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如东县交通工程有限责任公司
摘要：为减少软基路段水泥稳定碎石基层裂缝的危害，以某公路软基路段在水泥稳定碎石基层养护期间出现大规模横、纵向裂缝为研究背景，从地质条件、软基处理情况及外部环境变化等角度对水泥稳定碎石基层裂缝产生的原因进行了分析，提出了相应的处治措施，并用后续变形数据对处治效果进行了评价。研究结果表明：再堆载对软基路段基层裂缝区段的处理有较好的效果，对于软基旧路加宽路段，建议采用复合地基进行处理，以避免清淤换填过程中的侧向位移和地应力释放引起的纵向裂缝；为减少差异沉降引起的横向裂缝，必须尽量减少软基路段处理方式的交替。
关键词：水泥稳定碎石基层；裂缝；形成原因；处治措施
1 引言
半刚性基层材料来源广泛、价格低廉，且具有强度高、稳定性好、刚性大、板体性好等优点，目前，广泛应用于我国高等级公路建设中，取得了良好的技术经济效益。然而，半刚性基层材料尤其是水泥稳定碎石类材料具有明显的脆性，对外界环境变化敏感性较强，在强度形成及使用过程中，往往因为温度变化、含水量变化以及荷载条件变化而产生裂缝。当裂缝加剧时反射
到沥青面层形成裂缝。裂缝的存在不仅使车辆行驶质量下降，而且也破坏了路面结构的整体性和连续性，并一定程度上削弱了结构强度（如裂缝处弯沉增大，回弹模量降低等）。而且随着雨水或雪水的浸入，使基层变软，在大量行车荷载反复作用下导致路面强度大大降低，产生冲刷和唧泥现象，使裂缝加宽，裂缝两侧的沥青路面破碎，加速沥青路面的破坏，从而影响公路的使用质量和寿命。鉴于水泥稳定碎石基层裂缝的危害性，有必要对水泥稳定碎石基层裂缝形成原因、裂缝预防措施及裂缝处治方法进行深入研究。
2 裂缝形成原因分析
2.1 工程概况
某公路自进入水泥稳定碎石基层铺设阶段以来，K1 +258 ～ K1 + 320、K1 + 960 ～ K2 + 220、K10 + 520 ～ K10 + 740、K11 + 070 ～ K11 + 170 路段水泥稳定碎石基层上便陆续出现了大规模的横向裂缝和纵向裂缝，裂缝宽度 3 ～10 mm，长度最长达 100 多 m。软弱地层主要是冲淤积形成的淤泥和淤泥质土层，以厚层和夹层形式存在，淤泥和淤泥质土为主要的软基压缩层。
2.2 裂缝形成原因
（1）旧路改造加宽，新老地基固结情况不一致引起的裂缝K1 + 258 ～ K1 + 320、K1 + 960 ～ K2 + 220 区段属于旧路改造路段（主路为原有旧路，辅路为加宽新路）。根据地质勘探资料显示该处软基主要由亚粘土组成且厚度不深，故设计该区段辅路处理方式为换填粗粒土。在现场踏勘过程中发现该路段右幅主路有多条纵向裂缝，长度 100 m 左右，且分布在新旧地基交界处附近。新地基开挖换填处理过程中，导致老地基有一定程度的应力释放及侧向位移，在底基层施工过程中，伴随着施工荷载和土体的自重压缩，新老地基土体因固结差异进而引起差异沉降，该现象在底基层上以纵向裂缝的形式反映了出来。
（2）温度伸缩裂缝
水泥与各种骨料加水拌合摊铺及碾压成型后，混合料内部发生水化作用及水分的蒸发，使得原本较为潮湿的达到密实状态的基层集料结构逐渐通过水泥的固化作用而趋于干燥，如果在该期间温差较大，养护不足，混合料上下部分的收缩应力不一致导致在表面产生一定的张拉力，从而产生横向裂缝。如果该集料级配不合理，细骨料较多，则会产生一定程度的裂缝病害。K1 + 258 ～ K1 + 320、K1 + 960 ～ K2 + 220出现的一系列横向裂缝，裂缝贯穿整幅底基层，且分布相对均匀，每隔 25 m 左右就分布就有一条横向裂缝，且宽度都在1 ～ 2 mm。根据裂缝存在的形式判断裂缝属于温度伸缩裂缝。
（3）摊铺裂缝
在进行底基层摊铺时，由于没有处理好摊铺机之间交接部分的施工工艺，导致在水泥固化反应之后，随着水分的散失，出现沿摊铺交接线的纵向裂缝。该种裂缝的宽度不大，在2 mm以下，且以笔直的形式存在底基层上。K11+070 ～ K11+170路段中出现的部分裂缝属此种形式的裂缝。
（4）不同软基处理方式形成的裂缝
在不同软基处理方式交界处容易产生横向裂缝，此种裂缝宽度要比一般的温度伸缩裂缝大，产生的主要原因是不同软基处理方式所形成的土体刚度不同，且在相同时间范围内土体的固结度也存在差异，尤其在施工荷载的作用下就更容易产生差异沉降，传递到底基层上就显示为横向裂缝。K11+070 ～ K11+170区段分布有清淤换填和水泥搅拌桩两种不同的软基处理方式，裂缝的宽度在5 mm左右，结合现场情况和相关资料的分析，该区段内产生横向裂缝应属此种裂缝。
（5）清淤换填不彻底形成的裂缝
在清淤换填过程中，由于地质勘探不准确，导致设计清淤深度不够，在换填深度以下还存在一定厚度的软弱下卧层，换填粗粒土压实后，在后期固结过程中必然会产生过大的沉降量，与周围地基产生的沉降量有显著差异，在外部施工荷载作用下底基层内部必然会产生拉应力，进而形成裂缝。K10+520 ～ K10+740路段，软基深度为3.5～4.2 m，土层变化较大，换填深度在1～3 m，裂缝贯穿底基层，宽度5～10 mm。从沉降观测数据看出该路段累计沉降量是整条路线中最大的，K10+681断面达220 mm，分析该路段产生的横向裂缝应该是清淤换填不彻底，导致底基层施工期间不均匀沉降形成的。
3处治措施
为保证裂缝处治的效果，在准确分析各路段裂缝形成原因的基础上，建立了一整套的裂缝处理流程，见图1。
3.1 裂缝区段的再堆载
对K1+258 ～ K1+320、K1+960 ～ K2+220、K10+520 ～ K10+740、K11+070 ～ K11+170区段进行荷载为1 m高碎石料再堆载，时间为一个月。在超载作用下加快土体固结的速度，促使次固结沉降完成在施工阶段，降低通车运营期间工后沉降过大的风险。
3.2 铺设土工格栅
土工格栅是具有较高抗拉强度（抗拉强度已经接近软钢）和较低延伸率，广泛应用于软基处理、高路堤填筑、路堤填挖交界面处理的一种土工合成材料。此次用于路基裂缝处理的土工格栅为双向土工格栅，即在两个相互垂直的方向具有相同的抗拉作用，具有荷载应力扩散的作用，能防止不均匀沉降和提高路堤承载力，有效弥补半刚性基层抗拉能力不足的缺点。故在裂缝区段底基层上部铺设并锚固整幅土工格栅能有效地防止裂缝或抑制其进一步扩展。
3.3 深层压浆处理
经过再堆载和铺设土工格栅及沥青下面层以后，发现K10+520 ～ K10+740区段沉降速率仍然大于5 mm/月，没有收敛的迹象，说明该路段清淤换填不彻底，存在软弱下卧层，与前述裂缝形成原因分析一致。为避免裂缝反射到沥青面层，研究决定采用深层软基处理方法，在清淤换填路段整幅路面进行压浆，压浆孔每隔1.5 m呈梅花形布置，目的是通过水泥的固化作用使软弱下卧土形成水泥土结合体，增强土体的刚性承载能力形成类似复合地基的加固体
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摘要：为减少软基路段水泥稳定碎石基层裂缝的危害，以某公路软基路段在水泥稳定碎石基层养护期间出现大规模横、纵向裂缝为研究背景，从地质条件、软基处理情况及外部环境变化等角度对水泥稳定碎石基层裂缝产生的原因进行了分析，提出了相应的处治措施，并用后续变形数据对处治效果进行了评价。研究结果表明：再堆载对软基路段基层裂缝区段的处理有较好的效果，对于软基旧路加宽路段，建议采用复合地基进行处理，以避免清淤换填过程中的侧向位移和地应力释放引起的纵向裂缝；为减少差异沉降引起的横向裂缝，必须尽量减少软基路段处理方式的交替。
关键词：水泥稳定碎石基层；裂缝；形成原因；处治措施
1 引言
半刚性基层材料来源广泛、价格低廉，且具有强度高、稳定性好、刚性大、板体性好等优点，目前，广泛应用于我国高等级公路建设中，取得了良好的技术经济效益。然而，半刚性基层材料尤其是水泥稳定碎石类材料具有明显的脆性，对外界环境变化敏感性较强，在强度形成及使用过程中，往往因为温度变化、含水量变化以及荷载条件变化而产生裂缝。当裂缝加剧时反射
到沥青面层形成裂缝。裂缝的存在不仅使车辆行驶质量下降，而且也破坏了路面结构的整体性和连续性，并一定程度上削弱了结构强度（如裂缝处弯沉增大，回弹模量降低等）。而且随着雨水或雪水的浸入，使基层变软，在大量行车荷载反复作用下导致路面强度大大降低，产生冲刷和唧泥现象，使裂缝加宽，裂缝两侧的沥青路面破碎，加速沥青路面的破坏，从而影响公路的使用质量和寿命。鉴于水泥稳定碎石基层裂缝的危害性，有必要对水泥稳定碎石基层裂缝形成原因、裂缝预防措施及裂缝处治方法进行深入研究。
2 裂缝形成原因分析
2.1 工程概况
某公路自进入水泥稳定碎石基层铺设阶段以来，K1 +258 ～ K1 + 320、K1 + 960 ～ K2 + 220、K10 + 520 ～ K10 + 740、K11 + 070 ～ K11 + 170 路段水泥稳定碎石基层上便陆续出现了大规模的横向裂缝和纵向裂缝，裂缝宽度 3 ～10 mm，长度最长达 100 多 m。软弱地层主要是冲淤积形成的淤泥和淤泥质土层，以厚层和夹层形式存在，淤泥和淤泥质土为主要的软基压缩层。
2.2 裂缝形成原因
（1）旧路改造加宽，新老地基固结情况不一致引起的裂缝K1 + 258 ～ K1 + 320、K1 + 960 ～ K2 + 220 区段属于旧路改造路段（主路为原有旧路，辅路为加宽新路）。根据地质勘探资料显示该处软基主要由亚粘土组成且厚度不深，故设计该区段辅路处理方式为换填粗粒土。在现场踏勘过程中发现该路段右幅主路有多条纵向裂缝，长度 100 m 左右，且分布在新旧地基交界处附近。新地基开挖换填处理过程中，导致老地基有一定程度的应力释放及侧向位移，在底基层施工过程中，伴随着施工荷载和土体的自重压缩，新老地基土体因固结差异进而引起差异沉降，该现象在底基层上以纵向裂缝的形式反映了出来。
（2）温度伸缩裂缝
水泥与各种骨料加水拌合摊铺及碾压成型后，混合料内部发生水化作用及水分的蒸发，使得原本较为潮湿的达到密实状态的基层集料结构逐渐通过水泥的固化作用而趋于干燥，如果在该期间温差较大，养护不足，混合料上下部分的收缩应力不一致导致在表面产生一定的张拉力，从而产生横向裂缝。如果该集料级配不合理，细骨料较多，则会产生一定程度的裂缝病害。K1 + 258 ～ K1 + 320、K1 + 960 ～ K2 + 220出现的一系列横向裂缝，裂缝贯穿整幅底基层，且分布相对均匀，每隔 25 m 左右就分布就有一条横向裂缝，且宽度都在1 ～ 2 mm。根据裂缝存在的形式判断裂缝属于温度伸缩裂缝。
（3）摊铺裂缝
在进行底基层摊铺时，由于没有处理好摊铺机之间交接部分的施工工艺，导致在水泥固化反应之后，随着水分的散失，出现沿摊铺交接线的纵向裂缝。该种裂缝的宽度不大，在2 mm以下，且以笔直的形式存在底基层上。K11+070 ～ K11+170路段中出现的部分裂缝属此种形式的裂缝。
（4）不同软基处理方式形成的裂缝
在不同软基处理方式交界处容易产生横向裂缝，此种裂缝宽度要比一般的温度伸缩裂缝大，产生的主要原因是不同软基处理方式所形成的土体刚度不同，且在相同时间范围内土体的固结度也存在差异，尤其在施工荷载的作用下就更容易产生差异沉降，传递到底基层上就显示为横向裂缝。K11+070 ～ K11+170区段分布有清淤换填和水泥搅拌桩两种不同的软基处理方式，裂缝的宽度在5 mm左右，结合现场情况和相关资料的分析，该区段内产生横向裂缝应属此种裂缝。
（5）清淤换填不彻底形成的裂缝
在清淤换填过程中，由于地质勘探不准确，导致设计清淤深度不够，在换填深度以下还存在一定厚度的软弱下卧层，换填粗粒土压实后，在后期固结过程中必然会产生过大的沉降量，与周围地基产生的沉降量有显著差异，在外部施工荷载作用下底基层内部必然会产生拉应力，进而形成裂缝。K10+520 ～ K10+740路段，软基深度为3.5～4.2 m，土层变化较大，换填深度在1～3 m，裂缝贯穿底基层，宽度5～10 mm。从沉降观测数据看出该路段累计沉降量是整条路线中最大的，K10+681断面达220 mm，分析该路段产生的横向裂缝应该是清淤换填不彻底，导致底基层施工期间不均匀沉降形成的。
3处治措施
为保证裂缝处治的效果，在准确分析各路段裂缝形成原因的基础上，建立了一整套的裂缝处理流程，见图1。
3.1 裂缝区段的再堆载
对K1+258 ～ K1+320、K1+960 ～ K2+220、K10+520 ～ K10+740、K11+070 ～ K11+170区段进行荷载为1 m高碎石料再堆载，时间为一个月。在超载作用下加快土体固结的速度，促使次固结沉降完成在施工阶段，降低通车运营期间工后沉降过大的风险。
3.2 铺设土工格栅
土工格栅是具有较高抗拉强度（抗拉强度已经接近软钢）和较低延伸率，广泛应用于软基处理、高路堤填筑、路堤填挖交界面处理的一种土工合成材料。此次用于路基裂缝处理的土工格栅为双向土工格栅，即在两个相互垂直的方向具有相同的抗拉作用，具有荷载应力扩散的作用，能防止不均匀沉降和提高路堤承载力，有效弥补半刚性基层抗拉能力不足的缺点。故在裂缝区段底基层上部铺设并锚固整幅土工格栅能有效地防止裂缝或抑制其进一步扩展。
3.3 深层压浆处理
经过再堆载和铺设土工格栅及沥青下面层以后，发现K10+520 ～ K10+740区段沉降速率仍然大于5 mm/月，没有收敛的迹象，说明该路段清淤换填不彻底，存在软弱下卧层，与前述裂缝形成原因分析一致。为避免裂缝反射到沥青面层，研究决定采用深层软基处理方法，在清淤换填路段整幅路面进行压浆，压浆孔每隔1.5 m呈梅花形布置，目的是通过水泥的固化作用使软弱下卧土形成水泥土结合体，增强土体的刚性承载能力形成类似复合地基的加固体
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