市政道路施工中路基纵向裂缝发生机理

市政道路施工中路基纵向裂缝发生机理

吴嘉健

身份证号：440602198301152133

摘要：市政道路施工中路基纵向裂缝的发生机理是一个关键的研究领域，对于保障道路工程的安全和可持续运营具有重要意义。通过对路基纵向裂缝发生机理的研究，可以揭示裂缝形成的原因和影响因素，为预防和控制路基裂缝提供科学依据。通过持续地研究和探索，我们有信心在市政道路施工中深入了解和解决路基纵向裂缝发生的机理，并逐步形成科学的管理和控制方法。

关键词：市政道路；路基纵向裂缝；发生机理

引言

在市政道路建设中，经常会出现路基纵向裂缝。这种纵向裂纹会严重影响道路的稳定与服役寿命。要想对其进行有效防治，就必须掌握其产生机理。路基纵裂是一种由材料特性、荷载效应、温度效应、湿度效应等多因素共同作用的结果。施工中若对上述因素处理不当，极易导致混凝土结构的纵向开裂。

1市政道路施工中路基纵向裂缝发生的因素

首先，填方路堤时，土基地质会直接影响路基情况。地基处在低洼地带，而下层并未采取透水性填料进行填筑，导致两侧路堤积水饱和浸泡，上方土体的压力导致路基下滑，造成路基纵向裂缝。为赶工期进度，或为追求低成本，中下部分填筑层厚度较大，但压实度不能达到设计的最低标准，导致路堤沉降不均匀从而产生纵向裂缝。

其次，在温度和荷载两种应力的反复作用下，路基强度不能抵抗外界疲劳应力，地基达到其疲劳寿命，道路路面会产生纵向开裂。按断裂力学理论，市政道路路面明显微细裂纹，在温度和荷载的双重作用下，汇集至完全断裂。

再次，在路基填筑施工过程中，填筑碾压宽度不够，路基中部受到压路机压轮两端的交叉重叠碾压轮辙，而路基边部碾压的遍数只有路中的一半，导致路基边部压实效果不足，这也是路基靠边部产生纵向裂缝的一大隐患。在雨水作用下，路基边部的虚土不断下沉，自然密实，路基可能出现真空区，甚至发生塌陷，路基的虚土和压实结合部位会首先发生纵向裂缝。

最后，在市政道路边坡设计中，因边坡坡度偏陡，道路边坡处于不稳定状态，气候、地形、土质等因素会对其造成更大的作用，易于滑动面的形成。纵向裂缝的出现，会影响市政道路路基结构的稳定性，极大可能对人员和行车的安全造成威胁。

2制定市政道路施工中路基纵向裂缝预防与保养策略

（1）在路基填筑施工前，应对地面排水设备进行设计，与已有排水设施相结合，排走的雨水等不得冲入农田，防止冲刷路基并影响农作物生长。

（2）对于特殊土质或高填方路基等特殊路基，在设计中应注意加强对路基边坡稳定性的验算，根据填料土质和土况确定最佳的边坡坡率。

（3）在施工中，应与相关部门保持联系，对地基地貌等相关情况及时汇报。若有不符情况，应拿出相应处理方案，及时办理变更程序。

（4）若路基存在软土地基时，需采取等载或超载预压的处理方式，再进行填筑，提高路基的稳定性。若软土层不厚，则可以将软土层直接清除干净，换填符合要求的材料。当工期要求较紧时，可采取垫层、抛石挤淤、反压护道等软土地基加固的办法，将路基加固至设计要求。

（5）在路基要求加宽填筑施工时，应尽可能将施工部分的虚土及时清除，成型后及时进行三维网防护、拱形骨架防护等边坡防护工程的施工。路基横向要求同步填筑，在情况不允许时，可在前半侧的路基上设置反向台阶，由后向前，分层压实，防止形成土锲。

（6）对于填方路堤处于山坳或水田路段时，为疏平地表水，应开挖纵横向排水沟，可采用透水性材料回填夯实，高填方路堤应采用渗水性好并水稳性高的填料。填筑时，为加强结合部处的整体性，宜采用土工合成材料加筋处理，加强分层摊铺碾压，碾压至密实无拼痕。

3市政道路建设过程中路基纵裂产生机制的建模

将统计数据进行综合分析，从应力变化趋势和路基顶面变形分析得知，在市政道路路基纵向裂缝形成的时间过程可分为以下阶段：

首先，初始变形阶段：气温和地温会受路基阳坡和坡脚积水等因素的影响。尤其是多年冻土地区，冻土融化形成融化区，成为地基中的软弱区，相关强度参数急剧降低，固结后会产生沉降变形。在重力作用下，地基软弱区的存在会造成地基不稳定，造成地基变形倾斜。同时，在路基及下承层内的应力不断调整，增大变形程度，导致路基两侧的变形不均匀和不协调。

其次，强度破坏阶段：随着初始变形阶段的不断发展，地基软弱区的深度不断加深，当变形达到一定程度时，路基顶面局部区域内的压应力会逐步被拉应力所取代，在拉应力集中区的路基上会出现微裂缝。在这一阶段中若能及时将裂缝封闭，对路基进行加固，能够有效阻止路基纵向裂缝的发生，提高市政道路寿命。

最后，变形失稳阶段：微裂缝的形成和扩展影响路基结构的稳定性。当市政道路路基上的微裂缝达到一定程度，回合形成一定深度的裂缝。裂缝面之间产生接触摩擦效应，最终形成路基直线形和弧形纵向裂缝。纵向裂缝的形成。

由统计数值对纵向裂缝的空间形成过程进行分析，地基纵向裂缝形成过程可分为以下几个区域。

发育区：在这一区域出现初始变形阶段，是随着软弱区变形的增大逐步形成的。发育区在重力作用下会产生压密变形，使上层、中层路基和季节活动层失去支撑力，路基在牵引作用下沿一定的滑动区向下蠕动变形，从而适应新的应力状态，变形积累能量上移并扩张，形成具有扩张趋势的诱发区。诱发区：诱发区是发育区扩张结果，能够直接导致纵向裂缝的发生。诱发区直接影响发育区的几何物理参数，在初始变形和后期变形压缩和张拉中被拉裂破坏。

抑制区：抑制区会同时出现在初始变形、强度破坏和变形失稳三个阶段，抑制区位于整个变形活动的中部，其存在有利于路基呈现稳定状态。抑制区具有稳定作用，在一定程度上能够对发育区和诱发区进行克制，阻止裂缝的出现和扩张，但是其作用有限，会因发育区和诱发区的扩张而降低甚至消失。当发育区和诱发区贯通汇合，会形成剪切滑动带，产生垂直变形，导致抑制区的最终消失，形成边坡弧形纵向裂缝。当抑制区一直存在时路基破坏则会以抑制区为轴，形成直线形纵向裂缝。

建立模型对市政道路施工中路基纵向裂缝的发生进行模拟试验。首先，对气候环境特征和影响进行模拟，将特定影响源进行设定；其次，对不同车型车辆碾压进行模拟，探索荷载对市政道路路基纵向裂缝发生的影响；最后，用相似转换法对采集和测量的结果进行计算、归纳，使用处理器对结果进行处理分析。选取弹性变形传感器对路基的力学性能进行采集。

柔性变形传感器是由导电填料、纳米粒子和偶联剂等制备而成，其应变测试范围较大，能够满足模型要求，精度达0.01%，传感器具有精度高、寿命长、尺寸小的特征。温度传感器采用DSA13感温元件，具有高灵敏性和低温度延迟，且能够防潮、防水、高抗干扰素力等优点。拉伸数据采集仪为多通道位移数据采集仪，通过电阻信号进行采集，由RER443串口通信模板进行信号传递。采集数据传递至电脑控制端，将数据进行处理归纳，并将数据输出，由数据分析纵向裂缝的发生机理。

4结束语

综上所述，在市政道路建设中，路基是一种非常重要的结构形式，它的质量与稳定关系到公路的服役年限与安全。但是，在市政道路建设中，路基纵向开裂现象时有发生，给道路的正常运营及养护费用带来很大的影响。因此，对市政道路建设中的纵裂纹产生机制进行深入的研究，无论是在理论上还是在实践上都是十分必要的。

参考文献

[1]杨文五.公路改造中纵向裂缝形成机理与防治对策研究[J].四川水泥,2019,(11):54.

[2]赵洪娟.公路改造中纵向裂缝形成机理与防治对策研究[J].交通标准化,2006,(04):77-79.