廣東省某高速公路瀝青路面病害檢測分析

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的重要組成部分之一，為平原微丘區高速公路，雙向四車道，設計行車時速為110 km/h，全長52.921 km，于2001年建成通車。通車九年來，瀝青路面出現了裂縫、坑槽、松散和車轍等不同程度的病害，為防止病害的進一步發展和路面使用性能過快衰減，從2005年開始根據路面病害類型，采取了有針對性的預防性養護措施，在一定程度上延緩了病害的進一步發展。但K28+000～K51+000路基段(雙幅路基段全長22.957 km)由于路面病害發展速度較快，預防性養護措施已難以控制病害的發展，因此為有針對性的對該路段提出處治措施，2010年4月對該路段進行了詳細的檢測分析。

該段高速公路路面結構由4 cm瀝青混凝土AK-16A+6 cm粗粒式瀝青混凝土AC-25I+35 cm 6%水泥穩定級配碎石基層+16～20 cm 4%水泥穩定粒料底基層組成。路面結構設計年限 15年，設計荷載 BZZ-100，設計彎沉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(行車方向樁號遞增)方向每一類車車流量均大于B線(行車方向樁號遞減)方向。

表1 交通量增長情況

2 路面檢測分析

2.1 破損調查評定

經過路面破損調查統計，該段瀝青路面的主要病害是裂縫，局部路段產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。縱裂主要分布在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生。縱、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。同時有一部分橫向裂縫是在橋涵構造物搭板邊緣處產生的，且大部分是通縫。現場調查還發現，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，端部出現松開翹，還有部分封縫的裂縫沿著封縫膠的側邊或端部又產生新的裂縫。經統計該段需重新封縫的裂縫總長為2 140 m，占總裂縫長度(55 364 m)的4%左右。

根據文獻的評定標準，B線方向瀝青路面達到優良的里程共為4.656 km，所占比例為20.3%，被評為中及以下的里程共有18.301 km，所占比例為79.7%;A線方向瀝青路面達到優良的里程共為16.574 km，所占比例為72.2%，被評為中及以下的里程共有6.383 km，所占比例為27.8%。同時，根據文獻的規定，該段共有 17個路段(單幅長度24.684 km)需進行中修罩面處理。

2.2 彎沉檢測評定

該路段兩個方向瀝青路面的結構強度指數均大于98，評定等級均為優。表明該段瀝青路面裂縫的產生與路面結構整體承載能力的關聯性較小。

2.3 路面行駛質量評定

該路段段瀝青路面行駛質量很好，行駛質量指數評定等級均為優、良。兩個方向的路面行駛質量指數“優”、“良”基本相當。對比2008年的檢測數據發現，該段IRI平均值變化較小，其路面行駛質量保持良好。

2.4 車轍狀況評定

該段瀝青路面車轍狀況良好，兩個方向車轍指數評定等級均為良。同2008年該段的車轍情況進行對比發現所測車轍平均值變化較小，路面車轍基本保持穩定。

2.5 路面裂縫現場開挖分析

為了解該段瀝青路面裂縫病害的發展規律，查清不同型式裂縫產生的原因，選取了縱向裂縫病害較為嚴重的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行了路面開挖檢測，開挖的厚度范圍包括上面層、下面層，開挖寬度為沿裂縫兩側各50 cm左右，長度約5 m左右，開挖形狀呈槽型階級狀斷面，兩個位置開挖的具體狀況如表2所示。

表2 路面開挖情況表

兩處開挖表明無論是填方路段還是挖方路段，裂縫均已經貫穿了整個瀝青面層，基層也出現了較寬的裂紋，且從現場看基層裂縫寬于面層裂縫。從開挖的現場情況可知兩處開挖位置均出現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2008年對該段進行的專項檢測結果分析，該段瀝青路面松散病害路段滲水系數均較大，經過預防性養護后的路面滲水系數雖明顯減小，但已有大量的水已滲入結構內部。瀝青表面層肯塔堡浸水飛散試驗結果較大，瀝青路面表面層抗水損壞能力較差，面層的空隙率較大，過大空隙率是造成面層瀝青混合料松散及發生坑槽的重要原因。對不同路段的瀝青層回收后進行瀝青三大指標測試表明，瀝青老化嚴重，其主要表現為針入度降低，軟化點提高，延度降低。基層及底基層無側限抗壓強度較好，但部分路段基層松散較嚴重。

3 病害成因分析

3.1 橫向裂縫

該段橫向裂縫產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干縮和溫縮開裂后，基層失去了抵抗拉應力的能力，就在開裂位置將應力傳遞給面層，形成面層在開裂縫處的應力集中。差異沉降引起的橫向裂縫產生的原因是在軟土與非軟土地基交界處或構造物臺背與路段交接處或填挖交界處，因地基或路基與構造物差異沉降導致基層開裂，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、施工質量和行車荷載共同作用的結果;上面層同下面層所用材料存在質量差異，在行車荷載的作用下，車輛荷載的剪切應力超出了路面混合料的抗剪強度，從而導致縱裂從上向下發展，同時，由于基層出現干縮和溫縮開裂后，基層失去了抵抗拉應力的能力，就在開裂位置將應力傳遞給面層，形成面層在開裂縫處的應力集中，造成反射裂縫的發生。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，因現場觀察該處路基明顯處于沉陷狀態，路基的不均勻沉降造成基層縱向開裂，失去抵抗拉應力的能力，會在開裂位置將應力傳遞給面層，造成基層裂縫寬，面層裂縫細的狀態。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，出現剪應力，導致面層呈現網狀裂紋，造成路面破壞。

3.3 松散

該段高速公路瀝青路面出現松散病害的主要原因是:路面結構層只有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定性。

3.4 坑槽

該段高速公路坑槽的形成主要有以下四個方面的原因:①路面結構層只有4 cm+6 cm兩層層厚較薄;②路面松散導致的表面層剝落，在行車荷載和雨水等自然因素作用下，當剝落面積及深度達到一定程度時，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，出現剪應力，使得面層破碎，形成坑槽;④層間粘結差，車輛變速時，上面層所受的力傳遞不到下面層，使得上面層剪應力超過了材料的抗剪強度，從而導致上面層破壞，最終演變成坑槽。

［1］交通部公路科學研究院等.公路工程技術狀況評定標準(JTG H20-2007)［S］.北京:人民交通出版社，2008.

［2］上海市公路管理處等.公路瀝青路面養護技術規范(JTJ 073.2-2001)［S］.北京:人民交通出版社，2001.