摘要：本文通过对北方低气温下沥青砼路面出现起拱、开裂等问题进行研究，经过研究分析，提出了在路面水稳基层施工过程中设置伸缩缝的处理办法及其必要性。
关键词：市政道路工程；胀缝；缩缝；沥青砼路面；水稳基层；伸缩缝设置；压力盒传感器
0 前言
在以往的水泥路面设计和施工过程中，设置伸缩缝的做法规范中已有明确规定，且在施工中得到了高度重视。然而，在沥青砼路面水稳基层施工中设置胀缝或缩缝很多地方基本上没有考虑，规范也没有明文规定。在温度变化的作用下，路面半刚性基层在没有设置胀缝或缩缝情况下会出现膨胀起拱及收缩开裂现象，造成沥青砼路面早期局部破坏的现象日趋严重，影响了行车的舒适和安全。随着我公路的发展，车辆荷载等级的提高，对柔性路面基层的要求也越来越高。因此，沥青砼路面基层设置胀缝或缩缝刻不容缓。
1 沥青路面起拱病害现象的观察
在北方低气温条件下施工水稳，存在较多弊端，最为严重的病害就是在夏季来临后，随着温度的生高水稳开始膨胀，导致油面隆起，破坏严重的路段隆起高度能到达15cm左右，严重的影像了车辆通行安全和舒适度。为此，如何预防北方低气温条件下水稳施工胀缝病害，是一个急需解决的重要问题之一。
2 病害分析
目前众多道路在建项目，路面基层基本上利用水泥稳定碎（砾）石结构，而且一般都设三层水稳即上、中、下层。由于按现在一般的沥青路面基层施工工艺，在基层充分饱水养生情况下会及时用乳化沥青进行下封，使其处于饱水状态，以保证基层强度。水泥稳定碎（砾）石基层属半刚性体，它具有热胀冷缩的性质，冬季施工的水稳，由于气温较低，材料的颗粒处于冷缩状态，在冬季时它是较为稳定的。随着夏季的到来，温度逐渐升高，水稳中的这些颗粒受热膨胀，结构内产生温度应力，即胀力，胀力超过临界值时，水稳基层横断面拱起造成破坏。反之，若夏季（或温度超过年平均气温）施工的水稳，由于结构内部受热充分膨胀，占有了充分的体积，到了冬季由于气温较低，原来膨胀的颗粒进行收缩，结构内产生收缩力，该力超过结构允许拉应力时，便产生横向收缩裂缝，造成路面的破坏。
3 水稳基层温度应变分析计算
根据对廊坊市政项目路面表层温度现场量测，最低温度为-12℃，最高温度（每天持续4小时以上）为30℃，施工时平均温度均在10℃左右，温度增加变化△T=20℃，温度减小变化△T=5℃；水泥含量为5.0，查表得水泥稳定砂砾温度胀缩系数αt=37.52×10-6/℃；
由温度应变εt=△l/l，αt=εt/△T；式中△l为温度变化△T时，长度为l的基层路段整体胀缩量。
计算出200m长的路面基层温度变化膨胀量△l=l*αt*△T=200m×37.52×10-6/℃×20℃=0.15m。
通过以上数据得知，当温度变化较大时，裂缝较为明显，在一定长度内会产生很大的胀缩量，这是致使路面破坏的主要原因，找到问题的根源后，项目通过在水稳基层设置伸缩缝，并在伸缩缝中埋入压力盒传感器来获取数据，根据数据波动，来核实理论知识的正确性，观察实施后的效果。
4 预防病害的措施及处理方法
4.1预防措施
水稳基层在冬季或气温低于年平均气温期间施工，水稳上基层宜设置胀缝，胀缝设置间距及缝宽可根据当地的温差变化大小通过上述公式进行计算确定，深度为该层水稳的厚度，并在伸缩缝位置放入压力盒传感器，通过数据变化观察沥青面层的隆起情况。填缝料宜用沥青填缝料或用细粒式断级配沥青砼填筑并夯实。在胀缝上横向贯通铺设一层自粘式玻璃纤维土工格栅，格栅宽度1.5m，沿胀缝中心对称布置。
4.2处理办法
通过研究决定，在路面起拱处采取设置胀缝的办法进行处理，具体方法及步骤如下（如图1、2所示）：
图1开挖断面
图2处理断面图
（１～２m），带线将油面横向进行切割，前后间距2m，切割后铲除油面。
4.2.1用风镐配合人工凿除上基层，基层凿除面保持垂直，并清扫干净。
4.2.2在两层水稳之间埋入压力盒传感器，并把信息传输线在路肩的位置穿出。
4.2.3对下基层洒粘层油，用油量为0.5—0.6Kg/m2。
4.2.4拌和材料规格为1.1—4.0cm碎石铺18cm厚，拌和并铺4cm沥青混合料封水层，分层人工摊铺，整体碾压。
4.2.5用18cm厚黑色碎石采用乳化沥青人工或拌和机拌和，4cm厚沥青混合料利用正在施工的中面层料。
4.2.6用摊铺机摊铺补平下面层，施工材料及要求同下面层，在施工前横缝处贴玻璃土工格栅。
4.2.7用摊铺机摊铺补平中面层，施工材料及要求同中面层，施工前在横缝处贴玻璃土工格栅。
4.3处理后的效果
在北方低气温条件下，通过对水稳基层设置胀缝的特殊处理方式，我们观察，在夏季时，路面并未有隆起现象，但通过压力盒传感器传输的数据得知，伸缩缝的位置水稳中面层有0.15m的变形量，水稳上面层有0.14的变形量。周围未发现路面隆起现象，而在未设置胀缝的路段通过压力盒传感器得到出的数据基本相同，各别路面位置出现了5～8cm隆起现象。
5 结语
由试验段和正常段对比得知，为了避免因温度变化而造成沥青砼路面的早期局部破坏，在北方低气温条件下施工水稳，现场应在施工过程中考虑到胀缝的设置问题，从而可以有效的避免因温度变化而产生对路面的破坏，达到保证路面使用寿命、确保路面行车舒适和安全的目的。
参考文献：
[1]《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40—2004
[2]《公路路面基层施工技术规范》JT/T F20-2015
[3]《路面设计原理与方法》人民交通出版社 邓学钧、黄晓明编著
[4]《公路工程质量通病防治指南》人民交通出版社 交通部公路司
[5]《压力盒传感器使用说明书》天津可安仪器科技有限公司
论文作者:李健,韩江伟,何利彬
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/2
标签：路面论文; 基层论文; 沥青论文; 伸缩缝论文; 温度论文; 面层论文; 气温论文; 《基层建设》2019年第25期论文;