高速公路沥青路面发生纵向裂缝的分析

试析沪杭甬高速公路沽宁段拓宽工程老沥青路面纵向裂缝的成因及对处治的建议舟山市普陀区交通局林群山东立平工程咨询有限公司孙青松山东立平工程咨询有限公司张延丽青岛公路建设集团有限公司涂淑芳摘要：本文通过分析沪杭甬高速公路沽宁段拓宽工程老沥青路面纵向裂缝的成因，提出了处治措施和建议。

关键词：沥青路面、纵向裂缝、成因、措施一、沽宁段拓宽工程软土路基施工概述沪杭甬高速公路沽渚至宁波段拓宽工程，由双向四车道拓宽为双向八车道，是在保持原四车道通车营运的情况下拓宽施工的。

工程于2004年10月正式开工，首先进行软基处理。

软基处理有塑料排水板、预应力砼管桩、贫砼桩和粉喷桩四种类型，施工于2005年6月30日全部结束。

塑排板地段拓宽路基的填筑从2005年6月中旬陆续开始，当年10月31日全部结束，加载预压同时完成。

其余地段的路基填筑于2005年11月至2006年一季度陆续基本完成，部份有施工障碍的地段和少数余方于2006年二季度填筑基本完毕。

软基处理塑排板深度6~25m不等；预应力管桩深度一般在7~20m，少数地段有达到22~31m的；粉喷桩深度一般在8m以下；贫砼桩深度在7~11m。

拓宽路基填筑高度有四分之三地段在4m以下，四分之一地段超过4m，最高的填筑高度接近6m。

软基处理地段路基，按设计要求，以每周25cm一层的速率向上填筑，没有抢进度突击施工的现象。

路基填料基本上为宕碴，仅少数地段或部份层次的填料为砂性土。

二、老路裂缝的发现及发展第二驻地办监理的路段起自K81+100，止于K110+200，全长29.1Km。

拓宽施工期间的老沥青路面裂缝首次发现于2005年1月11日，是在雨夹雪的不良天气之后发现的，裂缝位于K87+217通道桥左侧往杭州方向，纵向连续长约40m，缝宽0.5cm~1.5cm，裂缝在主车道内。

当时该段左侧正在进行管桩处理施工，预应力管桩长20m，已接近完成。

打插顺序是从新老路基搭接处向拓宽外侧，自甬往杭向进行。

紧靠拓宽范围外有一水塘。

第二次发现老沥青路面裂缝是2005年3月16日，也是在小雨之后发现的。

裂缝纵向连续长约20m，缝宽0.5~2cm左右。

裂缝位于K87+217通道桥右侧往杭州方向，与第一次发现裂缝地段大致左右对称，裂缝在主车道内。

当时正在进行管桩打插，管桩长20m。

该段拓宽范围内外地下水丰富。

这二次裂缝在软基处理结束后，未填筑路基前，就逐渐趋于稳定。

缝宽虽有发展，但最终宽度都在3cm左右，极少超过5cm。

其它地段在各类型软基处理期间，没有发现过路面开裂现象。

但拓宽路基填筑之后，软基处理地段从2005年8月末开始，陆续发生多处路面开裂现象。

路基填筑后最早发现裂缝是2005年8月28日，位置在K105+690~780右侧。

该处裂缝发展迅速，在50余天内裂缝最宽处达16cm。

在主车道有多道裂缝，裂缝分布区内，路面明显凹陷。

从连续检查、观察情况看，2005年下半年是裂缝发生、发展的时期，2006年一季度发展趋势减缓，至2006年二季度基本趋于稳定。

三、裂缝发生发展的规律根据我们监理人员和施工单位对裂缝的跟踪调查，结合拓宽路基的沉降与稳定观测情况看，大致可归纳出如下裂缝发生、发展的一些规律和特点：1、裂缝大多在雨后被发现，雨前如不细致观察，较难看到纵向连续的裂缝。

2、发现裂缝的地段，老路基内含水量较大，路基两侧或是地下水丰富或是有水塘。

3、管桩施工期间的裂缝多发生在管桩打插中、后期，且是地下水位较高的地段，裂缝在打插施工完成后很快稳定，不再发展。

4、塑排板地段的拓宽填筑路基在达到1m高度前较少发生裂缝，多在填筑高度超过1m或接近等载预压高度之后的半个月至一个月的时候开始出现裂缝，且发展快延续时间长，开裂长度较长、宽度较宽。

5、在填筑路基后，基本上只有塑排板地段发生裂缝，贫砼桩、粉喷桩及管桩地段较少发生裂缝。

6、个别非软土路基地段亦有发生裂缝现象，但裂缝小，发展缓慢且不长时间就趋于稳定。

7、裂缝的发生大多在主车道内，超车道较少，硬路肩更少，超车道和硬路肩即使有，也是主车道裂缝的发展和延伸。

8、老路基无滑移迹象，但裂缝发展严重地段（如K105+690~780右侧）老路肩沉降较多，平均达到3cm以上，裂缝最宽处下沉量达9cm。

裂缝两侧路面外低内高，即靠中央分隔带一侧高靠路肩一侧低，有明显错台。

9、裂缝的发展主要是在拓宽路基填筑的后期至填筑完成以后沉降量最多的六个月左右。

这之后，随着沉降的减缓，裂缝也逐步稳定，不再发展。

四、发现裂缝后采取的措施1、2005年1月11日在第一次发现裂缝时，我们驻地办除积极配合指挥部赴现场调查了解情况外，还要求施工单位在打插管桩时尽可能减少对老路基的挤压，如减小夯锤冲程，减少每锤贯入深度等。

并加强对裂缝的观察，要求施工单位加强对老路基边坡的加固，防止路基滑坍。

2、在路基拓宽填筑期间第一次发现裂缝之后，驻地办专门下发了“二监通140号”监理通知，要求施工单位按设计要求控制填筑速率，加强沉降和稳定观测，为增强直观性还要求施工单位增加辅助观测桩和进行辅助观测工作，随时了解新老路基的沉降和稳定状态，防止发生高速公路滑坍，造成中断交通的恶性事故。

3、指派专人不定期对所辖路段进行巡视检查，发现新裂缝和险情及时报告指挥部，记录在案并督促及时处理。

4、要求施工单位对发生裂缝的地段增加观测频率，密切注意测斜数据的变化，对路肩沉降桩加测X、Y座标值，以便掌握测斜数据与老路基移动之间的关系。

5、指挥部对老路面开裂地段安排养护人员用沥青多次灌缝，以封堵封闭裂缝，防止雨水下渗、杂物下落，引发新的问题。

五、老沥青路面开裂原因的分析从裂缝发生发展特点看，原因很复杂，因素也较多。

由于我们缺乏对杭甬高速公路老路建设及运营以来有关情况的了解和其它方面的具体数据，加上对现有情况掌握不全面并缺少科学手段，有些原因只能是推测。

具体原因试析如下：1、对塑排板地段而言，原路基内含水量较丰富，拓宽范围内地下水位高，可能是造成裂缝的主要原因。

K105+690~780右侧裂缝发生较早，发展很快。

我们分析，可能与老路基含水量丰富，拓宽范围内地下水位高有关。

塑排板施工后排水效果显著，使新路基地下水较快排出，并引出老路基内的含水量及地下水，使老路基内空隙被压缩，承受一定拉应力和剪切力，最终导致沥青路面开裂。

从该段填筑速率看，除底部两层是在二天内填完之外，往上层次的填筑速率并未超过设计规定。

在路面裂缝发生后进行测量检查，标高值平均较初始值低了3~9cm，裂口越大处下沉越多，裂缝缝口两侧有明显的错台。

该段路面裂缝发生早且发展快，最宽达16cm，呈网状形，是个典型地段。

从该段水平管和测斜管观测数据看，裂缝发生期间，早期（2005年8月27日）位移速率最大值为0.68mm/d，下沉速率最大值1.8mm/d；裂缝发展最快时位移速率最大值2.15mm/d，下沉速率最大值为6.33mm/d。

均小于设计限定值。

因此，我们判断路基填筑并非发生裂缝的主因。

2、管桩软基处理地段，管桩打插对老路基有挤压扰动作用致使产生路面裂缝。

从路面裂缝地段的分布情况看（详见附表），管桩处理地段占27%。

但其中除去二处是管桩打插施工中发生的，此外全是在路基填筑之后发生的。

管桩地段的裂缝发展缓慢，裂口两侧无错台。

这些现象的产生，应与老路基受管桩挤压有关。

地质条件差的地段在施工阶段就出现裂缝，而地质条件好一些的地段则在路基填筑与管桩的综合作用下使老路基受挤压，扰动加剧而出现裂缝。

但路基内应力较易达到平衡，因此裂缝不再发展而较快趋于稳定。

3、无软基处理地段出现裂缝，可能与老路原有状况有关。

从老沥青路面纵向裂缝看，有3处是在非软基处理地段出现裂缝，且裂缝宽度不大，无严重发展现象。

查看设计方提供的详细地质勘察资料，该两段地质良好，地基承载力也较大，路基填筑是跟随两端软基地段同时进行的。

而两端软基处理填方地段并未出现裂缝，因此可以排除施工因素，据此推断可能与沥青路面和老路基原有状况有关。

4、粉喷桩软基处理地段出现裂缝，可能是高填方作用引起的。

从老沥青路面纵向裂缝中看，粉喷桩地段出现裂缝仅有一处，且裂缝不长，缝宽仅0.2~0.5cm，未严重发展。

该处填方高5~6m，属高填地段，2005年9~10月期间填筑，填筑速率符合设计要求。

这段粉喷桩长度4m，粉喷桩施工对周围土体的挤压和扰动不大，粉喷桩通过在钻孔中加喷水泥与原土搅拌成桩来承受桩顶以上土体荷载，按理说，对老路基不会造成拉动，新填路基对老路基应该说可起到反压作用。

因此，老沥青路面发生裂缝可能是软基上高填方的作用引起的。

5、拓宽路基填筑过程中对老路基有一定的拉压作用，是路面开裂的原因之一。

拓宽填方在新、老路基搭接处挖台阶填筑碾压，对老路基不可避免地产生拉压和扰动，加上施工期较长，会遇到雨天，雨水从老边坡下渗增加了老路基含水量，降低了老路基的稳固性，这是产生裂缝的原因之一。

6、车流量大，重型超载车辆多，沥青路面超负荷运行，是拓宽施工期间发生和发展裂缝的助推器。

据宁波交警大队统计资料，沽宁段高速公路每日车流量已超过6万辆。

通行车辆中，重型车辆比重大，路面所承受的荷载即使车辆轴重未超过汽-20，拖-100的标准，但荷载密度和频率较通车初期成数倍增长，且近年来超重超限超载车辆多，在长期反复作用下，路面承受能力必然减弱，加上软基处理施工影响，致使路面易出现裂纹，雨后裂纹发展为裂缝。

因此车流量大，重型车辆多，超限超载超重多，是拓宽期间裂缝发生发展的助推器。

综合以上分析，我们认为老路沥青路面发生裂缝是多种因素综合造成的,既有拓宽工程施工扰动的原因，也与填筑高度有关，与老路状况有关，与车流大重车多超限超载车多有关，拓宽地段的地质、水文情况等方面的原因更是重要因素。

六、对裂缝处治的建议到目前为止，路基填筑已经基本完成，路面裂缝大部份也已趋于稳定，且没有发生拓宽路基滑移带动破坏高速公路的情况出现。

针对施工进展现状，应尽早对裂缝进行综合处治，建议的措施如下：1、尽早完成拓宽路基少数剩余方的填筑和结构物台背回填，使所有路段的静荷载尽快均衡，促进新老路基尽快达到统一的稳定状态。

2、虽然裂缝基本稳定未发展，但仍应继续认真进行沉降与位移观测，直至路面施工时为止。

3、沉降与位移已经稳定的地段（以沉降、位移观测数据为准）应随即卸载，尽早开始底基层和基层的施工。

4、裂缝的沥青灌注要多次进行（因一、二次可能难以灌好），一定要及时灌满封口，不能让雨水下渗，杂物下落。

5、因沥青灌缝的深度有限，对裂缝宽、深的地段的裂缝，可考虑用水泥浆压注到裂缝的中、下部，沥青上面层的裂缝再用沥青灌满。

6、对已成为网状裂缝或凹陷错台的地段，应尽早刨铣上面层（在灌注好下部裂缝的情况下），重新摊铺沥青砼封面。

7、拓宽路面的摊铺，在完成底基层、基层和沥青下、中面层后，沥青上面层可考虑与老路调坡、养护罩面一并进行，这样可保证坡度顺适，无拼接痕迹。