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摘要:公路穿越既有铁路或公路时常采用下穿方式，道路面层采用水泥路面并配筋。如设计、施工不当，会造成路面裂缝病害。本文结合工程实例，分析出现裂缝病害的原因，提出处治措施，为施工实践提供有益参考。
关键词：公路下穿段；水泥路面；钢筋混凝土；裂缝
Abstract：The underpass is a common type of highway traversing existing railway or highway, the pavement commonly adopts concrete pavement with reinforcing bars. If the design or construction is inadequate, the pavement crack will be produced. In the paper, by the example of a highway project, the reason of producing the pavement crack is analyzed, the disposal method is put forward, which show the other construction a helpful reference.
Key words: highway underpass; concrete pavement; reinforced concrete; crack
中图分类号： TU528.571 文献标识码： A 文章编号：
当公路穿越既有铁路或公路时，通常采用上跨和下穿两种形式。与上跨方式相比，下穿方式的公路里程缩短，其引道长度仅为上跨方式引道长度的1/3，从而节约了土地与投资。因此，公路穿越既有铁路或公路通常采用下穿方式较多。公路下穿道路的路面面层综合考虑坡度、地下水影响等因素多采用水泥混凝土路面。水泥混凝土路面如果因设计、施工不当，会造成路面裂缝，留下工程质量隐患。本文结合工程实例，对公路下穿段水泥路面裂缝病害的形成原因进行分析、诊断，并提出相应处治措施，确保工程质量满足设计要求。
1 工程概况
省道X新建工程穿越Y铁路，采用下穿方式。下穿段道路全长545.212m，大部分位于3000m圆曲线段。一级公路，设计速度为80km/h，行车道横坡2%，下穿到道路纵坡为±1.5%。路面结构自上而下为：26cmC35钢筋混凝土+C20混凝土。地面水主要为水渠、河及沟塘，勘察深度内地下水主要为浅层潜水，地下水对混凝土均无腐蚀性。路面排水设计为：行车道路面水先流入道路两侧水沟，汇流至检查井，通过排水涵流入泵站，最终排入附近水系。
工期约1年，工程建成通车一段时间后，水泥路面出现裂缝，以横向裂缝为主，少量裂缝宽度较大，深度几乎贯穿整个水泥面板。
2 路面病害调查及分析
2.1调查情况
检测单位对水泥路面病害进行全面调查，路面裂缝以横向裂缝为主，典型形状如图1。
图1水泥路面裂缝典型形状
并对裂缝部位进行抽样钻芯取样，如图2。
图2水泥路面裂缝部位抽样钻芯取样图
调查结果如下：（1）路面面层有裂缝的板块数量占整个板块的40%左右；（2）裂缝宽度0.5-2毫米，取样显示部分裂缝贯穿，且呈上大下小的趋势；（3）路面厚度、路面强度均符合设计要求。
检测单位选择了6个已有的裂缝设置观测点，在裂缝位置上用5cm后水泥砂浆预制成15cm×15cm×5cm的试块，定期进行观测。经过1.5个月观测，各裂缝处水泥砂浆试块没有发生裂缝，由此判断已有裂缝没有进一步发展，且该地段无沉降发生。
2.2 原因分析
根据病害调查结果，对公路下穿段水泥路面出现裂缝病害的原因分析如下：
（1）面层裂缝均是自上而下且裂缝上宽下窄，结合设计及路基、基层检测结果，其厚度、强度、压实度等指标都合格，所以判断水泥路面面层裂缝既非路面基层或路基病害如沉降、反射裂缝造成的裂缝，也非由于面层强度不足而产生的荷载型裂缝。
（2）下穿段路面面层为钢筋混凝土路面，设置了双层CRB550级冷轧带肋钢筋焊接网。水泥路面设置了胀缝，但钢筋网没有在胀缝处断开。经调查复核，设计时钢筋混凝土面层的配筋率不满足规范要求，且施工时两层钢筋网设置位置与设计不符，两层钢筋网均处于面层底部1/3处。由于水泥混凝土的收缩特性及钢筋与混凝土的收缩与膨胀系数不同，加上钢筋网没有在胀缝处断开，造成了横断面上的应力无法释放，只有通过面层相对薄弱的地方产生横向裂缝来释放应力。因此，一些应力较大、较为集中的地方出现了较宽、较深的裂缝，甚至贯穿了整个面板厚度，但是由于底部钢筋的限位作用，造成了上宽下窄的表现形式。
（3）水泥路面上出现的较短且不规则的一些细微裂缝，是由于施工期间对混凝土振捣不实、后期养护不到位造成的。这些裂缝深度、宽度较小，对结构功能没有损伤，不影响路面使用功能。
3 病害处置方案
设计单位提供了三种处置方案，具体方案如下。
方案一：对道路分两次进行半幅施工，根据裂缝大小、形状切除面板，将面板凿除至钢筋网，清除底层碎屑，现浇C35钢筋网混凝土，恢复原状。此方案造价最小，交通影响小、社会影响小。但此方案对水泥面板进行分块切割，破坏了水泥路面的整体结构功能，不能满足设计要求，不被采用。
方案二：对有裂缝的路面全部凿除，重新按照设计要求浇筑水泥路面。此方案造价太高，施工时间长，交通影响适中、社会影响较大，因此不被采用。
方案三：考虑混凝土路面结构厚度和总体强度满足设计要求，采用布设抗裂层加铺沥青面层的方案。具体施工步骤为：对裂缝清扫，采用丙烯酸酯类、树脂类材料进行灌封处理；喷洒粘层油；采用无纺聚酯纤维布或SMA1橡胶沥青应力吸收层作为抗裂层；加铺4cm厚SMA-13沥青面层。该方案能够有效解决问题，造价适中，交通影响小、社会影响小，因此被采用。
4 结语
通过工程实例，对于公路下穿段水泥混凝土路面有如下结论：
(1)一般路段水泥路面厚度设计为24cm已能满足重载交通通行需要，由此可见下穿段水泥路面厚度为26cm也能满足通行需要。建议下穿段路面可采用素水泥混凝土路面，不需要配筋，既可节约部分投资，又可降低施工难度。
（2）采用素混凝土面层时要防止混凝土配合比不合理、水灰比大、振捣不充分或漏振、养护不及时等通病。同时要及时切缝，防止温缩和干缩裂缝，切缝深度不宜过浅，否则会由于横断面没有明显削弱，应力没有释放而造成相邻缩缝处产生新的收缩缝。
（3）一旦采用钢筋混凝土面层，设计时要充分考虑钢筋配筋量的要求。施工时要严格按照设计图纸布设钢筋网的位置，通过合理设置定位钢筋，控制偏差，不得出现钢筋网的下沉或上浮现象。钢筋混凝土面层可不切缩缝，但是胀缝处钢筋必须断开。
参考文献：
[1]中华人民共和国交通部.公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)[S]，北京：人民交通出版社，2011.
[2]中华人民共和国交通部.公路水泥混凝土路面施工技术规范(JTG F30-2003)[S]，北京：人民交通出版社，2003.
[3]夏和江.水泥混凝土路面裂缝原因分析及其预防措施[J]，南华大学学报（自然科学版），2007,21（3）:108-110.
[4]林旭东、施茂松、代磊.水泥混凝土路面加铺沥青混凝土的探讨[J]，广东公路交通，2011，（2）：42-45.
作者简介：宋学文，1975年生，研究生学歷，工程师，主要从事公路施工管理工作。
关键词：公路下穿段；水泥路面；钢筋混凝土；裂缝
Abstract：The underpass is a common type of highway traversing existing railway or highway, the pavement commonly adopts concrete pavement with reinforcing bars. If the design or construction is inadequate, the pavement crack will be produced. In the paper, by the example of a highway project, the reason of producing the pavement crack is analyzed, the disposal method is put forward, which show the other construction a helpful reference.
Key words: highway underpass; concrete pavement; reinforced concrete; crack
中图分类号： TU528.571 文献标识码： A 文章编号：
当公路穿越既有铁路或公路时，通常采用上跨和下穿两种形式。与上跨方式相比，下穿方式的公路里程缩短，其引道长度仅为上跨方式引道长度的1/3，从而节约了土地与投资。因此，公路穿越既有铁路或公路通常采用下穿方式较多。公路下穿道路的路面面层综合考虑坡度、地下水影响等因素多采用水泥混凝土路面。水泥混凝土路面如果因设计、施工不当，会造成路面裂缝，留下工程质量隐患。本文结合工程实例，对公路下穿段水泥路面裂缝病害的形成原因进行分析、诊断，并提出相应处治措施，确保工程质量满足设计要求。
1 工程概况
省道X新建工程穿越Y铁路，采用下穿方式。下穿段道路全长545.212m，大部分位于3000m圆曲线段。一级公路，设计速度为80km/h，行车道横坡2%，下穿到道路纵坡为±1.5%。路面结构自上而下为：26cmC35钢筋混凝土+C20混凝土。地面水主要为水渠、河及沟塘，勘察深度内地下水主要为浅层潜水，地下水对混凝土均无腐蚀性。路面排水设计为：行车道路面水先流入道路两侧水沟，汇流至检查井，通过排水涵流入泵站，最终排入附近水系。
工期约1年，工程建成通车一段时间后，水泥路面出现裂缝，以横向裂缝为主，少量裂缝宽度较大，深度几乎贯穿整个水泥面板。
2 路面病害调查及分析
2.1调查情况
检测单位对水泥路面病害进行全面调查，路面裂缝以横向裂缝为主，典型形状如图1。
图1水泥路面裂缝典型形状
并对裂缝部位进行抽样钻芯取样，如图2。
图2水泥路面裂缝部位抽样钻芯取样图
调查结果如下：（1）路面面层有裂缝的板块数量占整个板块的40%左右；（2）裂缝宽度0.5-2毫米，取样显示部分裂缝贯穿，且呈上大下小的趋势；（3）路面厚度、路面强度均符合设计要求。
检测单位选择了6个已有的裂缝设置观测点，在裂缝位置上用5cm后水泥砂浆预制成15cm×15cm×5cm的试块，定期进行观测。经过1.5个月观测，各裂缝处水泥砂浆试块没有发生裂缝，由此判断已有裂缝没有进一步发展，且该地段无沉降发生。
2.2 原因分析
根据病害调查结果，对公路下穿段水泥路面出现裂缝病害的原因分析如下：
（1）面层裂缝均是自上而下且裂缝上宽下窄，结合设计及路基、基层检测结果，其厚度、强度、压实度等指标都合格，所以判断水泥路面面层裂缝既非路面基层或路基病害如沉降、反射裂缝造成的裂缝，也非由于面层强度不足而产生的荷载型裂缝。
（2）下穿段路面面层为钢筋混凝土路面，设置了双层CRB550级冷轧带肋钢筋焊接网。水泥路面设置了胀缝，但钢筋网没有在胀缝处断开。经调查复核，设计时钢筋混凝土面层的配筋率不满足规范要求，且施工时两层钢筋网设置位置与设计不符，两层钢筋网均处于面层底部1/3处。由于水泥混凝土的收缩特性及钢筋与混凝土的收缩与膨胀系数不同，加上钢筋网没有在胀缝处断开，造成了横断面上的应力无法释放，只有通过面层相对薄弱的地方产生横向裂缝来释放应力。因此，一些应力较大、较为集中的地方出现了较宽、较深的裂缝，甚至贯穿了整个面板厚度，但是由于底部钢筋的限位作用，造成了上宽下窄的表现形式。
（3）水泥路面上出现的较短且不规则的一些细微裂缝，是由于施工期间对混凝土振捣不实、后期养护不到位造成的。这些裂缝深度、宽度较小，对结构功能没有损伤，不影响路面使用功能。
3 病害处置方案
设计单位提供了三种处置方案，具体方案如下。
方案一：对道路分两次进行半幅施工，根据裂缝大小、形状切除面板，将面板凿除至钢筋网，清除底层碎屑，现浇C35钢筋网混凝土，恢复原状。此方案造价最小，交通影响小、社会影响小。但此方案对水泥面板进行分块切割，破坏了水泥路面的整体结构功能，不能满足设计要求，不被采用。
方案二：对有裂缝的路面全部凿除，重新按照设计要求浇筑水泥路面。此方案造价太高，施工时间长，交通影响适中、社会影响较大，因此不被采用。
方案三：考虑混凝土路面结构厚度和总体强度满足设计要求，采用布设抗裂层加铺沥青面层的方案。具体施工步骤为：对裂缝清扫，采用丙烯酸酯类、树脂类材料进行灌封处理；喷洒粘层油；采用无纺聚酯纤维布或SMA1橡胶沥青应力吸收层作为抗裂层；加铺4cm厚SMA-13沥青面层。该方案能够有效解决问题，造价适中，交通影响小、社会影响小，因此被采用。
4 结语
通过工程实例，对于公路下穿段水泥混凝土路面有如下结论：
(1)一般路段水泥路面厚度设计为24cm已能满足重载交通通行需要，由此可见下穿段水泥路面厚度为26cm也能满足通行需要。建议下穿段路面可采用素水泥混凝土路面，不需要配筋，既可节约部分投资，又可降低施工难度。
（2）采用素混凝土面层时要防止混凝土配合比不合理、水灰比大、振捣不充分或漏振、养护不及时等通病。同时要及时切缝，防止温缩和干缩裂缝，切缝深度不宜过浅，否则会由于横断面没有明显削弱，应力没有释放而造成相邻缩缝处产生新的收缩缝。
（3）一旦采用钢筋混凝土面层，设计时要充分考虑钢筋配筋量的要求。施工时要严格按照设计图纸布设钢筋网的位置，通过合理设置定位钢筋，控制偏差，不得出现钢筋网的下沉或上浮现象。钢筋混凝土面层可不切缩缝，但是胀缝处钢筋必须断开。
参考文献：
[1]中华人民共和国交通部.公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)[S]，北京：人民交通出版社，2011.
[2]中华人民共和国交通部.公路水泥混凝土路面施工技术规范(JTG F30-2003)[S]，北京：人民交通出版社，2003.
[3]夏和江.水泥混凝土路面裂缝原因分析及其预防措施[J]，南华大学学报（自然科学版），2007,21（3）:108-110.
[4]林旭东、施茂松、代磊.水泥混凝土路面加铺沥青混凝土的探讨[J]，广东公路交通，2011，（2）：42-45.
作者简介：宋学文，1975年生，研究生学歷，工程师，主要从事公路施工管理工作。