路面龜裂

路面龜裂是在重複交通荷載作用下，瀝青面層或穩定基層疲勞破壞產生的一系列相互貫通的裂縫。

基本介紹

• 中文名：路面龜裂
• 外文名：Pavement crack
• 類型：裂縫
• 原因：重複交通荷載
• 產生：穩定基層疲勞破壞產生
• 分類：瀝青路面和水泥混凝土路面的龜裂

產生範圍

龜裂只發生在重複荷載作用的地方。除非整個路表面承受車輛荷載的作用，龜裂不會發生在整個路表面。

由於承載力不足引起的龜裂

產生原因

裂縫最先出現在瀝青面層或穩定基層底部，荷載彎拉應力或應變最大的位置。裂縫傳至表面，開始時只是一條或數條平行的縱向裂縫。在車輛重複荷載作用下，裂縫連通起來，形成了多邊、銳角的小塊，發展成為網狀或龜紋狀的裂縫。接下來我們分為瀝青路面的龜裂和水泥混凝土路面的龜裂。

瀝青路面的龜裂

路面結構是一個整體，它依附在土基之上，由瀝青面層、基層、墊層幾部分組成，任何一個結構層次存在缺陷或者各層間聯結不當都可能使路面出現裂縫。墊層雖然作為一個獨立層，但所用材料一般分為兩類，一類是由鬆散粒料，如砂、礫石、爐渣等組成的透水性墊層，為減少分析層次，在下面按結構層分析原因時把這類墊層同土基一同分析；另一類是用水泥或石灰穩定土等修築的穩定類墊層，在下面按結構層分析原因時把這類墊層同基層一同分析。

1 土基原因

土基是路面的基礎，承受路面結構傳遞下來的全部動載和靜載，要求具有足夠的強度和整體穩定性。當土基存在質量缺陷，如設計工作區深度偏小、軟土地區土基處理不當、換填或淤泥處理不徹底、填築密實度不足、填料的液限偏高、填料差異造成不均勻沉降等都會導致結構破壞，致使路面發生開裂。

2基層原因

基層分剛性基層、半剛性基層和柔性基層。基於我國國情，只談半剛性基層產生裂縫的原因。 半剛性基層結構缺陷主要是乾燥收縮。新鋪的半剛性基層，隨著混合料中水分的減少，要產生乾縮變形，形變積累產生裂縫。對基層乾燥收縮影響較大的因素很多，集料級配不好、細料過多、水泥用量大、水泥標號高、集料含水量大、施工溫度高都會增大基層乾燥收縮。

3面層原因

集料規格、質量、級配以及瀝青的路用性能對抵抗瀝青面層裂縫的發生起著很關鍵作用。由面層自身因素引發裂縫的情形為：瀝青材料低溫穩定性能差使面層在低溫情況下出現開裂；集料含土或天然砂比例高，碾壓時出現“呲牙”，甚至推移；瀝青加溫時間長及溫度過高造成瀝青老化、攤鋪溫度低、油料離析等使油料間粘結力下降，碾壓和使用後出現開裂。

4層間結合原因

我國公路瀝青路面結構設計理論為雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性連續體系理論。即假設在車輛荷載作用下，各結構層是一個聯繫緊密共同受力的整體。結構沒有破壞時最大彎拉應力出現在基層底面，破壞順序由下而上。然而由於種種原因，各層間聯結沒有實現連續的理論狀態。如下基層表面有浮土雜物、路拌基層出現素夾層、基層和面層之間粘結油不勻等因素都會影響體系的連續性。基層間連續不好會導致承載力不夠引發裂縫。外觀特徵是先發生縱向裂縫再逐步發展成縱向網裂、龜裂，直至破壞。基層與面層之間連線不好，會導致面層推移開裂。

5結構組合原因

由於行車荷載和自然因素對路面的影響，路面的使用功能隨深度的增加而逐漸減弱。為了適應這一特點，路面結構通常是分層鋪築的。按照使用要求、受力狀況、土基支承條件和自然因素影響程度的不同，進行不同結構組合。即由上而下強度遞減、差距均衡的強度組合；功能互補的功能組合；厚度適當、滿足要求的厚度組合。每種組合不好都可能使結構功能弱化甚至破裂。對於厚度方面，本人以為我國高等級公路瀝青路面基層總厚度不足。由於種種原因，運輸市場管理缺乏嚴厲手段，超限車輛不能根除，結構設計時要給予考慮。基層結構本身來說，由於受外界環境特別是水的影響，半剛性基層隨時間推移自身強度逐漸衰減，受荷載頻繁作用抗疲勞變形能力下降。又由於半剛性基層破壞的不可恢復性，決定了這種結構要採取相當大的安全係數，同時，基於長壽路面的理念和交通長遠發展的要求，對高等級公路基層厚度確定主張保守做法。現在高速公路採用的60-80cm結構總厚度太冒險。

水泥混凝土路面龜裂

1.路面厚度設計問題

路面厚度設計的依據是設計年限內的累計當量軸次。筆者認為，實際上不管是按標準車的軸載還是非標準車的軸載，車輛的實際軸載遠大於設計軸載。由此得知，設計路面實際承受的當量軸次遠遠大於作為其設計依據的設計年限內的累計當量軸次。即現階段新建路面早期開裂破壞情況較多的癥結之一是公路在短期內（如1～2年）已達到設計年限內的累計當量軸次。

2.基層的影響

基層的強度及穩定關係面層的強度和穩定性。基層松鋪係數（或基層標高）控制不嚴而導致的二次補加層，因二次補加層與下層基層無法緊密連線，自身厚度又小，因而極易鬆散，進而引起路面破壞。地基強度不均勻，路基填料混雜或壓實不好，產生不均勻沉降，基層平整度差，導致混凝土面層厚度不勻，離散性大，在行車荷載及溫度翹曲應力作用下，使路面應力集中。當應力超過極限強度時，就會在厚度薄弱處產生裂縫。

3.路面窨井及管線的影響

（1）路面窨井四周的塘渣(風化石和土的混合物；宕渣是爆破後的碎石，粒徑較大，是土石混合物。)填築是實際施工中的薄弱環節。施工單位在推土機推塘渣時，往往將大塊塘渣推至窨井邊，同時此處壓路機很少壓到，造成應力薄弱區。實際施工中，路面裂縫很大部分發生在窨井處。

（2）路面下雨污管線滲漏會沖刷路基部分，特別是對流沙土的沖刷更為厲害。

4.混凝土質量的影響

（1）不同標號及品種的水泥混雜使用，硬化時間及收縮量不一樣，同樣會形成裂縫。

（2）集料質量的影響。

（3）攪拌質量的影響。攪拌時間過短，則拌合不均勻，造成面層強度相差過大，硬化時間及收縮量不同，從而導致裂縫產生；攪拌時間過長，則容易導致骨料破碎、離析，影響混凝土的強度。

（4）振搗質量的影響。振搗不足，易使混凝土中出現氣孔、蜂窩，在行車荷載及自然因素作用下產生應力集中而導致裂縫；振搗過量，則粗骨料下沉，混凝土離析，影響其強度。

（5）養護的影響。混凝土的養護對其早期強度增長和防止收縮裂縫極為重要。因此，一定要加強混凝土的早期養護，在表面手漿後儘快予以覆蓋和灑水養護。同時必須保證養護的時間，實際養護天數根據混凝土強度增長情況而定，一般宜為14～21天。

5.橫向縮縫質量的影響

設定橫向縮縫是為了減小收縮應力和翹曲應力。切縫施工是混凝土施工中的一個重要環節，如不加強控制，極易引發裂縫。

（1）切割時間。當混凝土達到設計強度的25%～30%時，應採用切縫機進行切割。切縫太早，粗骨料會從砂漿中跳脫；切縫太晚，如果產生的拉應力大於混凝土容許值，混凝土板就會開裂。氣溫高，混凝土強度增長快，切割時間要提早。溫差大，切割時間也要提早。切縫時間一般遵循的原則是“能切就切，寧早勿晚”。切縫機，宜採用機型小、轉速快、振動小的，在混凝土澆築幾小時內即可切割。

（2）切割深度。切縫深度應控制為板厚的1/4～1/5.切得太深，板間的傳荷能力難以得到保證。切得太淺，混凝土截面的強度削弱得不夠，面層上會產生不規則裂縫

（3）接縫料。接縫料是保證混凝土板正常使用的主要組成部分，如處理不好，則極易出現問題。

6.拉桿和傳力桿的影響

脹縫傳力桿的質量控制主要有兩點：一是傳力桿的一端應塗瀝青，且加管套，以保證其伸縮距離；二是傳力桿必須與路面平行，以保證其伸縮方向。前者處理不好，縫端混凝土將被擠裂。傳力桿與路面不平行，混凝土板伸縮時，傳力桿對混凝土板產生壓應力，引起混凝土板拉裂。

（1）橫向施工縫傳力桿。橫向施工縫傳力桿套用光圓鋼筋，且一半塗瀝青，允許滑動。在實際套用中，施工單位為圖方便，經常使用螺紋鋼，且不塗瀝青。施工縫兩邊混凝土澆築時間不同，凝結過程中產生的收縮不同步，傳力桿不能伸縮，形成薄弱環節。當混凝土板在荷載或自然因素作用下產生收縮，則在此薄弱環節處產生裂縫。

（2）縱縫拉桿。縱縫一般有縱向縮縫和縱向施工縫兩種，兩種縱縫均應設定拉桿。拉桿套用螺紋鋼，長度達到設計要求，以保證其與混凝土間的粘接力，並且拉桿的直徑與間距也應得到保證。如此，拉桿不能提供足夠的拉力，混凝土面板收縮時，縱縫被拉開而形成裂縫。

7.溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或內部溫度發生變化，混凝土將發生變形。若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時，即產生溫度裂縫。溫度裂縫區別其他裂縫最主要是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有年溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養護或冬季施工措施不當等。

8.過早開放交通

開放交通過早，混凝土的強度尚低，不足以承受行車荷載，在荷載作用下，混凝土路面很容易產生裂縫。

特徵與分析

龜裂分中度、重度取芯（判斷影響層位），根據現場對龜裂部位大量取芯觀察及分析，大部分龜裂發生在瀝青上面層，也有少部分影響到了瀝青中層。龜裂病害主要是由於瀝青表面層空隙率較大，瀝青老化，原施工混合料離析，大型車輛反覆作用，局部受力不均勻導致瀝青路面先出現細微裂縫，荷載往反覆循環導致瀝青表面出現疲勞裂縫，加之雨水沖刷作用，逐漸形成疲勞破壞。

處治方案

採用局部開窗挖補方案處治，按照“圓洞方補，斜洞正補”原則進行開窗，開窗範圍以坑槽、龜裂病害輪廓線外30cm為準，挖槽的縱橫邊線與車道平行或垂直；開窗深度:要求一次性銑刨一層，若病害已不存在，不再在往下切；若病害仍存在時，則繼續往下層為單位銑刨瀝青層，直至病害消失；開窗完成後，先用空壓機將槽吹洗乾淨後，在槽底噴灑熱改性瀝青層，側壁均勻塗抹3mm厚度改性乳化瀝青，分層用中式瀝青混凝土AC－20C回填壓實至頂。