯胶泥加热至灌入温度，灌入温度为130℃～140℃。加热聚氯乙烯胶泥应采取间接加热法，不得直接进行加热，避免聚氯乙烯胶泥加热后发生焦化变质，间接加热法是在双层锅中进行预热，并在两层锅之间敷设石蜡或高温机油等作温度传导介质，达到灌入温度后，将杂物过滤清除。灌缝采用填缝机进行施工，等冷却后接缝材料便可成型；
（2）对于张开宽度在 10～30mm，采用乳化沥青砂进行填封；
（3）对于张开宽度在 30mm 以上，考虑到旧路面厚度达 26cm，所以采用在上基层顶填充 20cm 厚 C40 砼，再在 C40 砼上面采用 6cm 厚改性 AC-13 填充与旧路面平齐，如图4所示。
2、纵向张开裂缝施工要点
1）纵向张开裂缝维修处置原则：
（1）先将张开的裂缝中的旧填缝料和杂物进行清除干净，采用鼓风机吹干净缝内灰尘。
（2）采用填缝机将填缝料灌入张开裂缝内，填缝料将张开裂缝填灌饱满，并使其与缝壁粘结良好。
（3）当将填缝料采用加热方式进行填充时，必须将填缝料加热至灌入
温度；当将填缝料采用常温方式进行填充时，无须对填缝料进行加热。
2）清缝
（1）首先采用切缝机沿着张开裂缝的两侧（填缝料与混凝土的粘结面）各进行切割一次。
（2）切割时辅以高压水枪清洗机冲洗走切割时产生的水泥浆，再用高压空气吹清除缝内积水和杂物。
（3）严格控制切割宽度，既要切除旧接缝料，又不能把张开缝隙切割的过大，基本控制在每边在 0.5mm 左右；当裂缝为假缝时，切割的深度控制在（1/4～1/3）hcm 之间，当裂缝为贯穿缝时，应全部清理杂物。
3）灌缝
（1）在灌聚氯乙烯胶泥胶前，首先采用用手提式 650 W 高压吹尘器，配合油灰刀、铁钩、刷缝机等工具将裂缝清理干净，确保缝内干燥无杂物。
（2）材料搅拌采用专用慢速搅拌机（1000W，350 转/ min），搅拌时间大约在 10～15 min。在1小时内用完搅拌好的材料。
（3）灌缝时按先灌纵向裂缝，再灌横向裂缝的原则实施。
（4）待灌缝后的填缝料固化后才可以开放交通，填缝料固化一般需要3h，也就是灌缝3个小时后可以开放交通。
4）接缝修补施工质量评定
（1）填缝后的填缝料做到密实、饱满、均匀、平整。
（2）填缝料与接缝内侧壁做到结合牢固，没有漏灌的路段和部位。
（3）填缝后的填缝料不得出现出现老化现象，而且不能出现密水性差，被砂石土填塞的情况。
（4）修补填充好后接缝，不得出现细微裂缝。
（5）接缝碎裂病害经修补后，碎裂应基本消除。
（6）抗渗水检测：标准渗水试验中，接缝修补处应基本不渗水。检测方法可参《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）对抗渗能力的要求对接缝渗水能力进行测试。
4 结论
1、当基坑开挖深度越大时，由此引起水泥混凝土路面结构各层产生的拉应力相应也变大，从而容易引起路面结构中最薄弱部位产生应力集中现象，进一步导致水泥混凝土路面产生板间纵向开裂。
2、当道路距离基坑越远时，水泥混凝土路面结构内部形成的附加应力就越小，进而对水泥混凝土路面板间产生纵向张开的可能性越小。
3、在基坑开挖阶段，及时对周边地表、路面的沉降、开裂及围护墙体位移实施重点监控。发现路面路表有沉降或路面产生开裂时，应及时采取有效措施，防止病害进一步扩大。另外，施工单位在基坑施工中要严格按照设计文件的要求和施工单位所确定的基坑施工方案进行实施，合理的安排基坑施工的各道工序，严格遵循“分段分层、先撑后挖、严禁乱挖” 的原则。
4、水泥混凝土板间纵向开裂后严格按照施工工艺实施，避免处置不当，造成加铺的沥青路面产生反射裂缝。
参考文献：
[1]《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 073.1-2001）；
[2]《公路水泥混凝土路面施工技术细则》（JTG/T F30-2014）；
[3]《公路水泥路面设计规范》（JTG D40-2011）；
[4]马春亭 基坑开挖对路面裂缝的影响分析［J］ 天津建设科技 第26卷第4期；
[5]陆 健 基坑开挖引起地表变形的原因分析［J］ 科技信息2009年36期。
李洪丙，198401，男，汉，青海乐都，学士，现从事公路工程管理工作
论文作者:李洪丙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/30
标签：基坑论文; 路面论文; 纵向论文; 混凝土论文; 水泥论文; 裂缝论文; 结构论文; 《基层建设》2018年第8期论文;