市政道路开裂和沉陷的原因与防治分析

2022-12-04朱自玺吕均健甘聪诗杨支旭唐大安

运输经理世界 2022年20期

朱自玺、吕均健、甘聪诗、杨支旭、唐大安

（中建八局第二建设有限公司，广西南宁530000）

0 引言

随着我国城市规模的不断扩大，市政道路的数量也不断增长，对于当地经济发展具有重要的现实意义。但是市政道路在使用一段时间之后，会出现裂缝和沉陷的情况，并且随着时间的延长，开裂和沉陷程度会越来越严重，需要花费大量的人力、物力进行修复。因此，需要深入分析市政道路开裂和沉陷发生原因，并提出相应的防治措施。

1 市政道路开裂的原因及防治措施

1.1 市政道路开裂的原因

从实际调查来看，市政道路开裂的原因主要包括以下几个方面：

其一，施工质量问题。施工人员的专业水平较低，在施工过程中操作不当，如混凝土的比例不符合施工工艺要求，拌和时间不足等，都会影响混凝土的性能，从而诱发裂缝[1]。从实际施工要求来看，水泥砂浆泥量超过限制，会影响其强度，增加产生裂缝的风险。此外，养护不当也是造成混凝土路面裂缝产生的重要原因。混凝土浇筑之后没有做好保温措施，且天气炎热，导致混凝土表面水分快速蒸发，其压力变化速度过快，使得强度下降，容易产生裂缝。

其二，天气因素。由于混凝土具有热胀冷缩的特性，因此温度的变化使得市政道路应力发生变化，从而出现裂缝[2]。

1.2 市政道路开裂的预防措施

1.2.1 提高混凝土性能

混凝土路面容易发生裂缝，因此需要振捣密实，加强质量控制以及监督管理，严禁偷工减料的情况发生，降低产生裂缝的风险。为了提高混凝土路面的抗拉强度，需要严格控制混凝土的配比。在混凝土加工过程中，按照市政道路工程的建设要求选择原材料，细骨料含水量＜0.5%，粗骨料含水量＜0.2%。

1.2.2 加强施工与养护管理

在市政道路施工过程中，需要做好施工与养护管理，确保路基施工的强度与质量，提高路面的稳定性。道路各层的厚度与均匀度应该符合国家及行业要求，混凝土制作需要严格控制水灰比，做好试验工作，提高混凝土的使用性能[3]。在施工结束后，还需要及时做好保温措施，避免阳光长时间照射以及风蚀，尤其是夏季。混凝土浇筑后，需要注意调整切割缝，避免混凝土热胀冷缩引起的裂缝，从而提高整体的施工质量。通常来说，混合料的应用可以降低混凝土的含水量，从而提高其性能。在模板施工过程中，需要使用塑料膜覆盖模板，减少混凝土与模板的黏结，从而提高施工的效率。

混凝土路面施工管理对于施工质量有着直接影响。因此，在施工过程中，需要做好施工管理，不断提高施工人员的专业素养，确保其能够按照施工计划完成工作，规范其操作行为。在施工过程中需要做好基层的维修与管理，减少质量问题的发生。

1.2.3 加强路基管理

混凝土施工前，需要做好路基的检查工作。若路基存在小的缺损，需要及时修复；若路基出现较大的裂缝，需要在混凝土板上安装强钢筋网；若路基材料松动，需要重新开挖并进行修复，确保路基具有较高的稳定性。

1.2.4 提高路面施工质量

在路面施工时，需要注意季节变化对混凝土浇筑温度的影响。夏季温度高且降雨多，因此需要加快接缝施工，可以提前切割接缝，确保混凝土的张力适宜。传力杆安装不当，会导致其在热胀冷缩过程中对混凝土板产生应力，从而诱发路面裂缝。在施工过程中，需要合理确定传力杆的安装位置与深度，并且按照相关规范做好混凝土的振捣工作，确保振捣密实、均匀。若振捣不均匀，容易导致车辆行驶过程中应力分布不均匀，路面容易开裂。同时也要避免过度振捣，合理控制振捣力度。

1.2.5 选择合适的原材料

原材料质量与路面裂缝产生有密切的相关性，因此在施工过程中需要选择合适的原材料。例如，对于基层材料，需要选择低温收缩且干收缩系数大的材料。同时，还需要合理选择松弛性能符合施工要求的沥青。在实际施工中，可以通过添加石棉来提高沥青的性能，降低裂缝形成风险。在配比时，需要合理确定骨料、混合料的比例，确保其耐磨性。

1.3 市政道路开裂的处理方法

为了预防道路开裂，需要对其作进一步的加固处理，主要可以采取以下三种加固处理方案。

1.3.1 填轻质土方案

气泡混合型轻质土是一种新型环保施工材料，具有重量轻、自立性与自密性较高的优势，强度高且可调节性好，施工操作简单，在软土路堤、桥台回填等施工中有着广泛的应用，可以预防道路沉降的发生。在采取该方案时，首先需要对病害路面开挖，将路堤土更换为轻质土，之后重新铺设路面。对于换填厚度不同的路段，稳定性的安全系数也有较大差异。

例如，换填厚度为1.5m的路段，稳定性的安全系数为1.1；而换填厚度为2.0m时，稳定性的安全系数为1.2；换填厚度达到2.5m时，稳定性的安全系数为1.29。由此可见随着换填厚度的升高，稳定性的安全系数也随之升高。在实际操作过程中，需要注意：湿容重超过4kN/m3，设计强度不低于0.5MPa；湿容重超过5kN/m3，设计强度不低于0.8MPa。

1.3.2 反压护道方案

反压护道是提高路堤稳定性的常用方法，一般来说其宽度与高度需要根据稳定性的安全系数来确定，一般高度不超过路堤高度的50%。

例如，反压护道的宽度为10m、厚度为2m时，稳定性的安全系数为1.0；反压护道的宽度为15m、厚度为2m时，稳定性的安全系数为1.1；反压护道的宽度为20m、厚度为2m时，稳定性的安全系数为1.2。在厚度固定的情况下，随着宽度的增加，稳定性的安全系数也不断升高。

1.3.3 钻孔灌注桩方案

目前，对于市政道路开裂主要采取以下几种钻孔灌注桩方法：

（1）直接灌浆法。该方法首先需要清除裂缝中的杂质，然后使裂缝干燥，之后在裂缝与路面上涂一层聚氨酯底漆，按照原始的制作方法进行灌浆修补，确保混凝土强度符合市政道路的质量要求。

（2）压力注浆法。该方法被应用于宽度＜5cm的裂缝，先使用鼓风机清理缝隙中的杂质，然后每隔一段距离插入1个喷嘴，使用胶带固定裂缝，通过压力注浆的方式填补缝隙。

（3）扩缝灌浆法。该方法主要被应用于表面缝隙，将缝隙凿成直角凹槽，并清理内部的碎屑，然后将准备好的混凝土或树脂材料注入缝隙即可。

2 市政道路沉陷的原因及防治措施

2.1 市政道路沉陷的原因

市政道路沉陷的主要原因在于以下几个方面。

2.1.1 设计不当

引起市政道路沉陷的原因有很多，如路基填土高度偏差、材料不合格、边坡缺陷等。在环境因素的影响下，市政道路穿过复杂地质环境时，要严格按照相关标准与规范进行。例如，在路基设计中若高填方路段没有做好相关试验测试，很可能导致施工工艺或选材不当，从而诱发纵向开裂，引起路基沉降。

2.1.2 施工质量问题

在市政道路施工过程中，需要严格按照施工方案与技术规范操作。例如，在路基填料分层填筑施工中，需要严格控制各层铺筑的厚度。但是，在实际施工中，有部分施工人员没有严格按照施工要求执行，导致路基填筑质量没有达到施工设计要求，在材料自重以及行驶车辆负荷的作用下，引起市政道路沉陷。由于施工人员的流动性强，部分施工人员的专业素养较低且责任心不高，也会影响施工质量。

例如，在半挖半填施工过程中，若边坡未按照要求施工，容易引起路基与填料的结合度不足，增加开裂、沉降的发生率。在路基填土过程中，要重视临界高度的控制，在施工中做好沉降观测，避免软土路基接近临界状态，确保路基的承载力，减少路基开裂、沉降的发生。

2.1.3 排水不畅

在实际施工中，如果没有做好排水措施，会导致土基的含水量过高，使得整体强度下降，容易发生沉陷的问题。路面、路基排水不通畅，雨水进入路基引起局部沉陷，整体结构被破坏。在梅雨季节，一定要做好排水措施，避免影响路基的施工质量，从而预防市政道路沉陷的发生。

2.1.4 路基刚度不足

路基刚度是指路基的抗变形能力，良好的刚度可以避免沉降变形的发生。路基表面不是出于同一水平面，因此市政道路的结构以及路基的刚度会存在一定的差异，在相同负荷的作用下，路基变形方式也有所差异。

例如，纵向路基与横向路基的刚度差异大，在相同荷载的情况下，可能导致开裂、沉陷的情况发生。在实际施工中，沉降观测不严谨，实际沉降速度大于预期沉降速度，从而引起市政道路沉陷。

2.2 市政道路沉陷的预防措施

2.2.1 加强施工管理

在市政道路施工过程中，为了提高市政道路工程的建设质量，需要加强施工管理。例如在高填方施工中，可以采取分层填筑的方式，严格控制分层填筑的厚度，并做好施工记录，将责任落实到个人。在路基填土压实施工中，压实宽度需要大于设计宽度20cm。在雨水丰富的地区，需要使用渗水性较好的材料，减少雨水堆积。在实际施工中，对于不同特性的地质条件，需要混合使用不同的填筑材料，每层的填筑厚度不能超过50cm。在施工过程中，需要注意挖填工作的质量控制，减少漏挖的情况发生，必要时可以使用小型器械进行填补工作。严格控制压实度，最好选择大吨位的压实设备。在压实完成后，还需要做好质量检测，从而确保压实度符合实际的要求。在实际施工中，一定要将现场的杂质完全清除。在地质条件不稳定的路段，最好清除腐殖土。对于含水量较高的原土，可以进行适当的翻动和晾晒，降低土壤的含水量[4]。

2.2.2 软土地基施工控制

软土地基相比于一般地基来说更容易出现沉陷的问题，为了降低此类地基沉陷的风险，需要采取换填法，使用渗水性能好的土壤进行加固处理。在实际施工中，若施工地点位于河流附近，且积水不易排干，可以采用抛石挤淤的方式进行施工，可以形成碎石桩，从而提高地基的建设质量。

2.2.3 做好沉降观测

在实际施工中，为了预防市政道路沉陷的发生，需要做好沉降观察和记录。目前沉降观测的方法有很多，一般情况下主要是采用地表沉降观测方法，其具有操作简单且观察效果好的优势。设置沉降板观察高程变化，无论是横向还是纵向观测，沉降板设置点越多，观测的准确性越高。

2.3 市政道路沉陷的控制措施

2.3.1 添加外加剂

换填法多用于填方量较小的路段，可以避免路基沉陷的情况。但是该方法不适用于工程量大的路段，因此需要寻找其他的方法。随着现代化施工技术的快速发展，外加剂的出现可以满足实际施工的要求，其不受施工量的限制，适用于建筑物密集的市政道路的施工处理。将外加剂加入路基材料，可以降低路基不均匀沉陷的发生率，目前市面中有许多种外加剂可以使用。根据市政道路沉陷发生的原因不同，采用的外加剂类型也不同。例如，对于沉陷程度严重的路段，可以使用高强度的固体粉状材料，其具有较高的强度与抗压性；对于沉陷程度较轻的路段，则可以使用聚丙烯酸材料[5]。

2.3.2 压力灌浆法

很多地区路基的填筑材料多采用级配碎石，在施工技术与施工条件的束缚下，边缘压实度不符合实际要求，在长时间车辆负荷的作用下，引起路基沉陷的情况发生。为了减少这一情况的出现，可以采取压力灌浆法来提高路基的抗压强度。压力灌浆法主要是在标准压力的作用下，通过注浆的方式来填筑路基碎石的方法。压力灌浆法可以提高路基的紧固性，对提高路基强度、降低路基沉陷具有较好的应用价值，尤其是对于大面积沉陷的路段。

2.3.3 软土地基沉陷控制

软土地基由于沉陷风险高，在实际使用中可以采用垫层换填施工处理。例如，使用灰土夯填处理，先将上部挖开，清除松质土，然后以每层20cm的厚度进行夯实处理。同时可以使用灌注桩加固处理，合理控制水灰比，一般为0.6∶1，浆液充分搅匀后以50L/min的速度灌注，压力控制在0.5MPa。加固完成之后，还需要合理调整道路两旁的钢护栏。在实际施工中，需要根据地质条件与特性，确定最佳夯击间距以及分布情况，避免影响实际施工效果。对于沉陷严重的软土地基，需要在处理之后对混凝土面进行铣刨，重新标高并铺设，拆除损坏的边沟，按照原来的设计重新砌筑。