都南高速公路連接線路面損壞因素檢測淺析

馬月梅，周獻高

（廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530011）

0 引言

隨著廣西經濟的快速發展，短短的幾年時間里，公路交通量發生了跳躍式發展，不均衡發展，以及超載運輸等不確定因素增多，造成原預測的交通量有偏差，路面在達到設計年限之前就產生破壞，加之路面維修保養有失常態，使得路面加速破壞，縮短使用壽命。通過調查路面損壞現狀，評價原路面結構承載能力等檢測手段，及時了解路面損壞因素，才能為路面的改擴建設計等提供可靠的參考數據。文章以都南高速公路伊嶺巖立交引道連接線為例，對原路面產生損壞因素進行檢測及淺析，為工程設計提供決策數據，為同類型路面病害提供檢測方案參考等。

1 工程概況

都南高速公路伊嶺巖立交引道連接線，起點于都南高速公路伊嶺巖收費站，終點于南寧至武鳴城市大道交匯處，路線全長約2.4km。道路設計等級為二級公路，路基寬10.5m，水泥混凝土路面寬9m，于2004年9月建成通車，是武鳴縣上都南高速公路的重要通道，也是花花大世界旅游景區對外連接的主要道路。另外項目起點附近為南寧地區最大的石灰巖石料開采地，分布有較大規模的石場二十多家，主要供應南寧及周邊的建筑、交通、鐵路建設，此二級路也成為石料外運的必經通道。道路目前路面破損嚴重，部分路基沉陷，局部路段存在較大的安全隱患。

2 損壞因素檢測淺析

2.1 路面損壞狀況檢測

新修建通車的道路，路面表面各項功能良好，路面各種病害類型及其他影響行車舒適性和安全性的因素等未顯露出來，但通車一定時間后，不可確定的各種影響因素或干擾道路的正常功能使用時，道路隨之漸漸喪失應有的功能，各種病害開始顯露在路面。通過對路面損壞狀況的調查與評價，可全面掌握路面的使用狀況，分析路面病害的成因。

對都南高速公路伊嶺巖立交引道連接線，采用人工調查對路面損壞狀況進行全線檢測，并對調查結果匯總、計算與評定，計算依據《公路技術狀況評定標準》（JTG H20－2007）相關公式進行。調查計算得出道路的PCI匯總見表1；道路路面斷板率匯總見表2；路面病害數量匯總見表3。

表1 水泥混凝土路面損壞狀況（PCI）等級評價表

表2 路面斷板率（DBL）檢測結果等級評價表

表3 路面病害數量匯總表

從表1可看出，道路PCI等級評價結果為差，道路的整體服務水平低；從表2和表3可看出，斷板率高與破碎板、裂縫、板角斷裂為主要病害類型相對應，三種病害類型為該道路的主體病害，其中破碎板病害尤其突出，占了總檢測面積的81.69%，影響了行車舒適性及安全性。病害圖片見圖1～2。

圖1 嚴重破碎板示例圖

圖2 破碎板示例圖

2.2 路面結構參數檢測

水泥混凝土面板具有較高的力學強度。當水泥混凝土板在彈性階段工作時，基層和路基所承受的荷載單位壓力及產生的變形微小，此時從力學體系上看，路基、基層和水泥混凝土路面結構都工作于彈性階段，屬于彈性層狀體系。然而混凝土路面板的彈性模量及力學強度要大于基層和路基的相應模量和強度；其次，混凝土的抗彎拉強度小于抗壓強度。當荷載作用下的彎拉應力大于混凝土的極限抗彎拉強度時，混凝土板產生斷裂破壞。基于上述，混凝土板必須要有足夠的抗彎拉強度和厚度。

基層位于面層下的結構層次，主要承受面層傳來的車輪荷載垂直壓力作用，并將其向下擴散分布，同時受環境因素作用起調節和改善路基路面水溫狀況的作用。因此，基層具有穩定堅實的剛性和厚度，才能為路面的良好發揮提供支撐。

都南高速公路伊嶺巖立交引道連接線，通過現場鉆芯取樣，分別對各層芯樣進行劈裂強度試驗和無側限抗壓強度試驗，得出水泥混凝土面板的彎拉強度標準值和彎拉彈性模量標準值表4；基層芯樣無側限抗壓強度表5；通過采用探地雷達對該道路進行路面結構各層厚度檢測，得出厚度檢測結果匯總表，見表6。

表4 水泥混凝土芯樣強度匯總表

表5 基層芯樣無側限抗壓強度表

表6 路面結構層厚度檢測結果匯總表（雷達法）

從表4可看出，水泥混凝土的彎拉彈性模量標準值為35 700 MPa～35 100 MPa之間，水泥混凝土的彎拉強度和彈性模量屬較高值，面板具有較高的抗彎拉強度；從表5的無側限抗壓強度結果來看，最大值為21.0 MPa，最小值為8.2 MPa，基層持有強度較高，但整體強度變異也大，存在不均衡現象；從表6的代表值看出該道路面層和基層總體厚度均值也較適中，有一定的剛性板體，但同樣也存在厚度分布不均勻，變異大的現象，特別是基層鋪筑厚度。

2.3 路基土工試驗檢測

路基是路面的基礎，是承受由路面傳遞而來的荷載，其強度和穩定性直接影響到路面的強度和穩定性，因此，路基填料的各項指標要滿足路基施工技術規范要求的相應等級公路要求。為進一步探求該道路病害嚴重程度的影響因素，采取了對病害特征嚴重的位置進行地質鉆探檢測，并對鉆取的土樣進行土工試驗，得出結果見表7。

從表7分析出：土樣的含水率最大值為46.8%，最小值為11.3%，其中土樣深度在1.5m以下時含水率均在30%以上，含水率偏高；土樣的液限最大值為96.3%，最小值為22.5%，液限＞50%的數占總數的比例為63.6%；塑性指數最大值為53.1，最小值為3.4，塑性指數＞26的數占總數的比例為63.6%。對路基不同深度土樣所屬類別其深度在0.6～0.8m的土樣主要以低液限土質為主，0.8m以下的土樣主要以高液限土質居多，約占總體的比例為63.6%。路基的強度和穩定性與水的關系十分密切，水的存在是路基病害的重要因素之一。路基范圍內的路基濕度降低一定程度，可保持路基常年處于干燥狀態，路基才能保證足夠的強度和穩定性。經調查該道路路基路面排水設施損壞、堵塞較嚴重，路面局部長期積水，未能保證路基路面足夠的強度和穩定性。

綜上所述檢測結果，分析該道路損壞嚴重的主要原因有：

（1）超、重載車輛軸載作用次數多。車輛通行時水泥混凝土路面板的彎拉應力大于混凝土的極限抗彎拉強度，混凝土板出現角隅斷裂、板塊破碎等病害。

（2）水損壞。路面的長期積水或遇雨天時，產生的混凝土板塊裂隙在重載車輛通行碾壓時形成的高壓泵吸作用，造成混凝土板底與基層間沖刷嚴重，形成脫空、唧泥，最終混凝土板碎裂。

（3）路面材料強度控制不均衡、厚度鋪筑施工分布不均勻。水泥混凝土板工作在彈性階段時，板內產生的應力或是基層和路基所承受的荷載單位壓力所產生的變形量不均勻，路面結構承載能力和抗變形能力降低，水泥混凝土面板極易產生斷裂，最終混凝土板相繼破碎。

表7 路基土工試驗檢測結果表

（4）路基土。液限＞50%，塑性指數＞26的路基土在受力狀況下，抗變形能力小，對路基路面結構整體強度和剛度支承作用小，水泥混凝土面板容易產生開裂。

（5）路基排水設施。排水設施的損壞堵塞，使路基工作范圍內濕度常年處于潮濕或過濕狀態，最終路基強度不足，穩定性得不到保證，從而出現路基沉陷等病害，導致路面板斷裂等病害。

3 結語

從文中的實例可知，影響路基路面使用性能的因素是多方面的，如輪載、水分、溫度、基層、接縫構造、材料以及施工和養護情況等自然因素或人為因素。為了能確切地了解道路損壞的主要因素，可借助于國內外各種現代化、自動化的檢測設備，采取統一的、規范化的檢測方法及相關規定，對道路路面損壞狀況、承載能力等進行科學、合理、有效的評價，分析各種損壞影響因素，有效地為道路的養護決策、改擴建設計、新建道路設計等提供可靠的參考數據，不斷提高道路的服務水平和功能的有效發揮，從而減少不必要的經濟損失和資源浪費。

［1］JTJ 073.1－2001，公路水泥混凝土路面養護技術規范［S］.

［2］JTG D40－2011，公路水泥混凝土路面設計規范［S］.

［3］JTG D50－2006，公路瀝青路面設計規范［S］.

［4］JTG D30－2015，公路路基設計規范［S］.

［5］JTG F80／1－2004，公路工程質量檢驗評定標準［S］.

［6］JTG H20－2007，公路技術狀況評定標準［S］.

［7］JTG E40－2007，公路土工試驗規程［S］.

［8］JTG E51－2009，公路工程無機結合料穩定材料試驗規程［S］.