刘明泉

（攀枝花公路建设集团有限公司， 四川 攀枝花 617000）

水泥稳定碎石基层，一般被称为水稳基层，刚度与强度非常高，抗冻性、耐久性、面层粘合性良好，属于高等级路面基层结构。基层出现裂缝问题，将会使基层耐久性降低，相应缩短路面使用寿命。导致路面结构产生裂缝的原因较多，例如路基强度、基层材料特性、路基稳定性与均匀等。合理控制影响因素，可以减少沥青路面裂缝数量，同时减缓裂缝出现时间，延长使用寿命。

1 水稳基层特点

水泥稳定碎石，在标准级配碎石中，掺加水泥与水，遵循技术要求，做好拌和、摊铺操作。在最佳含水率指标下，做好压实、养护处理，将其作为公路工程基层，可以应用到公路半刚性基层路面建设与改造中。水稳基层刚度、强度比较大，且成型速度快，具备良好抗冻性、抗疲劳性、水稳性，且施工操作简便[1]。然而，水稳基层结构抗变形能力差，脆性高，随着温度的变化，极易产生温缩裂缝；随着含水量变化，极易产生干缩裂缝。

2 基层断面形成机理

基层裂缝形成原因，多是由于基层使用材料温缩、干缩应变，从而产生拉应力，明显高于基层自身极限抗弯拉强度。当强度较低时，将会产生温度裂缝。在夏季常温、高温天气下，半刚性基层成型。进入冬季之后，温度下降幅度大，基层混合料遇冷收缩。在收缩过程中，由于受到底基层影响，会相应产生收缩拉应力。当收缩拉应力大于材料极限抗拉强度，基层就会出现温缩裂缝。裂缝一般为横向裂缝，温度变化速度快，则底基层约束比较大，基层极易产生裂缝。针对干燥收缩裂缝，干缩系数、材料特性、混凝含水量均具备相关性，粗集料干缩变形明显不足细集料，开裂难度小[2]。混凝土硬化之后，水分持续蒸发，会缩小混合料颗粒间孔隙，从而出现基层干燥收缩问题。基层干燥收缩成因比较多，比如集料级配不佳、水泥使用量大、细料含量多、混合料水分多等。当施工建设温度较高时，将会造成基层干缩影响。通常情况下，基层完工之后，将会形成裂缝。由基层两侧边缘产生裂缝，逐渐扩展到中间部位。在不断发展中，裂缝数量与宽度都会持续加大，从面层贯穿至基层。比如某高等级公路沥青路面，施工时间为 7-10月，建设工期为2-3个月。公路工程基层在8月份出现裂缝。

通过工程建设实例可知，随着时间的推移，高等级公路沥青路面裂缝数量持续增加，尤其是8月份之后，横向裂缝宽度明显增加。基层低温收缩，产生横向温缩裂缝，反射至面层，相应扩大面层裂缝宽度。

3 沥青路面裂缝产生机理

半刚性基层沥青路面，材料特点特殊，因此极易出现裂缝影响。对裂缝形成过程进行分析，可以划分为收缩裂缝、应力裂缝、荷载外力裂缝。

3.1 收缩裂缝

水泥稳定基层完工 1个月，局部路段出现横向裂纹，宽度约为 1-3m，横向贯通、半贯通，垂向深度为水泥稳定基层厚度0.4倍。收缩裂缝多为压实水泥稳定基层水蒸发、水泥水化作用影响，导致水分持续减少，会产生毛细管作用、吸附作用、凝胶体层间隙水作用、材料矿物晶体、分子间力作用，从而导致水泥稳定基层压实体收缩，从而产生收缩裂缝。

3.2 内应力裂缝

沥青碎石下面层铺筑3个月，会产生反射裂缝。水泥稳定基层铺筑6个月，基本形成裂缝。多数裂缝横向、垂向贯通水泥稳定基层、沥青碎石面层。水泥稳定基层可以形成独立受力板块。开裂地段裂缝间距控制在50-100mm；严重开裂地段裂缝间距控制在6-30mm[3]。在公路运营12个月后，会产生裂缝增加与扩展问题，裂缝数量在上一年基础上增加 6%左右，裂缝宽度比较大，通常为5mm。局部地段增加10mm。

通过上述分析可知，水泥稳定基层竣工后，历经 12个月时间，会形成内应力裂缝。水泥稳定基层内，可以释放和消减90%以上内应力，打破原有内应力体系，同时形成新型受力体系。中期内应力裂缝产生原因如下：水泥稳定碎石基层，由于温度应变胀缩、材料干缩等，极易产生拉应力，当高于水泥稳定基层极限抗拉强度后，将会导致薄弱断面位置产生断裂影响。应力裂缝特点在于纵向裂缝少、横向裂缝多，裂缝比较顺直，无垂向错位。

3.3 荷载外力裂缝

路面使用时间持续延长，相应增加横向裂缝数量，且缝隙宽度持续扩大。在横向裂缝位置，附生纵向裂缝，可以形成网裂片区，半刚性基层路面产生结构性破坏。在形成应力裂缝后，水泥稳定基层形成无限连续简支板体系[4]。当水泥稳定基层板块长度不同、且相互独立时，受底基层支承，高支承强度部位，极易形成相对支点。低强度部位，会形成相对悬空。通过相对悬空系数，可以反映出悬空程度。悬空系数为0时，则可以完全接触，比较满足多层弹性体系理论。当悬空系数持续增加时，会减弱层间接触力，板块处于连续简支梁受力体系中。悬空系数增加到1时，层间接触力消失，板底悬空。水泥稳定基层板块，位于连续简支板受体体系中。相对悬空跨度、悬空系数大小，会受到支撑面弯沉值变异系数影响。当变异系数越大时，则悬空程度就越大。如果路基出现应力裂缝，在路面渗水影响下，会逐渐降低裂缝位置路床强度，且裂缝两侧水泥稳定基层悬空，会形成相对悬臂板。

通过上述分析可知，当受到车辆荷载影响后，会导致水泥稳定基层板块断裂，从而产生结构性破坏，同时反射至面层部位。后期荷载外力裂缝特点如下：裂缝发展速度加快，会相应增加裂缝宽度，裂缝呈现出不规则结构。水泥稳定基层形成不同独立板块。受到车辆荷载影响后，会导致路面凹凸不平。

半刚性基层沥青路面开裂影响因素较多，分析和研究基层沥青路面可知，开裂因素涉及到材料特性、路面结构设计、车辆荷载等，且路基强度、均匀性、底基层强度、均匀性因素影响。水泥稳定基层矿料级配、塑性指数、细粉料含量、路面结构、车辆荷载大小等，都会影响基层沥青路面开裂[5]。

4 水稳基层施工工艺对路面裂缝的影响控制

4.1 施工工艺流程

图1为水稳基层施工工艺流程图。

图1 水稳基层施工工艺流程图

4.2 原材料控制

第一，集料控制：首先，合理控制级配：注重集料内细料含量控制，通过连续级配，注重级配优化。比如应用骨料密实性结构矿料级配，可以降低半刚性基层干缩系数。其次，集料最大粒径控制：针对集料最大粒径，则应当小于 30mm。预先使用碎砾石分级，之后掺配其他材料。筛分破碎加工使用砾石，确保使用级配碎石稳定性。再者，合理控制含水量：在拌和操作之前，注重集料含水量检测，同时按照加水量、最佳含水量、石料含水量予以控制。施工操作时，按照标准时间间隔，科学检测混合料含水量。当发现异常情况时，必须及时做好优化调整。比如，碾压操作时，确保混恶化料含水量接近最佳含水量。初期碾压操作水分越多，成型之后裂缝产生量就越多.

第二，水泥剂量控制：基层裂缝产生，也会受到水泥剂量影响，必须优化调整集料级配，以此增加基层强度。联合材料性质，合理选择基层强度值。选择水泥稳定砂砾为基层时，基层强度应当小于3.5MPa，对水泥使用剂量进行控制，确保其小于5%。当基层强度值大于3.5MPa时，则将水泥稳定碎石作为基层[6]。采用试验方式，将粉煤灰掺加到水泥稳定砂砾中。上述方法均可以降低基层收缩系数，同时减少裂缝数量。

4.3 施工过程控制

第一，拌和过程控制：混合料拌和之前，严格控制集料含水量，注重覆盖细集料，例如砂石、石屑等，避免日晒雨淋导致含水量过多，影响配料准确性、拌和均匀性。合理应用厂拌法拌和混合料，确保混合料均匀性.

第二，控制摊铺过程：在摊铺操作时，合理预防粗集料、细集料离析现象，将模板支设在两侧，可以增加边缘位置密实度、强度，避免边缘薄弱位置出现裂缝。摊铺操作时，确保摊铺机均匀前进，避免中间停车，维护路面平整度，以防混合料离析。针对摊铺机设备，应当配置螺旋配料机，控制布料器高度，确保混合料高于布料器，以此提升料体输送效率，还可以降低转速。防止在惯性影响下，致使物料出现明显差异。布料器埋设在混合料内，摊铺操作期间搅拌混合料，防止混合料离析。沿着整个断面，挤压出物。当混合料处于不同宽度位置时，极易出现横向离析，料体滚动也会产生纵向离析，螺旋面料上部未暴露在空间内，因此不会出现面层离析问题。

第三，碾压过程控制：碾压操作时，合理控制混合料含水量，确保其处于最佳含水量范围。不仅要对最佳含水量进行控制，还必须做好压实处理。延迟时间应当小于2h，当时间越长时，基层强度成型后就越低，相应降低基层抵抗干缩应力能力，加大裂缝产生几率。在碾压施工时，如果出现黏轮问题，可以将清洗剂溶液喷洒在钢制碾压轮上。如果为胶质轮，则需要将植物油涂刷在轮表面。使用钢轮碾压时，注重轮表面喷洒雾状水，在不黏轮情况下，严格控制喷水量。碾压操作时，在高温条件下，确保混合料一次碾压成型，避免温度差过大，从而产生黏轮问题。

4.4 养生控制

养生控制过程中，严禁重型车辆通过，确保基层表面处于湿润状态。按照现场实际情况，合理延长养生时间，使其达到面层施工之前。基层成型后，应用薄膜覆盖方式养生，洒水养生处理时，应当减少边缘位置洒水。当昼夜温度差较大时，应用覆盖物做好保湿处理[7]。养生处理之后，按照公路工程施工标准，测量水泥碎石稳定基层，维护基层施工质量。

4.5 底基层与垫层处理

当沉降不均匀时，会导致基层上部开裂，相应增加裂缝，还会反射至面层，从而使沥青面层产生裂缝。在路基土石方施工中，遵循规范分层填筑和压实处理，加强基层、垫层压实度。科学处理底基层与垫层表面，同时确保湿润度，减少基层薄土夹层，确保刚度、强度、稳定性满足标准要求。此外，当半填、半挖路段，旧路改造阶段，必须注重填挖过渡段、新旧部位结合位置处理，确保强度一致性，同时严格控制底基层、垫层表面高程。

5 结束语

综上所述，在公路工程建设中，开始广泛应用水泥稳定碎石基层，有助于提升工程质量，延长沥青路面使用寿命。当水稳基层裂缝反射至沥青面层，将会增加路面安全隐患，使路面耐久度降低。因此，优化设计公路工程，做好施工环节管理与控制，科学组织施工养生、基层处理环节，以此展示出水泥稳定碎石基层优势，以此消除不良影响，从根本上促进沥青路面质量效益。