影響農(nóng)村公路水泥砼路面使用壽命的主要因素及對策

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　　簡介： 結(jié)合當?shù)剞r(nóng)村公路的特點，從設(shè)計、施工和養(yǎng)護等方面對影響水泥砼路面使用壽命的主要因素及對策進行了探討。

　　關(guān)鍵字：農(nóng)村公路 水泥砼路面 使用壽命 因素及對策　

　　1 引言

　　咸寧市在公路建設(shè)中大規(guī)模采用水泥砼路面始于上世紀八十年代。早期修建的路面病害較多，不少路段僅使用2～3年既出現(xiàn)大面積破壞。近幾年，隨著科技的進步，水泥砼路面的質(zhì)量有了較大提高，但壽命短、維修難的問題仍未得到根本解決，嚴重制約了在干線公路上的發(fā)展。2003年以來，國家加大了農(nóng)村公路建設(shè)的投入，調(diào)動了廣大農(nóng)民自覺修路的積極性，水泥砼路面在農(nóng)村公路尤其是通村公路中得到廣泛應(yīng)用。作為公路管理部門，勢必應(yīng)因勢利導(dǎo)，結(jié)合農(nóng)村公路的特點，在總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)、借鑒國內(nèi)外最新研究成果的基礎(chǔ)上，制定切實可行的技術(shù)標準，同時加大技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量監(jiān)管力度，以確保建設(shè)質(zhì)量，提高投資效益。

　　2 水泥砼路面的受力特點

　　在水泥砼路面設(shè)計理論中，將砼板看作四邊自由的小撓度彈性矩形薄板，其假定條件是砼板與彈性地基間完全接觸（不脫空）。當砼板均勻支承時，無論荷載作用的位置，應(yīng)力都較?。欢坏┟摽?，板內(nèi)將產(chǎn)生過大的附加彎拉應(yīng)力，砼板很快達到極限壽命，極端情況下，可以一次壓斷。

　　3 水泥砼路面的優(yōu)缺點[1]

　　3.1 優(yōu)點

　　（1）水穩(wěn)定性較高，在暴雨及短期浸水條件下，路面可照常通行；

　　（2）溫度穩(wěn)定性高，無車轍現(xiàn)象；

　?。?）水泥砼是無機膠凝材料，耐老化、無污染；

　?。?）在相同技術(shù)和工藝水平下，水泥砼路面的使用年限長；

　　（5）水泥砼路面可以容納各種類型的集料，只要這些材料滿足一定的標準；

　?。?）平整度的保持期長。

　　3.2 缺點

　?。?）對路基的穩(wěn)定性要求高，對不均勻變形的適應(yīng)性差；

　?。?）水泥砼為水硬性材料，養(yǎng)護期較長，施工和養(yǎng)護用水量大；

　?。?）水泥砼路面強度高、硬度大，斷板后難于清除，修復(fù)難度大；

　?。?）在相同平整度條件下，由于水泥砼路面不減振，因此行車舒適性不及瀝青路面且噪音較大。

　　4 影響使用壽命的主要因素及對策

　　4.1 路基

　　路基應(yīng)穩(wěn)定，能為路面提供連續(xù)均勻的支撐。一般而言，通車前2～3年水泥砼路面的破損是由于地基或路基不穩(wěn)造成的。所以經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，越是高路堤、軟基路堤或半填半挖的路基，越容易出現(xiàn)斷板；相反，低路堤、老路堤早期破損較少。因此，那種認為采用了水泥砼面層，路基質(zhì)量差一些無關(guān)緊要的觀點是極端錯誤的。

　　大量事實證明，路修得愈快，壞得愈快。為減少路基的變形，除在地基、填料和壓實等方面采取相應(yīng)的措施以外，最好的辦法是留給路基一段自然沉降的時間。確定項目的建設(shè)工期是技術(shù)問題，行政干預(yù)必然帶來質(zhì)量隱患。

　　針對農(nóng)村公路路基大部分由鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府負責修建，機械少壓實度無法保證的情況，咸寧市靈活掌握工程進度，規(guī)定新建路基當年不準鋪筑永久式路面，先鋪筑砂石路面維持通車，第二年經(jīng)彎沉檢測合格后再實施。采用砂石路面的好處在于容易修補，又可以利用為永久式路面的基層或底基層。

　　4.2 墊層

　　特殊路段必須設(shè)置墊層。有些人認為路塹地段的路床是原狀土——“硬得很”，可以減薄基層。實際上恰恰相反。土質(zhì)路塹地段由于地下水位較高和坡面水的匯集，路床的強度、水穩(wěn)定性將大大降低，不但不能減薄基層，還應(yīng)增設(shè)全寬式隔、排水墊層。

　　4.3 基層

　?。?）水泥砼路面與瀝青路面受力特點不同，對基層的要求也存在差異。瀝青路面面層薄而柔，主要是基層受力，對基層的強度、剛度和穩(wěn)定性都有較高的要求；而水泥砼路面面層厚而剛，主要是面層受力，對基層的要求主要是水穩(wěn)定性尤其是抗沖刷能力。

　?。?）農(nóng)村公路與高等級公路在基層結(jié)構(gòu)類型的選擇上應(yīng)有所區(qū)別。半剛性穩(wěn)定基層與柔性基層是兩種同等的結(jié)構(gòu)形式，無所謂誰比誰好，各有其使用條件和特點。半剛性穩(wěn)定基層強度高、剛度大，但也存在造價高、工藝復(fù)雜、養(yǎng)護期長、不利于行車干擾路段的施工、且開裂后沒有愈合能力等缺點。級配碎石和填隙碎石柔性基層不僅能彌補半剛性穩(wěn)定基層的不足，而且在農(nóng)村公路水泥路面上使用，又避免了其整體強度低，抗變形能力差的弱點。

　　咸寧市在有條件的農(nóng)村公路建設(shè)項目中推廣應(yīng)用了級配碎石和填隙碎石柔性基層，使用期最長的已有三年，至今未出現(xiàn)早期破壞的現(xiàn)象。

　?。?）基層集料的質(zhì)量對路面使用壽命有著非常重要的影響。當初咸寧市107國道上產(chǎn)生大面積早期破壞的路段，全部采用的是半剛性水泥穩(wěn)定基層；而市區(qū)內(nèi)的道路雖然采用未篩分碎石柔性基層，卻正常使用了20多年。究其原因，不是由于基層結(jié)構(gòu)類型的區(qū)別，而是在于基層集料質(zhì)量的優(yōu)劣。

　　影響基層集料質(zhì)量的因素，從主觀講，源于認識上的誤區(qū)——只知道水泥砼路面各結(jié)構(gòu)層的強度和剛度自上而下逐層降低，不知道對穩(wěn)定性的要求是相同的，甚至是提高的；只知道用水泥等結(jié)合料來提高強度，不知道摻結(jié)合料的主要目的是將集料穩(wěn)定，保證其在荷載、環(huán)境的作用下，強度和剛度不發(fā)生突變；甚至誤認為不管什么樣的集料，摻了結(jié)合料就會具有良好的性能。導(dǎo)致施工中“強度不夠水泥來‘湊’”的現(xiàn)象十分普遍，以至放松乃至放棄了對集料質(zhì)量的控制。從客觀上講，是由于我國砂石生產(chǎn)工藝落后，加上施工中供不應(yīng)求、價格上漲等因素的影響。

　　咸寧市在對基層集料質(zhì)量進行控制時，遵循以下幾個基本原則：一是間斷級配比連續(xù)級配好。間斷級配可以形成既具有高密實度又具有高內(nèi)摩阻力的密實骨架結(jié)構(gòu)，具有良好的穩(wěn)定性；而連續(xù)級配形成密實懸浮結(jié)構(gòu)，其性能取決于結(jié)合料的工程性質(zhì)，導(dǎo)致穩(wěn)定性趨劣。二是粗集料多比細集料多好。粗集料多，可以形成開級配結(jié)構(gòu)，有利于內(nèi)部排水；而細集料多尤其是含泥量多，將導(dǎo)致抗開裂、抗沖刷能力降低。三是提倡充分利用當?shù)夭牧希皇侨我馊〔?。當材料達不到要求時，應(yīng)采取“一摻二改”的方法進行改善?！皳健奔磽揭徊糠趾细竦牟牧?，“改”即將粒徑大改小、將塑性高改低。

　　4.4 面層

　　面層厚度應(yīng)有較多的安全儲備。不能因為基層較厚強度較高，就隨意減薄面層；實際上，提高基層的強度和剛度，對于降低面層的應(yīng)力或者減薄面層的厚度，影響很小[2].而且路面的使用年限與水泥砼面層厚度的五次方成正比[3]，面層厚度的微小變化，對路面的使用壽命有明顯影響。如20cm厚的面層，減薄1cm，使用壽命將縮短23%，減薄2cm，縮短41%. 另外農(nóng)村公路的施工水平偏低，在確定面層厚度時，還應(yīng)將此類因素考慮在內(nèi)。

　　4.5 路面內(nèi)部排水

　　水是導(dǎo)致路面損壞的“元兇”。不應(yīng)將排水系統(tǒng)看作是“附屬”設(shè)施，而應(yīng)將其放在與路面結(jié)構(gòu)同等重要的位置。而在建設(shè)過程中，由于技術(shù)和經(jīng)濟條件的限制，往往顧此失彼，未能將排水設(shè)施作為一個“系統(tǒng)”來全面考慮，尤其容易忽視路面內(nèi)部排水。以增強晴雨通行能力、延長路面使用壽命為質(zhì)量目標的農(nóng)村公路，更應(yīng)重視路面內(nèi)部排水。國外的研究表明，設(shè)置了內(nèi)部排水的水泥砼路面，使用壽命提高50%左右[4].

　　咸寧市具體采取了設(shè)置排水基層、用透水性材料填筑路肩、用漿砌片石（不勾縫）或無砂大孔砼預(yù)制塊砌筑路緣石等綜合措施，以提高路面內(nèi)部排水能力。

　　4.6 養(yǎng)護

　　（1）農(nóng)村公路有失養(yǎng)的危險。經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，養(yǎng)護資金匱乏、專業(yè)人員不足，養(yǎng)護機制短期內(nèi)難以落實。另一方面，一些公路建成后交通量陡增，也會造成路面的早期破壞。這就要求建設(shè)者能預(yù)見到以上不利因素，并在設(shè)計和施工中采取相應(yīng)對策，以延長路面的維修養(yǎng)護周期。

　　（2）了解水泥砼路面的維修特性。對于已經(jīng)斷裂并伴有嚴重沉陷的砼板，目前普遍采用普通砼按常規(guī)技術(shù)進行翻修，該方法雖然工藝簡單，但效果不理想，常常出現(xiàn)前補后壞，左補右壞的情況。分析后認為，除存在軟基處理不徹底、基層邊角壓實不到位、砼板養(yǎng)生期短等因素外，還與不了解水泥砼路面的維修特性有關(guān)。翻修過程中，不可避免會對四周結(jié)構(gòu)造成擾動，破壞了原有的平衡狀態(tài)，降低了四周結(jié)構(gòu)的強度、剛度和水穩(wěn)定性，因此，在對砼板進行翻修的同時，應(yīng)加強四周砼板基礎(chǔ)的強度和穩(wěn)定性并進行防排水處理。

　　5 結(jié)語

　　5.1水泥砼路面在農(nóng)村公路上使用，可以揚長避短，延長路面的使用壽命。

　　5.2延長水泥砼路面的使用壽命，關(guān)鍵在于提高地基、路基以及基層的穩(wěn)定性，完善路面內(nèi)部排水設(shè)施。為減少路基不均勻沉降帶來的危害，路基、路面工程可分期實施?；鶎拥姆€(wěn)定性首先在于集料質(zhì)量的優(yōu)劣?；鶎咏Y(jié)構(gòu)類型的選擇應(yīng)與當?shù)刈匀?、?jīng)濟狀況及交通條件相適應(yīng)，比較而言，級配碎石和填隙碎石柔性基層更適合農(nóng)村公路水泥砼路面。采用內(nèi)部排水設(shè)施所增加的資金投入，可以從路面使用性能的提高、使用壽命的增加和養(yǎng)護工作的減少中得到補償。

　　5.3經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，農(nóng)村公路有失養(yǎng)的危險，直接影響到路面的使用壽命。

　　5.4農(nóng)村公路建設(shè)總量大、等級低、投資少，但不等于質(zhì)量差、隱患多、壽命短。在建設(shè)中應(yīng)遵循“充分利用舊路資源，合理用地，避免大填大挖”的原則，將有限的資金用在提高路面的使用壽命上。

　　參考文獻

　　[1] 傅智，李紅.黑與白[J].中國公路，2005（07）：067

　　[2] 中華人民共和國行業(yè)標準.JTG D40-2002 公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：人民交通出版社，2003.64

　　[3] 中華人民共和國行業(yè)標準.JTJ012-84公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范條文說明[S]（已廢止）. 北京：人民交通出版社，1986.8

　　[4] 中華人民共和國行業(yè)標準.JTJ 018-97 公路排水設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：人民交通出版社，1998.67