公路工程施工中水稳基层裂缝的防治

0 引言

公路交通作为国民经济发展的基础设施，其建设质量直接关系到经济发展和社会稳定。水稳基层作为公路结构的关键承载层，对整体路面的稳定性和耐久性具有决定性影响。然而，水稳基层裂缝问题一直是困扰行业的技术难题，不仅降低路面结构的完整性和美观度，还会导致雨水渗透、路基软化，最终缩短公路使用寿命，增加维护成本。《公路路基施工技术规范》(JTG/T 3610-2019)对水稳基层施工提出了更高要求，亟需从材料、工艺和管理等多方面探索有效防治措施，以提高工程质量和经济效益。

1 水稳基层裂缝类型及成因分析

1.1 干缩裂缝

水稳基层施工过程中，随着水泥水化反应持续进行以及环境温度和湿度的变化，基层材料内部水分不断散失，导致材料体积逐渐收缩，而这种不均匀的收缩变形过程则是干缩裂缝形成的主要机理。当收缩应力累积到超过材料本身抗拉强度的临界点时，干缩裂缝便会形成。此类裂缝通常呈现横向、纵向或网状分布，裂缝宽度和深度各不相同，严重时甚至可贯穿整个基层厚度。特别值得注意的是，干缩裂缝边缘通常较为整齐，不会出现明显的位移变形情况，其宽度会随着龄期增长而逐渐稳定，深度则可能随着水分的进一步散失而不断加深。裂缝处极易积聚水分，加速路面材料损坏，严重影响基层整体强度，降低路面稳定性，从而缩短公路的使用寿命[1]。

1.2 温度裂缝

公路水稳基层温度裂缝形成的核心机理在于基层内外温度差异导致的热胀冷缩效应以及水泥水化热释放过程中产生的温度应力作用。水泥在硬化过程中释放的水化热使得基层内部温度急剧上升，而外部温度相对较低，形成内热外冷的温差效应，这种不均匀温度分布状态导致水稳基层内部产生显著的温度应力和收缩应力。尤其在水稳基层摊铺后的升温期和降温期，基层内部温度变化更为剧烈，更易引发温度裂缝。温度裂缝多发生在高温季节或夜间温度骤降时，由于基层材料热胀冷缩系数不同，内部应力分布受到显著影响，当这种应力超过材料抗拉强度时便形成裂缝。

1.3 网状裂缝

水稳基层网状裂缝的产生机制复杂且多因素协同作用，其典型表现为基层表面出现相互交织的不规则网格状裂纹，直接影响道路外观和结构稳定性。在材料组成方面，基层混合料级配不合理、粗细骨料比例失调、矿粉含量过高或粒径分布不均等因素，会导致混合料内部结构不均匀，形成应力集中区域，成为裂缝萌生的薄弱环节[2]。从施工工艺角度分析，拌和不充分、运输过程中的离析现象、摊铺不均匀以及碾压力度和遍数控制不当，都会导致基层内部存在密实度差异，进而在承受荷载时产生不均匀变形。此外，环境因素如温度急剧变化、湿度波动过大以及基础设计不足和重载交通反复作用等，都会促使网状裂缝的形成和扩展，使其从最初的细微裂纹逐渐发展为贯穿整个基层的结构性破损。

1.4 沉降裂缝

公路水稳基层沉降裂缝的形成机理与其他类型裂缝具有本质区别，主要源于路基整体稳定性不足而非水稳基层材料本身性能缺陷，这使得沉降裂缝防治工作具有特殊性和挑战性。当路基因地基软弱、压实不足或地下水位变化等原因发生不均匀下沉时，上部水稳基层无法适应这种变形，从而产生贯穿性的沉降裂缝。特别在高填方区、路堤与桥台衔接段以及软土地基路段，沉降裂缝问题尤为突出。施工过程中，若未严格遵循地基处理规范，忽视路基填筑分层要求，或未充分考虑季节性变化对地基强度的影响，均会加剧沉降裂缝的发生风险。沉降裂缝一旦形成，难以通过常规裂缝修复方法彻底解决，往往需要处理路基本身问题，其危害性和修复难度均高于其他类型裂缝，直接威胁行车安全和公路使用寿命。

2 水稳基层裂缝防治关键技术

2.1 原材料优化与合理储存

公路水稳基层材料选择与储存管理作为裂缝防治的首要环节，其技术要点在于精准把控原材料性能指标并构建科学储存体系，从源头上降低裂缝产生的风险。水泥材料选型需严格遵循强度等级与化学性能双重标准，优选P.O42.5 级普通硅酸盐水泥，控制其初凝时间不低于180 分钟，终凝时间不超过320 分钟，以确保施工操作时间充裕。水泥剂量应精确控制在 4.5% 以内，避免水化热过高引发温度裂缝。粗集料选用最大粒径不超过31.5mm的石灰岩破碎石子，确保其具备足够的力学强度和耐久性，同时严格限制碎石合成级配中小于 0.075mm的颗粒含量不得超过 3% ，有效减少干缩敏感性[3]。材料进场后建立分类储存制度，水泥储存于干燥通风的封闭仓库，防止受潮结块；碎石和砂料应分类堆放于硬化场地，表面覆盖防雨布，底部设置排水沟，有效隔离地面水分。储存区域应设置明显标识，实行先进先出原则，定期抽检储存材料性能变化，对超过保质期或受潮变质的材料及时更换，建立完整的材料质量追溯档案，确保每批次材料质量持续稳定。

2.2 混合料配制与拌和质量控制

水稳基层混合料配制与拌和过程作为裂缝防治的核心环节，必须以科学配比设计为基础，辅以精确拌和工艺控制，才能确保基层材料具备良好的抗裂性能。依据《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015），设计强度应达到 3.0MPa，模量达到 1000MPa的水稳混合料，其最佳配合比为水泥剂量25%-30%，粗集料 40%-50% ，细集料 15%-20% ，这种配比结构既满足强度要求又能有效控制收缩变形。拌和生产中采用间歇式拌和楼进行作业，设备产量应达到 200t/h 以上，确保连续供料。拌和过程严格监控各项技术参数：含水率误差控制在 ±0.5% 范围内，拌和时间精确控制在5-7 分钟，出料高度不超过2m。拌和设备运行前必须进行全面校准，特别是计量系统误差不得超过 ±1% ，保证各组分计量精准。混合料拌和均匀性评定采用四分法取样检测，不同部位强度差异系数不超过 10% 。针对不同季节气候特点，灵活调整混合料配比参数：夏季适当减少水泥用量并增加拌和水量，冬季则相应增加水泥用量并控制用水量，确保混合料在不同环境条件下均具备良好的施工性能和抗裂性能。拌和完成后立即进行实时质量检测，合格后方可进入下一道工序。

2.3 运输与摊铺施工技术

水稳基层混合料的运输与摊铺环节作为连接室内配制与现场成型的关键过程，其技术管控直接影响基层结构均匀性和稳定性，对裂缝防治具有决定性作用。混合料运输采用自卸汽车，车厢内壁必须保持清洁湿润状态，运输全程覆盖防水篷布，有效阻止水分蒸发和温度剧变。车辆行驶速度控制在 60km/h以内匀速前进，减少颠簸引起的离析现象；车厢侧板倾角精确控制在 23^∘-25^∘ 范围内，确保卸料过程顺畅均匀。摊铺工作采用三一重工稳定土摊铺机，其最大摊铺宽度为9m，摊铺厚度控制在 200-400mm之间。施工前对摊铺机进行全面调试，调整螺旋分料器与熨平板间距为 100±10mm ，螺旋分料器转速设定在 20r/min ，确保混合料分布均匀。现场采用双机梯队作业模式，后台摊铺机在前台设备5-10m范围内起步，形成连续化摊铺流程，两台设备之间形成错缝咬合，有效消除接缝弱点。摊铺速度严格控制在1.5-3m/min范围内，确保摊铺厚度均匀一致。摊铺方向与道路中心线平行，偏差不超过 ±50mm ，设备运行过程中避免中途停顿或突然变速，减少因摊铺不均匀造成的应力集中区域，降低裂缝形成风险。摊铺完成后立即使用3m直尺检测平整度，确保其不超过5mm的技术要求。

2.4 碾压工艺与压实度管理

水稳基层碾压作业是确保结构稳定性和承载能力的关键环节，科学的碾压工艺与严格的压实度管理能显著降低裂缝发生概率。碾压作业执行“先轻后重、先慢后快、由内向外、由低向高”的基本原则，确保压实效果均匀一致。碾压工序划分为初压、复压和终压三个阶段，形成系统完整的压实体系。初压阶段采用振动压路机静压一遍，速度控制在 1.5-2km/h，主要目的是稳定混合料，防止推移变形；复压阶段使用振动压路机强震压实 4 遍，速度为 2⋅2.5km/h ，此阶段是压实的核心环节，压路机振幅和频率需根据混合料含水量和厚度动态调整；终压阶段则采用轮胎压路机以3-5km/h速度碾压2 遍，消除表面轮迹，提高平整度。一次碾压长度控制在 50-80m范围内，碾压段落设置明显分界标志，避免漏压或重复碾压。压路机行进方向与道路中心线平行，碾压路线呈"人"字形交错布置，相邻两遍碾压重叠宽度保持在 30cm左右。碾压过程中，每完成一遍碾压立即进行压实度检测，检测频率为每100m一个点，检测结果与设计压实度进行对比分析，实现压实过程的闭环管理。针对不同含水量状态的混合料，动态调整碾压参数：含水量低于最佳含水率时增加碾压遍数；高于最佳含水率时则降低振幅或改为静压方式，避免产生弹簧效应。

2.5 养护管理与裂缝修复技术

水稳基层施工完成后的养护管理与裂缝修复作为防治工作的最后防线，对延长公路使用寿命和提高行车安全性具有重要意义。养护工作应从碾压完成后立即开始，采用土工布或塑料薄膜覆盖基层表面，覆盖层数不少于2 层，有效减缓水分蒸发速率，防止因水分流失过快导致的干缩裂缝。养护期持续不少于7 天，期间每日进行不少于3 次的洒水湿润处理，确保水稳基层含水率稳定在 4.5% -6.5%的最佳区间。养护过程中严禁任何车辆通行，避免早期荷载作用破坏基层结构。养护期满后立即进行全面裂缝检测，采用超声波检测设备对基层表面进行扫描，识别宽度超过 0.2mm的裂缝并进行分类标记。针对不同类型裂缝制定差异化修复方案：对于宽度为 2-5mm的裂缝，采用切缝扩宽法处理，将裂缝切割成宽10mm、深 20mm的V形槽，清理后灌注稠度较低的热沥青材料，灌注深度为缝深的2/3；对于宽度超过5mm的裂缝，则采用完全切除法，将裂缝及其周围松散区域完全切除，形成规则的新槽，填充砂粒式或细粒式热拌沥青混合料并碾压密实。修复作业温度控制在 10–30^∘C 范围内，确保材料黏结性能良好。对于反复出现裂缝的区域，增设玻纤网或聚酯玻纤布增强层，其抗拉强度不低于80kN/m，延伸率不超过 3% ，有效防止裂缝再次发展扩展。

3 结语

水稳基层裂缝防治是公路工程建设中的关键技术问题，通过对裂缝成因的系统分析与防治措施的深入研究，可有效提升公路工程质量和使用寿命。当前，随着材料科学和施工技术的不断发展，水稳基层裂缝的防治水平正逐步提高，但仍需加强材料性能研究、施工工艺创新和质量控制体系完善。未来，应进一步推进新型添加剂研发、智能化施工监测与养护技术应用，建立更为科学的裂缝防治标准体系，为我国公路建设提供更加坚实的技术支撑，满足日益增长的交通需求，促进交通基础设施的可持续发展。

【参考文献】

[1]陶玉龙.公路工程施工中水稳基层裂缝的防治技术措施[J].建筑机械化,2025,46(02):115-118.

[2]冯安翠.公路工程施工中水稳基层裂缝的防治分析[J].运输经理世界,2024,(20):147-150.

[3]周永智.公路工程施工中水稳基层裂缝的防治技术措施[J].工程技术与管理(香港),2024,(03):31-33.