错台报告1_错台检测报告

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水泥混凝土路面错台病害产生的原因、机理、预

防措施及综合治理

摘要 针对水泥混凝土路面破坏情况，通过分析，提出了路面断板、错台是造成其破坏的主要原因，而断板与错台是由于地基、路基、构造物、垫层、底层、基层、混凝土路面强度、混凝土路面的切缝时间、构造要求等诸多环节处理不当所形成，同时提出了水泥混凝土路面错台的防治措施和处理方法，以提高水泥混凝土路面的质量及使用寿命。

关键词

水泥混凝土路面

错台

原因分析

防治措施

错台是指相邻水泥混凝土路面板在接缝处产生的垂直高差，相邻水泥混凝土路面板在车辆的重复荷载作用下，产生不均匀沉降。错台产生的原因

路面错台现象发生在使用阶段，有纵向错台和横向错台2种情况。纵向错台由半路堤半路堑、旧路改建加宽部分与稳定的旧路基之间沉降发生；拉杆安置不水平、间距过大或未设置拉杆。横向错台主要由胀缝间距设置不合理；胀缝、施工缝未设传力杆；在温度作用下水泥混凝土路面发生变形；路基“弹簧”现象未作处理； 桥台背后、涵洞两侧填土发生下沉。一般情况下，纵向错台和横向错台并存。

错台现象常常与卿泥现象、填缝料丧失、路基的不均匀变形等密切相关。一方面，填缝料的丧失，会造成路面水的渗入，在车辆荷载的作用下，产生卿泥，随着卿泥的连续不断发生，路基游离土被不断带走，路基表面标高不断降低，产生错台。另一方面，路基若处理不好，如压实程度不一致，则会随着通车时间的增长，不均匀沉降和变形也会增加，也可产生错台。此外，以下原因也可造成错台：

1)下部嵌缝板与上部缝隙未能对齐，或胀缝两侧混凝土壁面不垂直，使缝旁两板在伸胀挤压过程中，会上、下错开而形成错台。

2)地面水通过接缝渗入基础使其软化，或者接缝传荷能力不足，或传力效果降低时，都会导致错台。

3)当交通量或基础承载力在横向各幅板上分布不均匀，各幅板沉降不一致

时，纵缝也会产生错台。

4)在上部较大荷载作用下，由于基础压实(或承压)不足，各幅板之间产生不均匀沉陷而形成错台。

5)路基基层碾压不密实，强度不足，致使基层在行车荷载作用下发生塑性累积位移。

6)局部地基不均匀下沉。7)相邻板间的传荷能力下降。

8)水浸入基层，行车荷载使路面板产生泵吸现象，动水将面板与基层间的碎屑抛向后方，把后方的板抬起。

错台的特点是横向接缝两侧路面板出现了竖向相对位移△h，错台根据形成台阶的高度又可分为几种情况：

轻度错台一接(裂)缝两边路面形成的台阶高度小于10mm； 中度错台一接(裂)缝两边路面形成的台阶高度小于10～15mm； 严重错台一接(裂)缝两边路面形成的台阶高度大于15mm； 错台的示意图和现场照片分别如图1.1和图1.2。

图1.1 错台的示意图

图1.2 路面错台现场产生错台的机理

接缝填缝料缺损或脱落后，若在雨季，车辆荷载冲击下产生的高压水将沿接缝处渗入，渗入的水分将泡湿基层顶面。同时，外界温度变化使水泥混凝土面板发生上翘曲和下翘曲，由此刚性水泥混凝土面板和半刚性基层之间将出现微细的空隙。渗入面板的水分将滞留在基层顶面微细的空隙内，在车辆荷载的冲击应力作用下，水分冲刷基层顶面，被冲刷掉的细颗粒随渗入的水分一起被带出路面，即产生了唧浆破坏。

随后，基层和面层间的缝隙变大，形成微细脱空，脱空一旦积水，如图2.1所示(图中箭头为车辆行驶方向)，积水在车辆荷载作用下将对基层产生F1的冲击力。在车辆行驶至图2.2(图中箭头为车辆行驶方向)时，车辆驶离1号板使1号板回弹，从而在1号板下产生短暂的真空而出现一个吸力；同时整个车辆作用在2号板时，车辆将对2号板下的基层产生更大的冲击力。两个力的合力为图2.2中F2。在此合力作用下，2号板下被冲刷掉的基层残料一部分随唧浆而被带出路面以外，一部分基层残料被冲至1号板下，将对1号面板有一个向上的冲击力，结果是2号板下的脱空变大，1号板下基本没有脱空，但1号板有逆时针旋转的趋势。

图2.1 车辆荷载作用剖面示意

图2.2 车辆荷载作用剖面示意

现场大量的调查结果统计表明：在行车道的前进方向靠近超车道处的板底脱空最为严重，即图2.3(图中虚线为中央分割带，箭头为车辆行驶方向)中D处的板底脱空最为严重，板底脱空程度从重到轻分别为D>B>C>A。为此，从侧面验证了板底脱空的严重程度与上面的理论分析的一致性。

图2.3 板底脱空平面示意

现场的调查结果统计还表明，错台的行车道板与硬路肩面板在道路横断方向，板中标高基本一致，而在C端比硬路肩高，在D端比硬路肩低，从而验证了道路面板发生逆时针旋转的普遍性。

上述分析表明：板间错台时A端标高比B端高，此与现场调查的情况也完全一致；其次，板底脱空主要发生在图2.3中D和B处板底，故板底脱空的检测和处置应该主要集中在D和B处。预防措施

预防混凝土路面纵缝错台的形成应从路面设计理论出发，遵循错台的成因，在设计技术和施工方法上采取相应措施。

3.1 增加地下构造物的覆土

混凝土路面设计假设地基为半无限弹性体，城市道路地下构造物尤其排水箱涵的存在，实际完全偏离了这一假设，为减少地下构造物的影响，应尽量增加其覆土深度，使路面下车辆荷载的应力工作区地基接近这一假设。据有关资料，当覆土深度大于1.25m时，地基反应模量没有影响；当覆土深度从1.25m减至0.75m时，地基反应模量增大约4%；当覆土深度小于0.75m时，地基反应模量随覆土深度的减少而急剧增加；当覆土深度减至0.3m时，地基反应模量增大400%。

3.2 调整排水箱涵位置

城市道路路面标高受多方制约不可能任意升降，排水箱涵与其两侧填土地基刚度差异大，整体性不强，路面纵缝位于箱涵上或原土上，纵缝两侧混凝土板块受力边界条件一致，可减轻路基刚度差异对路面的影响，因此，对纵缝位于箱涵侧壁处路段，应调整箱涵位置。如图3.1a)不妥，按图3.1b)设计选择。

图3.1 排水箱涵位置

3.3 加强纵缝结构

20世纪80年代修建的混凝土路面纵缝为无拉杆企口缝，施工过程中容易损伤，接缝整体强度低，传荷能力强，对地基的不均匀沉降较敏感。

1)设置纵缝枕垫。混凝土面板的设计以纵缝边缘中部作为产生最大综合疲劳损坏的临界荷位，因此，混凝土板纵缝受力边界条件决定了混凝土路面使用寿命的长短。纵缝下面设置混凝土枕垫，如图3.2 所示。a.均衡路基刚度的横向

差异，削弱刚度差异的影响；b.保证路基沉降引起基层剪切失稳时纵缝两侧混凝土面板的荷载传递效果。

图3.2 混凝土枕垫的设置

2)纵缝拉杆的设计。《城市道路设计规范》规定：为防止混凝土板横向位移，使纵缝缝隙扩大，在纵缝处的板厚中央设拉杆，拉杆主要是承受混凝土板自重所产生的摩阻力。对规范建议设置的拉杆与传力杆的有效面积比较，不难发现，一旦路基发生不均匀沉降，造成基层剪切失稳，整体强度破坏，纵缝拉杆就要承受额外的剪切荷载。因此，设计应有意识地增加拉杆的有效面积，加大拉杆直径，缩小拉杆间距，使之既起到拉杆的作用，又能安全地传递荷载。

3.4 混凝土面板补强

排水箱涵两侧路基填土的沉降，造成箱涵两侧侧壁上的混凝土面板板底脱空，混凝土面板支承从半无限弹性地基转化为简支或悬臂板，在车辆荷载的反复作用下，混凝土面板因承受过大的正弯矩或负弯矩发生纵向断裂，产生非施工性裂缝及错台。因此，这种部位混凝土面板应采取钢筋补强。

3.5 路基处理

混凝土路面纵缝错台因路基的不均匀沉降引起，控制路基质量对预防路面纵缝错台可起到事半功倍的效果。

1)填料选择。排水箱涵两侧或管道沟槽部位宜选择强度高、压实快、水稳定性好的材料回填，如砾石土、碎石土、中粗砂以及强度较高的工业废渣等，填料要求级配得当。有关实践表明：对于砂类土利用水泥进行稳定处理效果较好，对于粉质土和粘质土利用石灰进行稳定处理效果较佳，当路基含水量较高时利用磨细石灰粉进行稳定处理效果更为显著。

2)压实机具选择。排水箱涵两侧或管道沟槽部位，受地形地物所限，重型压实机具无法到位，成为碾压死角，在保证填土质量的前提下，宜采用手扶式振动压路机或振动夯板分层压实，压实厚度应与压实功能相匹配。

3)设置隔离层。路基不均匀沉降有时不可避免，如何控制沉降的发展，减轻不均匀沉降对路面的影响，通过在路基上层铺设土工格栅隔离层可以收到较好效果。土工格栅是一种高强度聚合物格网产品，是通过独特工艺过程使聚合物的长链碳氢分子沿拉伸方向重新排列成一直线，具有较高的抗拉强度(较拉伸前提高5倍～10倍)和较低的延伸率(只有拉伸前的0.1倍～0.15倍)，土工格栅土体中通过土与格栅表面的摩擦、土对格栅肋的被动阻抗及格栅孔眼对土的“ 锁定”发挥作用。错台的综合治理

水泥混凝土路面错台病害往往伴随着基层不均匀沉降和脱空、填缝料丧失等病害，所以错台病害的修复是一个综合治理过程，主要包括压浆技术、增加传荷能力技术、错台处治技术和接缝灌缝技术。路面出现错台应进行全面的检测和观察，确定产生错台的主要原因，根据产生的原因选择相应处治措施，不管选择什么养护措施进行处治，处治后均需进行接缝灌缝。

4.1 压浆技术

路面压浆是通过压浆泵将浆体（胶凝材料）压入板底脱空处或基层空隙中，来恢复对路面的支承。通过压浆，板底空隙被胶结料填充，路面结构的整体性得到提高，降低唧泥再发生的可能性；同时，可以利用压浆对出现错台的板块进行调整，恢复平顺。压浆不能提高路面结构承载能力，在压浆过程中应注意：不正确的压浆工艺会降低路面的使用寿命，如压力过大易形成该处新的错台和面板断裂，不符合要求的胶结料在结构层界面易形成夹层等。

1)压浆位置。对于出现错台的混凝土板块，采用弯沉测试和目测接缝两侧唧泥情况来确定压浆位置，凡弯沉大于0.2mm和目测接缝两侧存在唧泥的即认为面板脱空。压浆孔一般布置为4～5孔，如图4.1所示。

图4.1 压浆孔布置

2)浆体组成及技术要求。常用的水泥压浆材料包括：水泥、粉煤灰、水、外加剂等。外加剂主要包括微膨胀剂、保水剂、早强剂等。浆体抗压强度要求达到3～5MPa（浆体制成7.07cm×7.07cm×7.07cm 立方体试件，标准养护7d）。浆体应具有良好的流动性，浆体过稠不能均匀布满板底空隙，浆体过稀干缩性大。

3)压浆施工工艺。压浆设备主要有钻孔机、浆体拌和机和压浆泵。压浆工艺为布孔、钻孔、压浆、密封钻孔。压浆先从沉降量大的地方开始，当错台面板抬升到0.5mm时，应换下一个孔压浆，如此反复直到面板抬升到相应的高度位置。否则，当一次压浆板块抬升高度达到0.6mm时，极易造成面板断裂。

4)压浆注意事项。① 压浆板块断裂：压浆过程中，板块会出现断裂，造成原因有：压浆泵压力过大，造成面板拱起，在基层约束下，引起面板断裂；压浆次序不当，根据施工实践，当错台面板抬升高度达到0.5mm，应换下一孔压浆，如此反复压，直到面板抬升到相应的高度为止。否则，当一次压浆板块高度抬升0.6mm时，极易形成断板。② 面板与基层间过量压浆，可能在实际上造成新的病害，过量材料泵入混凝土板底引起面板和原有基层的脱离接触，结果局部将产生高的应力集中。③ 翻浆是路基土壤含水量过大，路面整体强度降低，在荷载作用下，接缝处冒出泥浆。路基土的含水量基本饱和，采用压浆工艺处理此类病害效果很不明显，通常应采用其它措施治理。如路肩处增设盲沟排水、对路基顶面重新处理以提高路面整体结构强度等。④ 二次压浆应控制压浆量，以防止过压。同时二次压浆的浆体硬化强度应比第一次压浆强度高，否则，在面板与基层之间易形成夹层。

4.2 增加传荷能力技术

对于传荷能力不足的接缝可以通过增设传力杆来增加板块传荷能力。增设传力杆就是在接缝两侧板块上开槽，槽间距为50～60 cm，埋设传力杆，传力杆位于板块的1/2位置，用高强度混凝土浇筑槽口，保证路面平顺。传力杆为Φ32光圆钢筋，长80cm，一端涂上沥青。

1)传荷装置。传荷装置含传力杆、固定架。见图4.2所示。传力杆应光滑、涂有环氧树脂涂层，接缝伸缩时，传力杆能水平移动。传力杆直径选择2.8～3.6cm，传力杆长度50cm。传力杆布置，每个轮迹3～5根。

图4.2 传荷装置布置图

2)传荷装置的施工。在接缝位置进行放样切槽，切槽深度为板厚的1/2，切槽长度70cm，切槽宽度8～10cm，切槽布置为每个轮迹3～ 5个，离最外边缘30cm左右。切槽可采用切缝机与风镐共同作业，破除完毕后对条形槽进行清理，涂刷粘结剂，然后放置固定架并对固定架进行调平，安装传力杆。固定架高出槽底2～3cm，固定架必须保持稳定。传荷装置完成后对条形槽内浇注细粒式混凝土，然后采用平板式振捣器振实，整平收光。在施工过程中严禁使用插入式振捣器以防扰动传荷装置。混凝土抗压强度与面板的抗压强度相同，为加快施工进度混凝土中可以加入早强剂。条形槽混凝土强度达到抗压强度80%时可以开放交通。由于条形槽面积很小，不需要对条形槽混凝土表面进行抗滑处理。

4.3 错台处治技术

《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）规定错台的处治方法有磨平法和填补法两种。高差小于等于10mm的错台采用磨平机磨平或人工凿平；高差大于10mm的严重错台可采取沥青砂或水泥混凝土进行处置。采取沥青砂处治错台方案不可取，因为水泥混凝土与沥青砂的颜色不一致，这样局部修补，会给驾驶员造成错觉，存在安全隐患。针对磨平机和人工凿平施工速度慢、成本高等缺点，尝试采用改装的刻槽机对错台进行磨平处治，处治的错台量最大可以达到20mm以上，取得了很大成功。目前该技术已在高界高速公路和205国道（天长段）路面错台处治中广泛使用，效果显著。

1)设备改装。利用现有的刻槽机，将其旋转轴上刀片进行加密改装，增大刻槽机的功率。

2)施工工艺。施工前，要对路面错台量进行详细的测量，确定错台断面上每个位置的错台量，掌握错台量的变化情况，设计每道缝具体施工措施；施工时，从错台量最大的位置开始，每次磨平厚度保持在2～3mm，边磨边用3m直尺找平，直至错台磨平为止。磨平范围一般为20～50cm。

4.4 灌缝技术

出现错台的接缝由于接缝的传荷能力低，两个板块在行车荷载作用下存在挠度差，也就是板块是活动的，这时灌缝很难保证其使用寿命，只有等错台彻底处治结束后才能进行灌缝。填缝料要起到防水功能，必须满足高温不流淌、低温不脆断要求；同时，接缝填缝料暴露于地表，受环境和行车因素影响，易产生老化现象，因此填缝料必须满足：（1）与混凝土板壁具有良好的粘结力；（2）具有较高的伸缩率；（3）具有高温不流淌、低温不脆断的特性；（4）耐老化性能好；（5）施工要方便。灌缝的工序为：切缝、清缝、吹风机吹风、烘干缝内水分、嵌入背衬材料、灌缝。灌缝应选择在当地平均气温时进行施工。结束语

水泥混凝土路面错台是水泥混凝土路面主要病害之一，也是影响水泥混凝土路面行驶舒适性的重要因素之一。但是，在建设水泥混凝土路面时可以通过以下措施减少或避免错台现象的产生。

（1）提高路基压实标准，减少路基不均匀沉降。

（2）根据现行的水泥路面设计、施工规范要求，在水泥混凝土路面缩缝处设传力杆，提高接缝的传荷能力。

（3）在基层表面利用沥青、不透水土工布等制作隔离封水层，可以解决基层的水冲刷问题。

（4）采用优质的接缝填缝材料，规范灌缝施工工艺，延长接缝防水密封效果，尽量不让水进入混凝土板底。

我国高等级公路采用的路面主要有水泥混凝土路面和沥青混凝土路面两种，由于水泥混凝土路面的行驶舒适性较沥青混凝土路面差，目前国内采用水泥混凝土路面的高等级公路越来越少，原有的水泥路面多数都实施了“白+黑”改造，这种局面不符合我国的国情。世界各国在选择“黑、白”路面时，主要取决于本国资源约束条件。首先，我国是世界上连续20 年的第一大水泥生产国，具有全世界最富足的水泥资源；此次，水泥混凝土路面具有比沥青路面更加环保，全寿命成本优势更大的优点；最后，通过近几年对水泥混凝土路面的科技攻关，在水泥路面行驶舒适性、错台、噪音等方面技术上均有突破。随着水泥混凝土路面规范进一步完善、大规模机械化程度的不断提高，水泥混凝土路面的资源优势、行驶质量等都会得到更大程度的提高，坚持“黑、白”两种路面并举才是公路可持续发展的出路。

组员：李志朋、钟立昌、胡方刚

黄海宁、张增果、张富强、赵中浩、王克刚

时间：二○一一年五月二十日