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摘要:水泥混凝土路面是当前城市道路的一种主要结构形式，混凝土路面设计标准不高和建设者们对路基、路面修筑技术的认识不足，工程质量监管机制不完善，养护管理不到位等原因，不少路段竣工交付时养护前就出现断裂、掉角、表面干裂等病害，针对具体设计中的几个问题做了深刻探讨。
关键词：城市道路；混凝土路面；结构设计
中图分类号：TU997文献标识码： A
一、引言
混凝土路面以其强度高、稳定性好、耐久性及养护费用少，能适应重载、高速而密集的汽车运输要求，已在城市道路中广泛采用。特别是近年来旧城改造、新区开发使城市基础设施投资与日俱增，城市道路作为最为重要的城市基础设施项目，得到更新和发展。但在混凝土路面工程中，普遍存在着“横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝”等质量通病，影响城市道路工程的耐久性和使用功能，为了利用好有限的资金，确保工程质量，结合多年工程实践经验对城市道路混凝土路面结构设计进行了探讨。
二、水泥混凝土路面常见病害及其原因
水泥混凝土路面常見的病害有两类，一是水泥混凝土板损坏，二是接缝破损。
1、水泥混凝土板损坏的原因
（1）纵向裂缝。纵向裂缝通常大多出现在高填方，半填半挖路段、填挖交界以及软土地基路段，主要是由于路基横向不均沉降或板下的不均匀支撑造成的。有些高速公路采用先填筑超车道和主车道，一半的路基，以保持路线贯通，再填筑其余部分的方法进行施工，实践证明，按这种施工方法修筑路基，其路面产生纵向裂缝几乎是不可避免的。
（2）横斜向裂缝。路面横、斜向裂缝通常发生在填挖相交断面、新老路基交接处、土基密度不同部位、桥涵通道等构造物和路基连接处、软弱地基、失陷性黄土等特殊路段。
（3）掉角。掉角通长由于胀、缩缝或施工缝填料选择不当，或者填缝料失效，造成路表水沿缝隙不渗，尤其是当板下基层排水不畅，或基层材料细料过多，基层材料耐冲刷性较差时，在车辆荷载反复作用下，真空吸力就会使扳角处产生唧泥，板下被冲刷掏空，造成板角应力集中，从而导致路面板出现掉角。
（4）交叉裂缝和破碎板。交叉裂缝和破碎板是水泥混凝土路面的一种严重破坏形式，大多由于路面板厚度不足或强度偏低，板底脱空基层松散或强度不够，土基的不均匀沉降地下水位过高路基液化等原因。另外，当路面出现纵向横、斜向等各种裂缝时，如果养护不及时，路表水沿缝隙进入基层或路基，，路面就会产生交叉裂缝，甚至出现破碎现象。
（5）孔洞。混凝土路面表面呈现破损和孔洞，主要原因是施工质量差，或混凝土材料中夹带朽木纸张和泥块树叶等杂物，还有春季施工，水中夹带冰块造成的。
（6）磨耗层局部脱落。磨耗层局部脱落，出现露骨麻面现象。
2、接缝破损原因
（1）接缝挤碎。接缝挤碎是指邻近接缝或裂缝约50cm宽度范围内，出现未扩展整个板厚的裂缝或者混凝土分裂碎块，接缝挤碎主要是由于接缝施工不当，或者因填缝料，剥落，挤出，老化，接缝被硬石子阻塞，则当混凝土伸胀时，混凝土板的上部产生集中压实力，在超过混凝土的抗剪强度时，板即发生剪切挤碎。此外，板边混凝土振捣不密度，强度降低，在行车荷载反复作用下，也会导致接缝出现碎裂。
（2）拱起。混凝土板胀缝间距较长，头一至二年混凝土板在伸胀时还不明显。收缩时，因接缝填缝料失效，板缝就会掉进土或石子，加上养护不及时清扫，年复一年的热胀冷缩，板缝一年年加宽，导致混凝土板伸胀时产生的压力大于基层与混凝土板问的摩擦力出现拱起现象。
（3）错台。产生的原因较多，如当胀缝下部接缝板与上部缝隙未能对齐，或账缝不垂直；水的渗入使基层软化；传力杆放置不合理等等。
（4）填逢料丧失和脱落。在板缝填逢料失效和车轮行走振动的作用下，填缝会被挤出而被车轮带走。
三、水泥混凝土常见病害的预防措施
1、路面基层的组合型式确定
路面基层的设置除了增加路面的结构强度外，为面层施工提供承载面和方便条件。因此，如果基层出现较大的塑性变形(主要在接缝附近)，面层板将与之脱空，导致板的支承条件恶化，从而增加板内的应力。在进行新建道路的路面设计时，多采用混凝土面层及基层的路面结构型式。新建道路多处在城市的新城区，且多为农田，土基湿度大，地面控制物少，道路中心高程易控制，因此，路面结构层相对厚些。
2、混凝土面层裂缝的几种防治措施
（1）横向裂缝治理方法。当混凝土板块裂缝较大，咬合能力严重削弱，可将横裂的混凝土板垂直纵缝切割，翻除掉小的半块板重新浇注，如因基础或土基强度不足或沉陷引起的，则应翻挖掉混凝土板，再针对板下地基不良的原因，将基础或土基处理好后，再重新浇筑混凝土。如条件允许，可采用新工艺——钻孔压力注浆法来填堵板底孔隙与抬高板块使之恢复原位。
（2）纵向裂缝预防措施。对于填方路基，因按设计规范要求进行施工，确保土基、基础的密实度、承载力达到设计要求。在较容易发生沉陷地段混凝土路面板应铺设钢筋网或改用沥青路面，以保证应有的强度和使用寿命。如出现纵向裂缝后，必须查明原因，再采取相应对策。
（3）网状裂缝的治理措施。如系混凝土路面强度不能满足交通行车荷载要求时，可把断裂板块挖起后，采用混凝土加铺、钢纤维混凝土加铺等进行加层补强。如系基础沉陷形成，应先处理好土基基础后，再重新浇筑补强。
3、角隅断裂预防措施
选择合适的填料，重视经常性的接缝养护。采用抗冲刷，水稳性好的材料。混凝土路面拆模与浇捣时要防止角隅损伤并充分捣实。胀缝处角隅就采用角隅钢筋补强。在其角隅断裂初期可采用灌浆法封闭裂缝，防止水浸入，尚可继续使用。当角隅部分断块由于车辆行使而致松动时，可沿裂缝切割整齐凿去板块后，处理好基础，用沥青混凝土混合料修补完好。
4、路面接缝处理的设计
水泥混凝土路面接缝多，易于损坏，尤其是胀缝位置面板破损较为普遍和严重。有的道路在通车1～3年后逐步破碎损坏。破损率高达50％～90％以上。究其原因是多方面，影响因素也复杂，但主要是胀缝的构造问题、施工工艺及管理问题。从胀缝设计构造的角度主要解决位置设置、构造型式、传力杆设置和面板局部加强。胀缝设置应遵循新颁水泥混凝土路面设计规范规定，要尽可能少设或不设胀缝，特别是平纵线形标准较高的平原微丘地形设置长间距胀缝，或只在结构物衔接处，这一点已经在国外工程巾得到证实。其次一般常用的胀缝型式为设传力杆和不设传力杆两大类，不设传力杆的胀缝其传荷能力较差，在重车反复作用下，胀缝的两侧容易发生错台。而设传力杆的胀缝，其传荷性能较好，从实际的应用效果来看，设传力杆的胀缝能较好的抑制胀缝病害，因此建议对于交通量大、重载车多的公路和城市道路采用传力杆的胀缝为最佳；反之可采用不设传力杆的枕梁式胀缝。但为了减少车辆反复冲击作用，枕梁上最好设置一层缓冲橡胶垫。根据传荷受力的需要设置传力杆，传力杆宜用32～35mm粗的光圆钢筋，同时由于胀缝两侧30～40cm面板范围内因传力杆存在而会导致受力复杂的问题，因此可以在胀缝两侧30～40cm水泥混凝土板内布置加强钢筋。
四、结束语
水泥混凝土路面的病害，形成的原因很多，但主要是路基、基层强度不均匀，接缝料失效，不按规范施工，养护管理不善造成的。因为水泥混凝土路面一次性投资大，出现病害不好修复，所以从设计、施工、养护管理，一定要对每一个环节认真负责，不然都有可能给混凝土造成不良后果。
参考文献
【1】交通部公路规划设计院．公路水泥混凝土路面设计规范[s]．2001．
【2】交通部公路规划设计院．公路设计规范汇编[S]．2000．
【3】谭浩强，田淑清．FORTRAN语言程序设计[M]．北京：高等教育出版社，2005．
关键词：城市道路；混凝土路面；结构设计
中图分类号：TU997文献标识码： A
一、引言
混凝土路面以其强度高、稳定性好、耐久性及养护费用少，能适应重载、高速而密集的汽车运输要求，已在城市道路中广泛采用。特别是近年来旧城改造、新区开发使城市基础设施投资与日俱增，城市道路作为最为重要的城市基础设施项目，得到更新和发展。但在混凝土路面工程中，普遍存在着“横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝”等质量通病，影响城市道路工程的耐久性和使用功能，为了利用好有限的资金，确保工程质量，结合多年工程实践经验对城市道路混凝土路面结构设计进行了探讨。
二、水泥混凝土路面常见病害及其原因
水泥混凝土路面常見的病害有两类，一是水泥混凝土板损坏，二是接缝破损。
1、水泥混凝土板损坏的原因
（1）纵向裂缝。纵向裂缝通常大多出现在高填方，半填半挖路段、填挖交界以及软土地基路段，主要是由于路基横向不均沉降或板下的不均匀支撑造成的。有些高速公路采用先填筑超车道和主车道，一半的路基，以保持路线贯通，再填筑其余部分的方法进行施工，实践证明，按这种施工方法修筑路基，其路面产生纵向裂缝几乎是不可避免的。
（2）横斜向裂缝。路面横、斜向裂缝通常发生在填挖相交断面、新老路基交接处、土基密度不同部位、桥涵通道等构造物和路基连接处、软弱地基、失陷性黄土等特殊路段。
（3）掉角。掉角通长由于胀、缩缝或施工缝填料选择不当，或者填缝料失效，造成路表水沿缝隙不渗，尤其是当板下基层排水不畅，或基层材料细料过多，基层材料耐冲刷性较差时，在车辆荷载反复作用下，真空吸力就会使扳角处产生唧泥，板下被冲刷掏空，造成板角应力集中，从而导致路面板出现掉角。
（4）交叉裂缝和破碎板。交叉裂缝和破碎板是水泥混凝土路面的一种严重破坏形式，大多由于路面板厚度不足或强度偏低，板底脱空基层松散或强度不够，土基的不均匀沉降地下水位过高路基液化等原因。另外，当路面出现纵向横、斜向等各种裂缝时，如果养护不及时，路表水沿缝隙进入基层或路基，，路面就会产生交叉裂缝，甚至出现破碎现象。
（5）孔洞。混凝土路面表面呈现破损和孔洞，主要原因是施工质量差，或混凝土材料中夹带朽木纸张和泥块树叶等杂物，还有春季施工，水中夹带冰块造成的。
（6）磨耗层局部脱落。磨耗层局部脱落，出现露骨麻面现象。
2、接缝破损原因
（1）接缝挤碎。接缝挤碎是指邻近接缝或裂缝约50cm宽度范围内，出现未扩展整个板厚的裂缝或者混凝土分裂碎块，接缝挤碎主要是由于接缝施工不当，或者因填缝料，剥落，挤出，老化，接缝被硬石子阻塞，则当混凝土伸胀时，混凝土板的上部产生集中压实力，在超过混凝土的抗剪强度时，板即发生剪切挤碎。此外，板边混凝土振捣不密度，强度降低，在行车荷载反复作用下，也会导致接缝出现碎裂。
（2）拱起。混凝土板胀缝间距较长，头一至二年混凝土板在伸胀时还不明显。收缩时，因接缝填缝料失效，板缝就会掉进土或石子，加上养护不及时清扫，年复一年的热胀冷缩，板缝一年年加宽，导致混凝土板伸胀时产生的压力大于基层与混凝土板问的摩擦力出现拱起现象。
（3）错台。产生的原因较多，如当胀缝下部接缝板与上部缝隙未能对齐，或账缝不垂直；水的渗入使基层软化；传力杆放置不合理等等。
（4）填逢料丧失和脱落。在板缝填逢料失效和车轮行走振动的作用下，填缝会被挤出而被车轮带走。
三、水泥混凝土常见病害的预防措施
1、路面基层的组合型式确定
路面基层的设置除了增加路面的结构强度外，为面层施工提供承载面和方便条件。因此，如果基层出现较大的塑性变形(主要在接缝附近)，面层板将与之脱空，导致板的支承条件恶化，从而增加板内的应力。在进行新建道路的路面设计时，多采用混凝土面层及基层的路面结构型式。新建道路多处在城市的新城区，且多为农田，土基湿度大，地面控制物少，道路中心高程易控制，因此，路面结构层相对厚些。
2、混凝土面层裂缝的几种防治措施
（1）横向裂缝治理方法。当混凝土板块裂缝较大，咬合能力严重削弱，可将横裂的混凝土板垂直纵缝切割，翻除掉小的半块板重新浇注，如因基础或土基强度不足或沉陷引起的，则应翻挖掉混凝土板，再针对板下地基不良的原因，将基础或土基处理好后，再重新浇筑混凝土。如条件允许，可采用新工艺——钻孔压力注浆法来填堵板底孔隙与抬高板块使之恢复原位。
（2）纵向裂缝预防措施。对于填方路基，因按设计规范要求进行施工，确保土基、基础的密实度、承载力达到设计要求。在较容易发生沉陷地段混凝土路面板应铺设钢筋网或改用沥青路面，以保证应有的强度和使用寿命。如出现纵向裂缝后，必须查明原因，再采取相应对策。
（3）网状裂缝的治理措施。如系混凝土路面强度不能满足交通行车荷载要求时，可把断裂板块挖起后，采用混凝土加铺、钢纤维混凝土加铺等进行加层补强。如系基础沉陷形成，应先处理好土基基础后，再重新浇筑补强。
3、角隅断裂预防措施
选择合适的填料，重视经常性的接缝养护。采用抗冲刷，水稳性好的材料。混凝土路面拆模与浇捣时要防止角隅损伤并充分捣实。胀缝处角隅就采用角隅钢筋补强。在其角隅断裂初期可采用灌浆法封闭裂缝，防止水浸入，尚可继续使用。当角隅部分断块由于车辆行使而致松动时，可沿裂缝切割整齐凿去板块后，处理好基础，用沥青混凝土混合料修补完好。
4、路面接缝处理的设计
水泥混凝土路面接缝多，易于损坏，尤其是胀缝位置面板破损较为普遍和严重。有的道路在通车1～3年后逐步破碎损坏。破损率高达50％～90％以上。究其原因是多方面，影响因素也复杂，但主要是胀缝的构造问题、施工工艺及管理问题。从胀缝设计构造的角度主要解决位置设置、构造型式、传力杆设置和面板局部加强。胀缝设置应遵循新颁水泥混凝土路面设计规范规定，要尽可能少设或不设胀缝，特别是平纵线形标准较高的平原微丘地形设置长间距胀缝，或只在结构物衔接处，这一点已经在国外工程巾得到证实。其次一般常用的胀缝型式为设传力杆和不设传力杆两大类，不设传力杆的胀缝其传荷能力较差，在重车反复作用下，胀缝的两侧容易发生错台。而设传力杆的胀缝，其传荷性能较好，从实际的应用效果来看，设传力杆的胀缝能较好的抑制胀缝病害，因此建议对于交通量大、重载车多的公路和城市道路采用传力杆的胀缝为最佳；反之可采用不设传力杆的枕梁式胀缝。但为了减少车辆反复冲击作用，枕梁上最好设置一层缓冲橡胶垫。根据传荷受力的需要设置传力杆，传力杆宜用32～35mm粗的光圆钢筋，同时由于胀缝两侧30～40cm面板范围内因传力杆存在而会导致受力复杂的问题，因此可以在胀缝两侧30～40cm水泥混凝土板内布置加强钢筋。
四、结束语
水泥混凝土路面的病害，形成的原因很多，但主要是路基、基层强度不均匀，接缝料失效，不按规范施工，养护管理不善造成的。因为水泥混凝土路面一次性投资大，出现病害不好修复，所以从设计、施工、养护管理，一定要对每一个环节认真负责，不然都有可能给混凝土造成不良后果。
参考文献
【1】交通部公路规划设计院．公路水泥混凝土路面设计规范[s]．2001．
【2】交通部公路规划设计院．公路设计规范汇编[S]．2000．
【3】谭浩强，田淑清．FORTRAN语言程序设计[M]．北京：高等教育出版社，2005．