雷迎松，牛曉霞

(廣東華路交通科技有限公司)

1 工程概況

廣東省某高速公路是廣東省西部公路網(wǎng)的重要組成部分之一，為平原微丘區(qū)高速公路，雙向四車道，設(shè)計(jì)行車時(shí)速為110 km/h，全長(zhǎng)52.921 km，于2001年建成通車。通車九年來(lái)，瀝青路面出現(xiàn)了裂縫、坑槽、松散和車轍等不同程度的病害，為防止病害的進(jìn)一步發(fā)展和路面使用性能過(guò)快衰減，從2005年開(kāi)始根據(jù)路面病害類型，采取了有針對(duì)性的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，在一定程度上延緩了病害的進(jìn)一步發(fā)展。但K28+000～K51+000路基段(雙幅路基段全長(zhǎng)22.957 km)由于路面病害發(fā)展速度較快，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施已難以控制病害的發(fā)展，因此為有針對(duì)性的對(duì)該路段提出處治措施，2010年4月對(duì)該路段進(jìn)行了詳細(xì)的檢測(cè)分析。

該段高速公路路面結(jié)構(gòu)由4 cm瀝青混凝土AK-16A+6 cm粗粒式瀝青混凝土AC-25I+35 cm 6%水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層+16～20 cm 4%水泥穩(wěn)定粒料底基層組成。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限 15年，設(shè)計(jì)荷載 BZZ-100，設(shè)計(jì)彎沉0.275 mm。該段高速公路2006～2009的交通量如表1所示。車流量中一類車所占比例最大，其余從大到小依次是三類車、二類車、五類車、四類車，2008年、2009年A線(行車方向樁號(hào)遞增)方向每一類車車流量均大于B線(行車方向樁號(hào)遞減)方向。

表1 交通量增長(zhǎng)情況

2 路面檢測(cè)分析

2.1 破損調(diào)查評(píng)定

經(jīng)過(guò)路面破損調(diào)查統(tǒng)計(jì)，該段瀝青路面的主要病害是裂縫，局部路段產(chǎn)生的坑槽和松散主要分布于裂縫較為集中路段。該段瀝青路面的裂縫型式主要為橫向裂縫和縱向裂縫，以橫裂為主?？v裂主要分布在K41～K51之間的主車道右輪跡處，且其縱裂位置也有車轍病害的產(chǎn)生?？v、橫向裂縫在填、挖路段均有分布，且部分挖方路段路面裂縫率大于填方路段。同時(shí)有一部分橫向裂縫是在橋涵構(gòu)造物搭板邊緣處產(chǎn)生的，且大部分是通縫?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，部分裂縫雖用封縫膠封縫，但部分封縫膠在車輛荷載的作用下，端部出現(xiàn)松開(kāi)翹，還有部分封縫的裂縫沿著封縫膠的側(cè)邊或端部又產(chǎn)生新的裂縫。經(jīng)統(tǒng)計(jì)該段需重新封縫的裂縫總長(zhǎng)為2 140 m，占總裂縫長(zhǎng)度(55 364 m)的4%左右。

根據(jù)文獻(xiàn)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，B線方向?yàn)r青路面達(dá)到優(yōu)良的里程共為4.656 km，所占比例為20.3%，被評(píng)為中及以下的里程共有18.301 km，所占比例為79.7%;A線方向?yàn)r青路面達(dá)到優(yōu)良的里程共為16.574 km，所占比例為72.2%，被評(píng)為中及以下的里程共有6.383 km，所占比例為27.8%。同時(shí)，根據(jù)文獻(xiàn)的規(guī)定，該段共有 17個(gè)路段(單幅長(zhǎng)度24.684 km)需進(jìn)行中修罩面處理。

2.2 彎沉檢測(cè)評(píng)定

該路段兩個(gè)方向?yàn)r青路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)均大于98，評(píng)定等級(jí)均為優(yōu)。表明該段瀝青路面裂縫的產(chǎn)生與路面結(jié)構(gòu)整體承載能力的關(guān)聯(lián)性較小。

2.3 路面行駛質(zhì)量評(píng)定

該路段段瀝青路面行駛質(zhì)量很好，行駛質(zhì)量指數(shù)評(píng)定等級(jí)均為優(yōu)、良。兩個(gè)方向的路面行駛質(zhì)量指數(shù)“優(yōu)”、“良”基本相當(dāng)。對(duì)比2008年的檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該段IRI平均值變化較小，其路面行駛質(zhì)量保持良好。

2.4 車轍狀況評(píng)定

該段瀝青路面車轍狀況良好，兩個(gè)方向車轍指數(shù)評(píng)定等級(jí)均為良。同2008年該段的車轍情況進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)所測(cè)車轍平均值變化較小，路面車轍基本保持穩(wěn)定。

2.5 路面裂縫現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖分析

為了解該段瀝青路面裂縫病害的發(fā)展規(guī)律，查清不同型式裂縫產(chǎn)生的原因，選取了縱向裂縫病害較為嚴(yán)重的B線方向K48+010～K48+015填方段和A線方向K47+270～K47+275挖方段主車道位置進(jìn)行了路面開(kāi)挖檢測(cè)，開(kāi)挖的厚度范圍包括上面層、下面層，開(kāi)挖寬度為沿裂縫兩側(cè)各50 cm左右，長(zhǎng)度約5 m左右，開(kāi)挖形狀呈槽型階級(jí)狀斷面，兩個(gè)位置開(kāi)挖的具體狀況如表2所示。

表2 路面開(kāi)挖情況表

兩處開(kāi)挖表明無(wú)論是填方路段還是挖方路段，裂縫均已經(jīng)貫穿了整個(gè)瀝青面層，基層也出現(xiàn)了較寬的裂紋，且從現(xiàn)場(chǎng)看基層裂縫寬于面層裂縫。從開(kāi)挖的現(xiàn)場(chǎng)情況可知兩處開(kāi)挖位置均出現(xiàn)較為明顯的基層反射裂縫和水損害。

2.6 路面材料狀況

根據(jù)2008年對(duì)該段進(jìn)行的專項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果分析，該段瀝青路面松散病害路段滲水系數(shù)均較大，經(jīng)過(guò)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后的路面滲水系數(shù)雖明顯減小，但已有大量的水已滲入結(jié)構(gòu)內(nèi)部。瀝青表面層肯塔堡浸水飛散試驗(yàn)結(jié)果較大，瀝青路面表面層抗水損壞能力較差，面層的空隙率較大，過(guò)大空隙率是造成面層瀝青混合料松散及發(fā)生坑槽的重要原因。對(duì)不同路段的瀝青層回收后進(jìn)行瀝青三大指標(biāo)測(cè)試表明，瀝青老化嚴(yán)重，其主要表現(xiàn)為針入度降低，軟化點(diǎn)提高，延度降低?；鶎蛹暗谆鶎訜o(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度較好，但部分路段基層松散較嚴(yán)重。

3 病害成因分析

3.1 橫向裂縫

該段橫向裂縫產(chǎn)生的原因主要是由上而下的溫縮裂縫、由下而上的基層反射裂縫及貫通的不均勻沉降引起的橫向裂縫。由上而下的橫向裂縫經(jīng)分析主要是由于面層瀝青含量不足以及瀝青的老化，使路面松散，在交通荷載、晝夜溫差及雨水的作用下而形成;由下而上的基層反射裂縫，主要是由于基層出現(xiàn)干縮和溫縮開(kāi)裂后，基層失去了抵抗拉應(yīng)力的能力，就在開(kāi)裂位置將應(yīng)力傳遞給面層，形成面層在開(kāi)裂縫處的應(yīng)力集中。差異沉降引起的橫向裂縫產(chǎn)生的原因是在軟土與非軟土地基交界處或構(gòu)造物臺(tái)背與路段交接處或填挖交界處，因地基或路基與構(gòu)造物差異沉降導(dǎo)致基層開(kāi)裂，并反射到瀝青面層形成橫向裂縫，該類型裂縫一般貫穿全幅。

3.2 縱向裂縫

A線方向K47+270挖方處的縱向裂縫是由面層所用材料、施工質(zhì)量和行車荷載共同作用的結(jié)果;上面層同下面層所用材料存在質(zhì)量差異，在行車荷載的作用下，車輛荷載的剪切應(yīng)力超出了路面混合料的抗剪強(qiáng)度，從而導(dǎo)致縱裂從上向下發(fā)展，同時(shí)，由于基層出現(xiàn)干縮和溫縮開(kāi)裂后，基層失去了抵抗拉應(yīng)力的能力，就在開(kāi)裂位置將應(yīng)力傳遞給面層，形成面層在開(kāi)裂縫處的應(yīng)力集中，造成反射裂縫的發(fā)生。B線方向K48+010填方位置的裂縫屬于基層反射和軟基路段不均勻沉降綜合作用的結(jié)果;不均勻沉降的作用因素在該處大于基層反射的作用因素，因現(xiàn)場(chǎng)觀察該處路基明顯處于沉陷狀態(tài)，路基的不均勻沉降造成基層縱向開(kāi)裂，失去抵抗拉應(yīng)力的能力，會(huì)在開(kāi)裂位置將應(yīng)力傳遞給面層，造成基層裂縫寬，面層裂縫細(xì)的狀態(tài)。另外，由于雨水和行車荷載的共同作用，使得基層軟化，面層受力不均勻，出現(xiàn)剪應(yīng)力，導(dǎo)致面層呈現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋，造成路面破壞。

3.3 松散

該段高速公路瀝青路面出現(xiàn)松散病害的主要原因是:路面結(jié)構(gòu)層只有4 cm+6 cm兩層厚度較薄、路面材料瀝青含量不足、瀝青老化嚴(yán)重、天然砂含量高。瀝青含量不足和瀝青的老化，使集料和瀝青的粘附性下降，促使瀝青和集料分離，而上面層空隙率較大，在雨水沖刷下，瀝青被帶走，造成松散病害的發(fā)生;而天然砂主要由SiO2含量較高的酸性集料組成，同樣降低了集料與瀝青的黏附性，影響瀝青路面的水穩(wěn)定性。

3.4 坑槽

該段高速公路坑槽的形成主要有以下四個(gè)方面的原因:①路面結(jié)構(gòu)層只有4 cm+6 cm兩層層厚較薄;②路面松散導(dǎo)致的表面層剝落，在行車荷載和雨水等自然因素作用下，當(dāng)剝落面積及深度達(dá)到一定程度時(shí)，便形成了坑槽;③裂縫處在車輛及雨水的作用下，使得基層軟化，面層受力不均勻，出現(xiàn)剪應(yīng)力，使得面層破碎，形成坑槽;④層間粘結(jié)差，車輛變速時(shí)，上面層所受的力傳遞不到下面層，使得上面層剪應(yīng)力超過(guò)了材料的抗剪強(qiáng)度，從而導(dǎo)致上面層破壞，最終演變成坑槽。

［1］交通部公路科學(xué)研究院等.公路工程技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(JTG H20-2007)［S］.北京:人民交通出版社，2008.

［2］上海市公路管理處等.公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范(JTJ 073.2-2001)［S］.北京:人民交通出版社，2001.