瀝青混凝土路面病害與處理

周 斌

（重慶交通大學，重慶400074）

1 項目概況

某公路工程建于20 世紀90 年代初，是連接縣城與各個村鎮(zhèn)的唯一道路，運輸任務繁重。隨著當?shù)亟?jīng)濟的快速發(fā)展，交通量逐年增大，大荷載車輛增多，加之公路早期養(yǎng)護管理工作粗放，路面病害問題較為普遍。為了提升道路服務性能，延長道路使用壽命，曾在2003 年前后對公路進行大中修改造，但距今已10 余年，經(jīng)年累月的車輛荷載作用和風吹日曬、雨水沖刷，對公路平整度、穩(wěn)定性、強度造成顯著的影響，故決定對其再次進行養(yǎng)護改造。

2 瀝青混凝土路面病害與強度分析

該道路瀝青混凝土路面情況較為復雜，不同的路段，建設年代、老路結(jié)構(gòu)、路基寬度、交通組成及交通量均不一樣。項目調(diào)查過程中根據(jù)老路的病害特點，結(jié)合路段位置，分段分析調(diào)查原因，匯總結(jié)果，處治病害，在滿足此路段交通量峰值的情況下，通過不同方案的比對，提出經(jīng)濟合理的處治方案。

2.1 路面損壞分析

依據(jù)老路路面調(diào)查情況，按照不同段落進行了匯總整理，將路面破損狀況、行駛質(zhì)量匯總后，根據(jù)《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007）中式（6.2.1-1）計算得出路面使用性能指數(shù)（PQI），其評定標準及結(jié)果如下：PQI評定等級為“優(yōu)”、“良”、“中”、“次”、“差”的里程分別為1.0km、7.0km、9.0km、8.0km、5.0km，且全線路面狀況指數(shù)較小的路段均為縣城段落。

根據(jù)《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007），路面破損狀況采用路面損壞狀況指數(shù)（PCI）進行評價。PCI 由瀝青路面破損率（DR）計算得出，路面損壞情況如下：PCI 評定等級為“優(yōu)”、“良”、“中”、“次”、“差”的里程分別為0、4.0km、5.0km、4.0km、17.0km。可以看出，本線路瀝青混凝土路面損壞等級被評為“差”的里程在總里程中占據(jù)了較大的比例。且對全線路面情況進行粗略勘察，發(fā)現(xiàn)龜裂、車轍、縱向裂縫和橫向裂縫、瀝青松散、塊狀裂縫等病害十分普遍。經(jīng)詳細調(diào)查和計算，路面總破損率超過17%，可見路面損壞狀況較為嚴重，需對病害路段進一步鉆芯取樣分析，并制訂有效的改造方案。

2.2 路面強度分析

路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)的計算公式為：

式中：a0為模型參數(shù)；a1為模型參數(shù)；SSI 為路面結(jié)構(gòu)強度系數(shù)；ld為路面設計彎沉；l0為實測計算彎沉。

老路至今運營已超過二級公路的設計年限12年，原設計彎沉軸載次數(shù)為64.31 萬次，原設計彎沉為72.4、72.8（0.01mm），根據(jù)軸載次數(shù)計算，原設計彎沉值偏大，本次設計按照老路軸載次數(shù)重新計算了設計彎沉值為45.5（0.01mm），遠小于原設計彎沉值。本次將全線道路分為4段，將原設計彎沉值和原設計交通量累計軸次重新計算的彎沉作為評定結(jié)果，分兩組進行計算。

A 組：原設計彎沉值路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)中，4個段落的平均PSSI 分別為91.12、87.89、75.38、92.69；其中PSSI 等級為“優(yōu)”、“良”、“中”、“次”、“差”的里程分別為22.0km、4.0 km、3.0km、1.0km和0。

B 組：原設計彎沉值路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)中，4個段落的平均PSSI 分別為62.41、87.89、75.38、69.63；其中PSSI 等級為“優(yōu)”、“良”、“中”、“次”、“差”的里程分別為1.0km、6.0km、7.0km、10.0km、6.0km。

由以上兩種設計彎沉評定結(jié)果的對比可知，A組采用老路設計彎沉進行的評價結(jié)果較B組評價結(jié)果明顯要好，A 組評價結(jié)果主要以“優(yōu)”為主，B組主要以“中”、“次”、“差”為主。結(jié)合外業(yè)實際調(diào)查2012 年交通量，重新調(diào)查計算現(xiàn)有交通量累計軸次數(shù)為242 萬次，約為原設計軸次的4 倍，現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)強度評價結(jié)果按計算彎沉值已不能滿足交通量的增長需求，按照評定結(jié)果，需對老路進行補強設計。A組評價過程中，老路設計彎沉值參與了強度的評價，老路設計彎沉值較大，強度較低，難以滿足現(xiàn)有重載交通量的要求，因而需采取有效的補強措施。

2.3 路面鉆心取樣調(diào)查分析

項目組為直觀地了解項目路的路面使用現(xiàn)狀，為病害成因分析提供參考依據(jù)，對全線病害典型部位進行了現(xiàn)場取芯。

根據(jù)現(xiàn)場情況，本次在裂縫、車轍、沉陷、塊裂病害路段以及無病害路段取樣，現(xiàn)場共取樣32個面層芯樣，其中18組面層芯樣完好，11組病害處的面層芯樣開裂。從鉆心取樣現(xiàn)場分析來看，面層厚度基本滿足原設計要求，瀝青面層與基層連接良好。

通過在橫、縱向裂縫、塊狀裂縫和車轍、松散處取芯樣，分析裂縫發(fā)展程度和趨勢，并初步分析裂縫成因。

（1）橫、縱向裂縫

從取芯樣結(jié)果來看，本路段的橫向裂縫面層基本全部貫通，裂縫大多是下部較寬而上部較窄，水穩(wěn)基層段落裂縫發(fā)展至基層底部，裂縫處能取出完整面層芯樣，部分芯樣取出后開裂。

（2）龜裂、塊裂

取芯發(fā)現(xiàn)，部分是由于反復荷載造成面層產(chǎn)生疲勞裂縫，裂縫發(fā)展深度貫通整個面層，部分發(fā)展到基層；大部分由于路面面層抗剪強度不足、瀝青老化造成承載力下降，導致面層出現(xiàn)嚴重的裂縫病害。

（3）車轍

從取芯結(jié)果來看，車轍主要發(fā)生在瀝青路面結(jié)構(gòu)層，行車輪跡帶處較為明顯，在行車荷載重復作用下凹陷面層與隆起面層厚度差別較大，瀝青混凝土面層材料受擠壓向兩側(cè)位移產(chǎn)生累積。

（4）其他

老路面層結(jié)構(gòu)分上下面層，鉆芯過程中發(fā)現(xiàn)下面層混合料粒徑偏粗，可見明顯空隙，部分芯樣取出后上面層完好，而下面層松散。

3 瀝青混凝土路面養(yǎng)護改造方案

在路面回彈彎沉強度檢測評價中，原有老路PSSI 指數(shù)評價雖然全線多為“優(yōu)”、“良”、“中”，但在評價過程中，老路設計彎沉值參與了強度的評價，老路設計彎沉值較大，強度較低，難以滿足現(xiàn)有重載交通的要求。此外，增加了根據(jù)原設計軸次數(shù)重新計算彎沉值進行強度評定的對比，計算后彎沉的評價結(jié)果多以“中”、“差”為主，說明老路結(jié)構(gòu)強度較差。通過外業(yè)調(diào)查發(fā)現(xiàn)原瀝青混凝土路面情況較為復雜，不同路段病害種類有所差別。

在此基礎上，結(jié)合該公路當前交通流量及未來服務需求，將需要進行大中修養(yǎng)護改造的部分分為6 個段落，分別采取以下大中修改造方案：

（1）段落1：長9 900.0m，寬12.00m，采取補強改造方案為5.0cm AC—16C 中粒式瀝青混凝土+下封層+18cm 4.5%水泥穩(wěn)定砂礫+老路路面拉毛；

（2）段落2：長1 004.0m，寬14.00m，采取罩面養(yǎng)護改造方案為4.0cm AC—16C 中粒式瀝青混凝土+黏層油+老路處置病害+老路路面拉毛；

（3）段落3：長2 930m，寬14m，采取重新鋪設方案為5.0cm AC—16C 中粒式+ 下封層+30cm4.0%水泥穩(wěn)定砂礫+老路挖除；

（4）段落4：長1 435.5m，寬14m，采取罩面改造方案為4.0cm AC—16C 中粒式瀝青混凝土+下封層+老路處置病害+老路路面拉毛；

（5）段落5：長12 780.5m，寬14.00m，采取罩面改造方案為4.0cm AC—16C 中粒式瀝青混凝土+黏層油+老路路面銑刨+老路處置病害+老路路面拉毛；

（6）段落6：長1 250m，寬12m，采取補強改造方案為5.0cm AC—16C 中粒式+下封層+18cm 4.5%水泥穩(wěn)定砂礫+老路路面拉毛。

4 結(jié)語

本文中提出的瀝青混凝土路面改造方案基于對原路面的實地勘察和路況評價，具有較強的針對性和可行性，且科學有效，大大提升了瀝青混凝土路面強度和服務性能。

[1] 劉景輝.瀝青混凝土路面病害與防治措施[J].交通標準化，2013（14）：56-58.

[2] 謝放.瀝青混凝土路面病害治理與防護[J].山東交通科技，2012（6）：63-64.

[3] 雍國武才，李東慶，張坤，等.青康公路水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面病害調(diào)查與分析[J]. 公路，2009（12）：37-39.

[4] 雷超旭，王瑞宜.基于統(tǒng)計學原理的瀝青混凝土路面病害分布規(guī)律研究[J].公路，2009（7）：359-363.