泉州晉江大橋連接線路面檢測評估研究

石 琦

（上海建科檢驗有限公司，上海市 201108）

0 引言

泉州晉江大橋市區道路包括仙石至涵埭段（2 km）、溪邊至鵬頭段（1.836 km），全長 3.836 km，路基寬50 m，現狀為鋪設臨時路面的雙向6車道的二級公路，兩側為11.5 m的綠化以及0～6 m不等的路基加寬填筑段。既有道路橫斷面如圖1。

通車幾年以后，路面出現部分損害并進行過修補，但是裂縫﹑車轍等道路損害依舊層出不窮，降低了路面的承載能力并直接影響到了車輛的日常運行，并對車輛的安全行駛造成了隱患。

筆者赴福建晉江開展既有路面現場踏勘，全線共全長3.838 km，從北至南共有7座橋梁橫跨其間，道路上行方向為（北—南）晉江大橋起點—鵬青路終點，下行反之。進行樁號劃分，道路病害狀況調查、路面承載力彎沉測試、路面鉆芯取樣現場作業；隨后將現場作業鉆取的芯樣加工成型，進而對上述路面病害各檢測參數（彎沉-SSI、路況PCI、結構層類型、結構層厚度、芯樣密度、水穩結構完整性、可成型試件無側限抗壓強度）進行分析評價，進而提出合適的路面加固維護方案。

1 舊路評估內容及數據

1.1 道路承載力分析

路面結構承載能力采用貝克曼梁檢測法，使用標準軸載BZZ-100的汽車實測路表彎沉，荷載標準車后軸重10 t，對半剛性基層結構采用5.4 m的彎沉儀。瀝青路面強度采用強度指數作為評定指標。

（1）路段彎沉平均值計算見式（1）：

式中：N為測點數；Li為i點彎沉值。

（2）彎沉標準差計算見式（2）：

路段的代表彎沉lr按式（3）計算：

（3）路面強度指數(SSI)按式（4）計算：

采用路面狀況指數（SSI）評價，將路面質量分為優、良、中、次、差5個等級。既有路面公路等級二級，全線上行下行測試點數各為522個，經檢測歸納上行代表值 129（0.01 mm），SSI值為 4.2；下行代表值 98（0.01 mm），SSI為 3.2，具體數據見表1。

1.2 路面損壞檢測

路面損壞用路面損壞狀況指數（PCI）評價，PCI按式（5）、式（6）計算：

圖1 泉州晉江大橋市區連接線永久路面改造工程（單位：cm）

表1 既有路面結構分段承載能力評定表

式中：DR為路面破損率，為各種損壞的折合損壞面積之和與路面調查面積之百分比，%；Ai為第i類路面損壞的面積，m2；A為調查的路面面積（調查長度與有效路面寬度之積，m2）；wi為第i類路面損壞的權重；a0為瀝青路面采用 15.00；a1為瀝青路面采用 0.412；i為考慮損壞程度（輕、中、重）的第i項路面損壞類型；i0為包含損壞程度（輕、中、重）的損壞類型總數。

瀝青路面根據路面破損情況可將路面質量分為優、良、中、次、差 5個等級，結果見表2、表3，可以看出上行路面技術狀況調查指數為53.3，綜合評級為中，等級評定為差的兩端均在此方向，下行為56.8，綜合評級為中。

1.3 既有路面結構調查及芯樣室內試驗檢測

按數理統計原理本次調查采用隨機取樣選點法，這是一種在路基路面現場測定時決定測定區間、測定斷面、測點位置的方法。該工程采用隨機選點結合各橋梁間分段選點的方法，依據《公路路基路面現場測試規程》(JTG E60—2008)附錄A公路路基路面現場測試隨機選點方法。

既有路面以瀝青面層（包括細粒徑、粗粒徑)、基層分類歸納來反映客觀實際情況，計算路面實測厚度與設計厚度之差，見式（7），不足設計厚度為負，大于設計厚度為正，計算結果匯總見表4。

式中：T1i為路面的實測厚度，mm；T0i為路面的設計厚度；mm；△Ti為路面實測厚度與設計厚度的差值，mm。

瀝青面層設計厚度值分細瀝青（30 mm）、粗瀝青（80 mm），水穩基層分水穩上基層（150 mm）和水穩下層（300 mm）。既有路面因軟弱路基多次修補導致面層結構很復雜，鉆芯工作和路面病害調查也能反映路面結構的復雜性。將既有路面結構的設計值與實測值以面層、基層分類歸納來反映客觀實際情況，其上行方向瀝青混凝土修補面層（以細粒層瀝青為主）檢測值為65 mm，水穩上、下基層（有部分舊路瀝青或舊水穩基層組成）檢測值為334 mm，而下行方向瀝青混凝土面層（細粒層、粗粒層）為91 mm，水穩上、下基層共350 mm，數據見表4.

表2 技術狀況調查指數（PCI）表

表3 泉州晉江大橋市區連接線既有路面破損狀況等級綜合評定匯總表

表4 既有路面結構層厚度平均值

1.4 既有路面水穩基層完整性觀測及可加工芯樣強度試驗

既有路面鉆取的水泥穩定材料芯樣帶回試驗室加工成型，成型后的圓柱體芯樣（高徑比1∶1，150 mm或100 mm），計算平均值、標準差、變異系數。

芯樣試件抗壓試驗的操作參照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》（JTJ 057—94）中無機結合料穩定材料無側限抗壓強度試驗方法，無側限壓強度值按式（8）計算

從路面病害調查統計及大面積的破損修補可以看出，既有路面破損后多次修補會導致面層結構很復雜，這在本次的既有路面結構鉆芯工作中得以反映，表5反應了既有路面鉆芯水穩結構層目測完整率，無側限抗壓強度計算結果匯總見表6。

表5 既有路面鉆芯水穩結構層目測完整性

表6 既有路面鉆芯部分可加工芯樣無側限抗壓強度匯總表

從路面鉆芯取樣來看，可供檢測無側限抗壓強度的芯樣和水穩結構層完整性匯總表來看，只有半數左右的樣品水穩結構層是完整的，其中上基層完整性稍好，下基層呈松散狀未結成板塊狀。

1.5 既有路面（鉆芯法）測定瀝青面層密度試驗與計算

當一次鉆孔取得的芯樣包含有不同層位的瀝青混合料時，根據結構組合情況用切割機將芯樣沿各層結合面鋸開分層進行測定，瀝青面層密度見式（9）、式（10），表7是密度結果匯總。

式中：γf為用表干法測定的試件毛體積相對密度，無量綱；ρf為用表干法測定的試件毛體積密度，g/cm3；ρw為常溫水的密度，≈1 g/cm3。

表7 既有路面（晉江大橋—鵬青路）結構層芯樣毛體積密度

1.6 路基技術狀況（SCI）

路基技術狀況用路基技術狀況指數（SCI）評價，按式（11）計算。

式中：GDISCI為第i類路基損壞的總扣分，最高分值為100；wi為第i類路基損壞的權重；i為路基損壞類型。

對泉州晉江大橋市區連接線既有路面破損狀況等級進行評定統計，上行路基技術狀況指數為20，下行為24，發現路面多處出現邊坡坍塌，排水系統淤塞，部分無排水邊溝和急流槽，就破損狀況直觀來看，既有路面全線缺乏完善可使用的排水設施是導致路面路基損害的直接原因。

2 現狀分析

各結構層現狀分析可以看出，既有路面面層結構基本類型為砂墊層+水穩基層+上拌下貫式瀝青路面。瀝青貫入式路面的厚度宜為40～80 mm，采用上拌下貫入式瀝青路面時拌和層厚度宜為25～40 mm，其總厚度宜為70～100 mm。本次調查瀝青面層實測厚度總評大于設計厚度，瀝青面層路況調查路面多處修補，損害嚴重，鉆芯調查部分路段下還有舊路瀝青面層和水穩層，說明此路段有多次修補改建的歷史。

經調查發現：既有路面承載能力不足（彎沉值過大）；瀝青面層的各類病害，多次修補改建歷史；水穩基層厚度不足，基層水穩結構層60%未結成板塊，處于松散狀態；砂墊層厚度不均；土路基多處路段無排水邊溝，既有邊溝雜草叢生，急流槽垃圾堵塞，排水不暢，雨天路面積水嚴重。這些均是導致道路病害損毀的重要原因。

對半剛性材料基層路面破損情況調查表明，半剛性基層瀝青路面隨著路面使用年限的增長其彎沉值增大，路面結構的破壞表現為縱橫向開裂。當路面彎沉值一般達到40（1/100 mm）以上，基層基本失去了板體性，嚴重的出現松散。這說明半剛性瀝青路面的結構破壞，很可能是基層產生過大拉應力而造成基層疲勞開裂，進而導致瀝青路面產生疲勞開裂”。印證了本次調查面層破損、承載力不足，基層松散之間的相互聯系。故建議既有路面結構、路面排水重新設計。

依據既有路面各分段路面檢測結果可以看出，路面損壞狀況（PCI）多段路面次和差，說明路況已經非常不好，急需修補。結合SSI的數值，結構強度系數（SSI）評定均為次或差，可以發現整個道路不僅路面狀況極差，而且結構強度也已經不足，單純的路面修補已經無法滿足需要，應對路面進行徹底翻新。

3 結論

建議對道路進行徹底翻新，路基材料需要翻曬以降低含水率，將原有材料重新進行壓實，并充分利用舊路原材料，將瀝青層材料粉碎后補強結構層，最后再鋪設瀝青路面，最重要的是需要對道路原有排水系統進行徹底清理并重新設計。