通车后路面出现纵向裂缝的分析及处理

黎灿健

（郑州市市政工程勘测设计研究院 广州分院 510640）

1 路面纵向裂缝情况

道路位于佛山市三水区，地处三水盆地内，地势开阔平坦。地貌属河流冲积阶地地貌单元，路线范围内荷塘及水沟密布。地质情况依次为：①素填土（田埂），粉质粘土及少量碎石组成，填积多年，稍经压实，厚度约3m；②淤泥层，含少量腐殖质，稍具腥臭味，局部夹粉细砂及淤泥质土薄层，流塑，标贯击数 N/1～2 击，Cq=3.2kPa；φq=2.83°，fak=40kPa，约 7.7m；③粉质粘土层，以粘粒为主，含少量粉粒，粘性较强，可塑为主，局部软塑，标贯击数 N／=5～9 击，Cq=23.0kPa；φq=14.10°，fak=160kPa，厚约 8.5m；④中细砂层，饱和，中密为主，局部稍密，标贯击数N／=11～21击，fak=200kPa。

原方案荷塘塘底清淤换填，厚度为1m，挖除塘梗消除与荷塘高差；道路全幅进行水泥搅拌桩施工，等边三角形布桩，桩距在车行道范围1.5m，人行道及边坡范围1.8m，桩径0.5m，桩长嵌入粉质粘土层≥0.5m。路基填高约3.8m，粘性土填筑，沥青混凝土路面，40cm水稳碎石层，20cm水稳石屑层。

纵向裂缝出现北幅内侧第二条车道，距离边坡坡脚约20m。裂缝宽约5mm，发现后未及时进行封堵，后迅速发展，宽度达2～4cm，错台高差约4mm，长度也增加至160m。

经调查，裂缝位置与原地形田埂位置基本吻合。该范围内纵向裂缝也非第一次发生，在路基填筑过程中，曾出现纵向裂缝，施工单位未予重视，简单压实后继续填筑。路面水稳层施工后再次出现纵向裂缝，施工单位仅将开裂段水稳层破除后在裂缝范围浇筑厚20cm，宽1.5m的混凝土板，此后完成沥青混凝土面层施工，于通车后出现了本次的裂缝。

2 纵向裂缝原因分析

原有旧塘梗经长期使用，塘梗底密度相对较高，而荷塘淤泥层密度较小，水泥搅拌桩处理效果存在差异。同时人行道与边坡范围处理间距较车行道大，导致路基横断面地基处理效果由里往外逐步削弱的情况。流塑状软土层较厚，施工操作不规范易发生成桩质量差或断桩的状况，搅拌桩施工完成后不足半月即进行填土压实，部分桩基龄期不足进行路基填筑，也会造成桩体损坏。原状地基缺乏上部硬壳层，同时软基处理效果较差，未起支撑上部填土的作用，填土层较厚，压缩性存在差异，造成沉降不均，易引起路基的沉降和水平滑移，因此在硬软分界处出现裂缝。

按《城市道路路基设计规范》（CJJ194-2013）规定，路基填筑工程中和填筑后进行变形监测，且控制填土速率，时间不宜小于地基抗剪强度所需的固结时间。在满足沉降和位移条件下方可进行下一步工序。施工过程未进行相关监测，更在填土厚度4～5m后出现的裂缝却未引起重视，而只采用简单的加筋和局部更换路面基层等处理，未彻底找准造成沉降拉裂的主要原因而采取有针对性卸载和加固措施，未能阻止路基不均匀沉降的作用。

3 处理措施

（1）应在裂缝出现后立刻采用沥青进行灌缝封堵，避免雨水流入路基之内加剧路基损坏。

（2）补充沉降和位移监测，为处理措施提供实测数据。在裂缝路段各个断面特征位置设置沉降和水平位移的监测。

（3）路面下方有基层开裂采取的水泥混凝土板加盖，混凝土板下方存在现状不可见的裂缝，具体沉降、位移情况则无法反应到路面来，阻碍了进一步判断与分析。通车后出现裂缝问题需立刻采取补救措施，防止路基问题继续恶化，同时要求最大程度保护已施工的地下管道以及路面结构，因此拟采取高压旋喷桩处理+反压护道处理。在道路边坡外采用反压护道增强路基稳定性，高压旋喷桩钻孔较小，可减小对现状沥青混凝土路面的破坏，成桩后可有效减少不均匀沉降及增强路基稳定性。

（4）高压旋喷桩桩距计算

根据测量数据显示，现裂缝外侧总沉降量为0.029m，内侧总沉降量为0.014m，采用沉降反算压缩模量的方法，计算外侧经原水泥搅拌桩处理后的土体压缩模量，利用本次高压旋喷桩桩体压缩模量，以及内侧土体压缩模量作为高压旋喷桩加固后的复合压缩模量，进而计算置换率。具体过程如下：

①原水泥搅拌桩处理后外侧沉降范围的土体压缩模量

土体厚度取值路面以下处理深度，共计11m。采用分层计算，每层厚度取1m，总沉降值0.029m。附加应力取值车辆荷载形成的应力，为25.3kPa。

根据复合地基加固区沉降计算公式：

Sc=ΣPi/Esh

反算后，可得现状土层压缩模量为8.2MPa。

②现状内侧非沉降范围的土体压缩模量

经处理后的土层最终沉降量需接近内侧的沉降量，即可避免沉降差，总沉降值0.014m。

反算后，取得加固后复合压缩模量为17.0MPa。

③高压旋喷桩桩体压缩模量

高压旋喷桩90d的无侧限抗压强度一般可达2.0MPa。

因此根据状体压缩模量计算公式Ep=84.3qu。

高压旋喷桩压缩模量为Ep=84.3×2=166MPa。

④置换率计算

根据加固土桩压缩模量计算公式：

Esp=mEp+（1-m）Es

反算置换率m=（Esp-Es）/（Ep-Es）=（17.0-8.2）/（166-8.2）=0.0558=5.58%。

⑤桩距计算

根据置换率计算公式m=d2/de2；

有效处理直径de与桩间距S的关系公式；

等边三角形布置时：de=1.05S；

高压旋喷桩桩径选用d=0.5m；

计算出，桩间距 S=（d2/m）-2/1.05=2.0m；

综上所述，高压旋喷桩间距需满足2.0m，可满足消除沉降差的要求。

（5）处理方案

下沉路基范围满布高压旋喷桩，桩距2.0m，在纵向裂缝周边4m范围加密为1.8m，正三角形布置，桩径0.5m。布孔位置避让现状管线，桩侧与管壁最小间距≥0.5m。从现路面空钻4m，4m以下喷射水泥浆，采用32.5级的普通硅酸盐水泥掺入量≥180kg/m，桩长进入粉质粘土层≥1.0m。水灰比为1：1，水泥浆比重1.49～1.52。施工喷嘴直径2.4mm，喷浆压力≥20MPa，喷射管旋转速度25r/min，喷射管提升速度20～25cm/min。

图1 路基加固旋喷桩平面示意图

图2 路基加固旋喷桩剖面示意图

高压旋喷桩处理后进行监测，符合工后沉降和连续2个月监测的沉降量不大于5mm/月要求，路基趋于稳定，进行沥青混凝土路面修复。对钻孔空钻处注浆填充，铺筑沥青混凝土修复。对沿裂缝1.5m宽度范围的路面刨铣10cm，铺筑土工格栅后，重新摊铺沥青混凝土面层。

4 处理效果及总结

完成高压旋喷桩处理后裂缝不再发展，路基判断基本稳定，并完成路面层修复。道路重新通车至今已一年六个月，道路使用状况良好，未出现新增裂缝及其他病害。

本文分析了软土路基道路在通车后出现裂缝的原因，提出了合理的处理措施，取得以下结论：

（1）在软土路基段的路基填筑过程中，应严格控制填土的时机与速率，避免过快加载，同时做好相应监测。

（2）路基填筑过程中出现纵向裂缝应予以重视，及时分析原因采取有效措施，避免问题延误导致后续结构出现问题，从而增加处理难度及工程费用。

（3）通车后出线纵向裂缝，对路基进行补强措施，应做好现状管道的保护，并尽可能减少对现状路面的破坏。

[1]《广东省公路软土地基设计与施工技术规定》（GDJTG/T E01-2011）.

[2]《城市道路路基设计规范》（CJJ 194-2013）.