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省道工程老路路面檢測與評價方法

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對原有道路路面狀況進(jìn)行檢測與評定是道路維修和改造升級的基礎(chǔ)工作。本文以268省道東海段工程為依托，詳細(xì)介紹了舊瀝青路面和舊水泥路面狀況檢測和評定方法，可以為舊路的改造設(shè)計(jì)和管養(yǎng)提供依據(jù)。

道路工程；路面檢測；瀝青路面；水泥路面；評價

一、工程概況

268 省道東海段工程老路全長23km，路面結(jié)構(gòu)形式分為瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面，瀝青混凝土路面為雙向2車道，路面寬2×4.5m；水泥混凝土路面一般為雙向2車道，路面寬2×4.5m，其中李埝鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)段為雙向4車道，路面寬4米×3.5m。在重交通長期荷載作用下，268省道東海段瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面均出現(xiàn)了路面病害問題，有必要在對路面病害調(diào)查和評價的基礎(chǔ)上，進(jìn)行路面改造設(shè)計(jì)。為此，需要對該路段的路面破損調(diào)查、路面彎沉、路面結(jié)構(gòu)形式、路面厚度、路面強(qiáng)度等項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)查和檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行綜合評價，用于指導(dǎo)路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[1]。

根據(jù)老路路面結(jié)構(gòu)形式及路面破損情況，按照檢測評定技術(shù)要求選取了5段具有代表性路段進(jìn)行檢測。第1、3段為瀝青混凝土路面，第2、4、5段為水泥混凝土路面，5段檢測路段樁號分 別 為：K3+500～K4+000，K5+500～K6+000，K6+000～K6+500，K17+500～K18+000，K20+900～K21+400，選取的被檢路段第 1段為有輕微病害的路段，第2段為路面狀況一般路段，第3段為病害較嚴(yán)重路段，第4段為輕微病害的路段，第5段為病害較嚴(yán)重路段。根據(jù)路面結(jié)構(gòu)類型的不同，分別進(jìn)行路面狀況檢測與評價。

二、舊瀝青路面狀況檢測與評價

瀝青路面狀況檢測通常從路面破損狀況檢測、路面彎沉檢測和路面結(jié)構(gòu)形式檢測等三個方面進(jìn)行[2]。瀝青路面破損狀況檢測通常有人工調(diào)查和智能檢測車檢測兩種，本次路面調(diào)查長度較短，采用人工調(diào)查法進(jìn)行檢測；路面彎沉檢測有貝克曼梁法和落錘式彎沉儀法兩種，本路段的彎沉檢測采用5.4m貝克曼梁和標(biāo)準(zhǔn)軸載彎沉車進(jìn)行檢測；路面結(jié)構(gòu)形式檢測采用鉆芯機(jī)鉆取芯樣，測試路面結(jié)構(gòu)的厚度和結(jié)構(gòu)類型[3]。

（一）瀝青路面破損狀況

《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.2-2001）中，路面破損狀況采用路面狀況指數(shù)（PCI）進(jìn)行評價，瀝青路面狀況指數(shù)由瀝青路面破損率（DR）計(jì)算得出，根據(jù)路面破損狀況將路面質(zhì)量分為5個等級，路面損壞狀況指數(shù)（PCI）的數(shù)值范圍為0～100，其值越大，路況越好。依據(jù)路面破損狀況調(diào)查得到的病害類型、輕重程度，計(jì)算路面損壞狀況指數(shù)（PCI），計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 瀝青砼路面狀況指數(shù)PCI

由表1可知，兩段瀝青混凝土路面破損率DR分別為23.58%和56.65%，PCI分別為44.8和20.9，路面狀況等級分別為“次”和“差”，兩段瀝青混凝土路面病害情況嚴(yán)重，有必要及時修復(fù)和改造。

（二）瀝青路面彎沉測試

本次彎沉檢測采用標(biāo)準(zhǔn)軸載彎沉車和5.4m貝克曼梁檢測，瀝青砼路面彎沉檢測為每20m測一斷面（2點(diǎn)）。路面回彈彎沉代表值計(jì)算的保證率系數(shù)取為1.645，根據(jù)實(shí)測情況統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到的各段落路面回彈彎沉結(jié)果，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 瀝青路面彎沉測試結(jié)果

表2的實(shí)測彎沉結(jié)果反映，原路面結(jié)構(gòu)由于采用半剛性基層瀝青面層結(jié)構(gòu)組合，工程實(shí)際管養(yǎng)也比較及時到位，但道路在交通荷載作用下仍出現(xiàn)了許多病害問題，特別是部分區(qū)間路面破損嚴(yán)重，需要通過鉆芯取樣的方法來衡量路段結(jié)構(gòu)內(nèi)部的基層與面層結(jié)合情況、基層材料的完整情況等。

（三）瀝青路面結(jié)構(gòu)形式及取芯情況

依據(jù)調(diào)查要求，為了解路面結(jié)構(gòu)層的形式及使用狀況，對瀝青砼路面分別選擇路面外觀為好、差的典型使用狀況，進(jìn)行分層鉆芯取樣，量取芯樣厚度和評定路面厚度。

表3 瀝青路面鉆芯情況

由表3可知，路面狀況較好的路段，芯樣的整體性較好，而路面病害處的芯樣均存在破碎和松散的問題，整體性較差。

三、舊水泥混凝土路面狀況檢測與評價

舊水泥混凝土路面狀況檢測包括路面破損狀況檢測、路面彎沉檢測、水泥混凝土面板接縫傳荷能力、水泥砼板底脫空狀況、路面厚度及結(jié)構(gòu)形式檢測、水泥混凝土路面彎拉強(qiáng)度等指標(biāo)[4]。

（一）水泥路面破損狀況

《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.1-2001）中將水泥砼路面破損狀況分為五個等級。依據(jù)《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.1-2001）的計(jì)算方法，采用路面狀況指數(shù)（PCI）和斷板率（DBL）兩項(xiàng)指標(biāo)評定水泥混凝土路面破損狀況，計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 水泥混凝土路面狀況指數(shù)PCI計(jì)算結(jié)果

由表4可見，經(jīng)計(jì)算三段水泥混凝土路面破損率DR分別為 6.85%、2.92%、53.98%，PCI分 別 為 74.1、82.5、33.0， 除K20+900～K21+400段路面狀況較差，其它兩段均為“良好”等級。

（二）水泥路面斷板率

依據(jù)路段破損狀況調(diào)查得到的斷裂類病害的板塊數(shù)，按斷裂縫種類和嚴(yán)重程度的不同，采用不同的權(quán)系數(shù)進(jìn)行修正后，確定該路段的斷板率（DBL），以百分?jǐn)?shù)表示。依據(jù)《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.1-2001）及現(xiàn)場調(diào)查得到的斷裂類病害的板塊數(shù)、斷裂縫種類和嚴(yán)重程度的不同，采用不同的權(quán)系數(shù)計(jì)算水泥混凝土路面斷板率DBL，并評定等級，水泥混凝土路面斷板率的計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 水泥混凝土路面斷板率計(jì)算結(jié)果

由表5可知，三個路段的斷板率分別為8.4%、6.5%、66%，K20+900～K21+400段斷板率較高，評定等級為差。

（三）接縫傳荷能力評定

水泥混凝土路面彎沉檢測不只對檢測路段水泥混凝土板塊中心進(jìn)行檢測，另外選擇一些有代表性的板塊接縫，檢測接縫板邊彎沉量和彎沉差，以分析和評定板塊接縫的傳荷能力，彎沉測量每20m測一斷面，每一斷面單塊板分別在四個角和中心處測試5個點(diǎn)。

根據(jù)《公路混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40-2011）相關(guān)規(guī)定，舊水泥混凝土面板的接縫傳荷能力采用彎沉測試法檢測評定，水泥混凝土面層的接縫傳荷能力分為4個等級。測定接縫傳荷能力的試驗(yàn)荷載為標(biāo)準(zhǔn)軸載的一側(cè)輪載（50kN），將荷載施加在鄰近接縫的路面表面，實(shí)測接縫兩側(cè)邊緣的彎沉值，計(jì)算接縫的傳荷系數(shù)。本次現(xiàn)場彎沉檢測選取了部分有代表性的板塊進(jìn)行檢測，計(jì)算接縫傳荷系數(shù)，對接縫傳荷能力進(jìn)行評定，典型樁號路面板接縫傳荷能力測試結(jié)果見表6。

表6 接縫傳荷能力

（四）板底脫空狀況

根據(jù)《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ073.1-2011）要求，板角彎沉超過20（0.01mm）的為脫空板，結(jié)合《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50-2006），要求板角彎沉平均值在20～45（0.01mm）時，對水泥混凝土板采用壓漿等方式進(jìn)行處理；板角平均彎沉大于45（0.01mm）時，采用打裂或各種破碎技術(shù)將板塊破碎、壓實(shí)或更換新水泥板塊[5]。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測板角彎沉值，統(tǒng)計(jì)板塊脫空情況，各路段脫空板的比例情況見表7。

表7 板塊脫空情況調(diào)查表

對舊路破損嚴(yán)重路段，需要換板或者破碎舊水泥板塊；對板塊較好但彎沉稍大的水泥板塊，可視情況采取換板或壓漿的方式處理；對彎沉差較大的相鄰板塊，可采用壓漿措施進(jìn)行處理。

（五）水泥路面厚度及路面強(qiáng)度

采用HZ-20B多功能混凝土鉆孔取芯機(jī)鉆取芯樣，分析結(jié)構(gòu)層形式、成型情況，并對完整芯樣進(jìn)行了劈裂彎拉強(qiáng)度檢測，路面面層厚度及水泥混凝土路面芯樣劈裂強(qiáng)度見表8。

表8 芯樣厚度及劈裂強(qiáng)度匯總表

根據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40-2011）相關(guān)規(guī)定，面層厚度的標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)鉆孔芯樣的量測高度按下式計(jì)算確定，舊混凝土面層彎拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值可采用水泥混凝土芯樣的劈裂試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算確定，得到水泥混凝土路面面層厚度的標(biāo)準(zhǔn)值為219mm，彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.41MPa。

四、結(jié)束語

準(zhǔn)確、有效的路面狀況檢測數(shù)據(jù)是道路改造設(shè)計(jì)的前提，在道路改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)前，必須進(jìn)行原有路面狀況的檢測與評價工作。對于瀝青路面的狀況評價，主要從路面破碎狀況、路面彎沉、路面結(jié)構(gòu)層情況三個方面進(jìn)行檢測，而水泥混凝土路面的狀況評價，通常包括路面破碎狀況、斷板率、接縫傳荷能力、板底脫空和路面結(jié)構(gòu)層等多個方面進(jìn)行測試，有特殊需要的舊路路面狀況評定可根據(jù)需求增加相應(yīng)的檢測指標(biāo)。

[1]陳春星.公路路面檢測技術(shù)[J].交通世界,2017(15):36-37.

[2]李林兵.公路工程瀝青混凝土路面檢測技術(shù)的研究[J].工程建設(shè),2017,49(05):92-94.

[3]郭增賓.國道227線大通段瀝青路面檢測病害原因分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2017,(13):112-113.

[4]牛曉霞,展宏圖,許新權(quán).水泥砼路面典型損壞形成機(jī)理及檢測評價研究[J].公路與汽運(yùn),2017(01):98-100.

[5]李濤,韓吉光,張鵬.某國道混凝土路面檢測分析及舊路利用方案[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2017,13(01):25-28.

路見宇（1990.12—），江蘇南京人，助理工程師，主要從事路橋工程的新技術(shù)研發(fā)及檢測工作。