济宁市任城区交通运输和港航局 山东济宁 272000
摘 要：半刚性基层是采用水硬性材料（又称无机结合料）稳定的各种集料和土类，具有一定强度和厚度的路面基层结构，在半刚性基层上铺筑一定厚度的沥青混合料面层的结构称为半刚性基层沥青路面。半刚性基层沥青路面具有强度和刚度较高、路面平整度好、噪音低、行车舒适、易于就地取材、施工工艺简单、使用周期长、工程投资较低、养护维修方便等优点，因此在国内外公路建设中得到广泛应用。但随着公路使用期限的延长，路面裂缝不断增加和发展，如果对路面裂缝不及时分析其形成原因并采取有效方法进行处治，公路的通行能力将会不断下降，使用期限将会不断缩短，投资效益将会不断降低，公路交通建设行业的形象将会受到损害。
关键词：半刚性基层；沥青路面开裂；影响因素；防治措施
1.影响因素
由于半刚性基层沥青路面及组成材料自身固有的特性，开裂几乎是不可避免的。分析其裂缝形成过程，大致分为初期收缩裂缝、中期内应力裂缝、后期载荷外力裂缝3个阶段。导致开裂的因素主要有材料特性、车辆载荷与路面结构设计、路基强度及其均匀性、底基层强度及其均匀性、自然环境等。
1.1 材料特性
目前半刚性路面常使用的主要材料有未筛分级配碎石、未筛分河滩砂砾、425＃水泥和沥青。
I）未筛分级配碎石。未筛分级配碎石是经过爆破开炸进行二次破碎，不需用碎石机轧制，仅用人工适当加工其级配 和压碎值即达到规范要求的石料。使用未筛分级配碎石作水泥稳定基层时 ，粗细料集中现象造成结构层强度不均匀，粗集料集中部位强度高，细集料集中部位强度低，在内应力或载荷作用下水泥稳定基层从强度较低断面开裂。
2）未筛分河滩砂砾。未筛分河滩砂砾是由破碎的岩石经过河水长期冲刷至较平地段堆集而成 ，不需要用碎石机轧制，仅用人工适当清捡，其级配和压碎值即达到规范要求的石料。河滩砂强度高、含泥量少、塑性指数小，它同未筛分级配碎石一样，容易产生粗细集料集中现象，造成结构层强度不均匀。
3）水泥。水泥是产生初期收缩裂缝的主要因素之一，水泥中影响收缩程度的主要因素是水泥的性质和剂量。 凝结时间快、初期强度较高的水泥产生的收缩应变较大，水泥剂量大收缩裂缝也随之增多。
4 ）沥青。就沥青碎石本身而言，只存在沥青加热或拌合温度过高时可使沥青发生老化后产生龟裂、松散、跳渣等早期病害。
I.2车辆载荷与路面结构设计
路面设计从确保工程质量、降低工程造价、施工工艺简单的原则出发，主要考虑承载能力、耐久性、舒适性、安全性。 路面应满足在使用期内进行一次恢复路表功能的维修罩面，其各项性能即可正常延续到设计使用期末的要求。设计中需处理好2 方面的问题：I)设计理论与实际存在差异 2 ）设计累计当量轴次与实际载荷存在差异。
I.3 路基强度及其均匀性
由于施工中对深层地质土质掌握不准 ，对水文气象分析估计不足，对原地面处理不当 ，对软土地段处理不彻底，对路堤填筑工艺控制不严 ，特别是路床以下80厘米的土质差、压实度低，导致路基不均匀下沉，路基不均匀下沉必然造成路面开裂。
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1.4 底基层强度及其均匀性
当使用未筛分级配碎石和河滩砂砾作路面底基层时，由于其级配的不稳定性和超粒径特性，在施工过程中容 易造成粗、细料集中现象，粗料集中的部位强度高，反之强度低；其次，当级配碎石底基层作为过渡式路面时，经过雨季行车碾压 后部分地段变形翻浆，加上边坡坍方污染，雨季过后大部分地段变成了泥结碎石，排水能力降低，路基强度降低 ，弯沉值变异系数增大，由于路基强度不均匀反射，使路基强度低的部位底基层强度较低，路基强度高的部位底基层强度较高。由于以上原因，使水泥稳定基层形成相对无限连续简支板受力体系，在车辆载荷作用下水泥稳定层发生断裂。
2.防治措施
2.1提高路基稳定性及其强度
路基要具有足够的强度、整体稳定性，否则将产生不均匀沉降，使路面发生开裂。因此，必须采取有效措施处理好影响路基稳定性和强度的关键环节，最大限度地减少路基施工后沉降。
1)选线和设计
公路选线应充分考虑地形地貌、地质土质的特殊情况，尽量避开滑坡、断层、软基等不良地质土质地段。山岭区高填深挖地段要做好边坡防护和迎送水设计。平原微丘区农田网地段的路堤要有足够的填筑高度，一般情况下路床应高于地面1米以上。软基地段要以钻探资料为依据进行设计，施工要方便、处理要彻底。对粉砂土、高液限粘土、膨胀土等不良土质在设计时要考虑进行彻底换填。
2 ）原地基处理
原地基处理中软地基处理是个重点问题，如果软土结构比较复杂，可采用土工布、碎石桩、砂桩、塑料排水板等方法进行处理。
3）路基填筑
路基强度主要是在填筑过程中形成的 必须严格控制路基的填筑工艺，确保路基强度。压实度是反映路基强度的重要指标，施工中必须严格检测控制，使其达到规定值。
4）处理地下渗水。
降低地下水位是提高路基强度的重要措施，当开挖路基后有地下水渗出时，对分散水源要设置纵横向网状盲沟，对上边坡渗水宜设置腹式盲沟，土质地段盲沟深度应低于路床 80 cm, 石质地段应低于路床 40 cm。盲沟可采用片石或碎石，顶面用土工布覆盖，洞口送到稳定无干扰的地方，保证流水畅通。
2.2合理确定路面结构及其厚度
合理的路面结构组成以及合理的路面结构厚度，要通过对路基弯沉、回弹模量等强度指标进行检测评判，结合土质类型、潮湿程度、地下水位、车辆载荷等因素进行综合分析。
1）路面结构
从确保质量、方便施工、节约投资的原则出发，一般采用3层结构，即底基层、基层、面层。实践证明，在半刚性基层上面加铺 10-15 cm 的级配碎石联结层，是消除或减轻反射裂缝经济、合理的措施。
2 ）路面结构厚度
在确定路面结构厚度时要以车辆载荷和路基强度为主要依据。
①车辆载荷 。据调查，大型车辆逐步增多，超载车辆十分普遍，重车的轴载大小和作用次数是导致路面发生结构性破坏的主要因素，因此，路面设计应考虑车辆超载大小、车辆冲击力 、车辆制动力 ，确保路面具有足够的承载力 ，避免水泥稳定基层在车辆载荷作用下产生早期结构性破坏。
②结构厚度。一般情况下，路基完工后实测弯沉值和回弹模量与设计值差异很大，因此，必须根据实测结果结合实际水文地质情况重新计算和确定路面结构层厚度。在计算水稳基层厚度时，弯沉值应取较大值，回弹模量应取较小值。要 使其铺筑后 30 d 任意 200 m 的计算代表弯沉值小于路表设计弯沉值。
2.3严格控制施工工艺
在施工过程中要严格控制各分项工程的施工工艺，特别是关键环节的施工工艺，可以避免或减少裂缝的发生。
2.4加铺沥青贯入式联结层
水泥稳定基层裂缝较多地段可铺沥青贯人式联结层，用于防止裂缝辐射到路表，沥青贯人式联结层孔隙率大、结构松散、应变系数较大，可以吸收和消化半刚性基层的上传应力和应变，避免或减少半刚性基层的反射裂缝。
2.5用土工合成材料和铁丝处理横向裂缝
用土工合成材料和铁丝对沥青路面进行加筋，提高沥青路面结构层对裂缝 的抑制能力，减少剪切破坏造成的反射裂缝的数量，延缓了反射裂缝的产生，减少沥青路面车辙，从而延长了沥青路面结构层的疲劳寿命。
论文作者:张文敏,谢云锋
论文发表刊物:《科技中国》2016年12期
论文发表时间:2017/3/16
标签：路基论文; 路面论文; 强度论文; 基层论文; 裂缝论文; 碎石论文; 载荷论文; 《科技中国》2016年12期论文;