高速公路路基路面使用性能檢測評定與養(yǎng)護規(guī)劃

王楹

（交通運輸部路網(wǎng)監(jiān)測與應(yīng)急處置中心，北京 100088）

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高速公路路基路面使用性能檢測評定與養(yǎng)護規(guī)劃

王楹

（交通運輸部路網(wǎng)監(jiān)測與應(yīng)急處置中心，北京 100088）

摘要：在建成通車運營后，高速公路往往處于繁重交通流量特別是重載交通量及風(fēng)吹日曬雨淋的持續(xù)作用下，導(dǎo)致其路基路面使用性能不斷降低，進而威脅高速公路的服務(wù)水平。因此，在高速公路建成通車后有必要定期對路基路面的使用性能進行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果依據(jù)規(guī)范要求進行準(zhǔn)確評定，進而有針對性地提出養(yǎng)護規(guī)劃方案。文中以某高速公路全線路路基路面綜合檢測與評定為依托，介紹了路基路面的評定方法，針對檢測結(jié)果討論了高速公路路基和路面常見典型病害，并提出了相應(yīng)處置措施和養(yǎng)護規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：公路；路基；路面；使用性能；檢測評定；養(yǎng)護規(guī)劃

高速公路運營超過5年后，其路基路面使用性能下降速率會逐漸增大，路基路面均容易出現(xiàn)各種病害，對高速公路的服務(wù)水平造成不良影響。因此，在對高速公路定期檢測過程中，應(yīng)詳細(xì)對路基路面的常見典型病害進行記錄，并依據(jù)JTG H20-2007《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》合理評定路基路面的使用性能。通過對評定結(jié)果進行分析，預(yù)測未來一定時間內(nèi)路基路面可能出現(xiàn)的主要病害類型，并制訂相應(yīng)的養(yǎng)護方案。

目前，國外對道路工作性能的研究主要集中在瀝青路面使用性能的研究，而對路基的使用性能研究甚少。20世紀(jì)70年代，擁有當(dāng)時世界上高速公路里程最多的美國利用路面檢測設(shè)備對多條高速公路路面使用狀況進行數(shù)年的檢測，得到大量檢測數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分析處理，建立了世界上第一個路面管理系統(tǒng)。在20世紀(jì)90年代，中國主要通過此期間對已修高速公路的檢測和維護，建立了國內(nèi)推廣使用的瀝青路面評價管理系統(tǒng)。

該文以某高速公路全線路道路工作性能檢測與評定為依托，介紹高速公路路基和路面使用性能檢測、評定及養(yǎng)護方案的制訂。

1　項目概況

該高速公路為省高速公路主骨架的組成部分，也是“十一五”規(guī)劃中交通發(fā)展重點工程項目。為雙向四車道，已通車運營4年。

隨著經(jīng)濟發(fā)展步伐的加快，該高速公路上車流量與日俱增。交通量調(diào)查結(jié)果顯示：2015年該高速公路的貨車平均日交通量達到2 513輛，其中載重量為10 t以上的貨車占60.4%。繁重的交通壓力使其路面病害較為普遍，對其行車安全存在較大的安全隱患。為保障其安全暢通，確保行車安全，對其路基路面使用情況進行檢測和評定。

2　使用性能檢測

2.1路基檢測

主要對路肩、邊坡、沖溝、路基構(gòu)造物、路緣石、路基沉降、排水系統(tǒng)等部位的工作性能進行檢測。主要采用人工徒步行走調(diào)查病害的方式，重點對全線路肩邊溝不潔、路肩損壞、邊坡坍塌等典型病害進行檢測。

2.2路面檢測

路面檢測主要分為損壞狀況檢測、平整度檢測、車轍檢測、抗滑性能和結(jié)構(gòu)強度檢測。對于損壞狀況，主要采用ZYON-RTM智能道路檢測車連續(xù)快速檢測方法，輔以人工通過軟件分析對缺陷分類，并結(jié)合實地核查，按規(guī)范規(guī)定的11類21項缺陷類型逐一調(diào)查及匯總。對于平整度、車轍和抗滑性能，主要采用智能道路檢測車連續(xù)快速自動化檢測，檢測數(shù)據(jù)以20 m為單位保存。對于結(jié)構(gòu)強度，通過隨機抽樣，對抽樣檢測路段采用落錘式彎沉儀進行檢測，計算結(jié)果以50 m為單位保存。

3　使用性能評定

3.1公路技術(shù)狀況評定

公路技術(shù)狀況評價指標(biāo)為公路技術(shù)狀況指數(shù)MQI（Maintenance Quality Index），其值由路面使用性能評價指標(biāo)PQI、路基使用性能評價指標(biāo)SCI、橋隧構(gòu)造物狀況評價指標(biāo)BCI、沿線設(shè)施狀況評價指標(biāo)TCI通過式（1）計算得出。各指標(biāo)間的關(guān)系如圖1所示。

圖1　公路技術(shù)狀況各指標(biāo)間的關(guān)系

式中：wPQI為PQI在MQI中的權(quán)重，取值為0.70；wSCI為SCI在MQI中的權(quán)重，取值為0.08；wBCI為BCI在MQI中的權(quán)重，取值為0.12；wTCI為TCI在MQI中的權(quán)重，取值為0.10。

通過MQI值可對公路技術(shù)狀況進行評定，評定結(jié)果共分為優(yōu)、良、中、次、差5個等級，其中：MQI≥90為“優(yōu)”；80≤MQI＜90為“良”；70≤MQI ＜80為“中”；60≤MQI＜70為“次”；MQI＜60為“差”。

依據(jù)JTG H20-2007《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的內(nèi)容、單元、頻率和方法完成該高速公路技術(shù)狀況評定，其雙向MQI平均值為91.1，技術(shù)狀況評定等級為“優(yōu)”，可以認(rèn)為該高速公路技術(shù)狀況較好。

3.2路基使用性能評定

根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以1 000 m路段長度為基本評定單元，對該高速公路路基使用性能進行檢測。檢測結(jié)果顯示：該高速公路每公里路基技術(shù)狀況指數(shù)SCI值大部分路段為“優(yōu)”、“良”；只有個別段落評分結(jié)果較低，3個段落SCI＜80，等級為“中”，集中在左幅下行K56+000—K57+000、K78+000—K79+000、K83+000—K84+000，主要為水毀沖溝、邊坡坍塌等病害。

3.3路面使用性能評定

根據(jù)JTG H20-2007《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》，以1 000 m路段長度作為基本評定單元，對該高速公路路面使用性能的各分指標(biāo)進行檢測。檢測結(jié)果顯示：該高速公路上下行路段每公里路面使用性能指數(shù)PQI評定等級為“優(yōu)”的占99.2%，“良”占0.8%，評定為“優(yōu)”。

4　典型病害與處置

4.1路基

4.1.1路基沉降

該高速公路在路基與橋臺或通道連接位置有多處路基沉降過大。雖然部分沉陷路基曾進行了壓漿和加鋪瀝青面層調(diào)坡處理，但效果不好，沉降速率依然較大，存在嚴(yán)重的安全隱患。根據(jù)施工圖設(shè)計和詳勘文件及施工資料、路基現(xiàn)狀，路基沉陷路段填土高4.7～10.8 m，地表以下存在厚2.8～15.2 m的軟塑土層；施工工期短，預(yù)壓不足；目前路基穩(wěn)定性尚好，邊坡未見坍塌、滑坡形跡，路面裂縫不甚發(fā)育，但路基與橋梁或構(gòu)造物沉降差達9～28 cm。

對沉降路基采用豎向引孔高壓旋噴樁進行加固處理：通過地質(zhì)鉆機在路堤填土層預(yù)鉆直徑91 mm的豎向引孔后直接對軟弱地基采用高壓旋噴樁加固，高壓旋噴樁樁頂與原地面持平，樁底按進入持力層1 m控制；豎向引孔由冒漿充填，固結(jié)后鑿去表層18 cm，采用瀝青砼回填至與路面頂部持平；縱向按沉降路段長度延長10 m進行處理。

4.1.2邊坡坍塌

該高速公路地處大別山中段及南麓至江漢平原東北緣，地勢由西向東逐漸升高，地形較復(fù)雜，存在較多高邊坡。由于施工質(zhì)量和流水沖刷，產(chǎn)生了一些邊坡不穩(wěn)及坍塌的情況，據(jù)統(tǒng)計，邊坡坍塌左幅27處、右幅10處，給道路行車安全帶來威脅。

對于坍塌的路堤邊坡，先清除松土并作修整，然后采用寬240 cm、高275 cm C20砼拱形骨架防護。骨架寬50 cm，埋深80 cm；基礎(chǔ)寬80 cm，埋深120 cm。當(dāng)填方邊坡高度≤10 m時，坡率1∶1.5，護坡道寬1.5 m（含基礎(chǔ)）。當(dāng)填方邊坡高度＞10 m時，于路基頂面邊緣以下8 m處分級并設(shè)不小于1.5 m寬邊坡平臺，上部坡率1∶1.5，骨架基礎(chǔ)埋深可減小至80 cm；下部坡率1∶1.75，護坡道寬1.5 m（含基礎(chǔ)）。

4.1.3排水系統(tǒng)淤塞

排水系統(tǒng)是公路的重要組成部分，是防止路基水損害發(fā)生的重要設(shè)施。排水系統(tǒng)淤塞使地面水無法排出公路路基范圍之外，導(dǎo)致路基含水量偏高，影響路基路面的使用功能。該高速公路數(shù)處邊溝、排水溝、截水溝等排水系統(tǒng)存在淤積。

對于淤塞的排水系統(tǒng)，應(yīng)全面檢查、及時疏浚。

4.2路面

4.2.1表面裂縫

現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，該高速公路部分路段路面出現(xiàn)橫、縱向裂縫，其中橫向裂縫46處、縱向裂縫20處。縱向裂縫主要是不均勻沉降裂縫和剪切裂縫。不均勻沉降裂縫通常由路基壓實度不均勻、路面不均勻沉降或施工接縫質(zhì)量或結(jié)構(gòu)承載能力不足所引起。剪切裂縫由輪跡帶上的剪應(yīng)力反復(fù)作用形成的剪切疲勞所引起，源于由表面向下擴展的縱向開裂。

對于表面裂縫類病害，主要以灌縫為主，輕度裂縫（縫寬≤3 mm）宜灌改性乳化瀝青，重度裂縫（縫寬＞3 mm）宜灌熱改性瀝青（如SBS改性瀝青、橡膠瀝青和橡塑瀝青等），也可試行其他質(zhì)量優(yōu)異的灌縫料。

4.2.2車轍

按照車轍深度≤5、5～10、10～15、≥15 mm 4個范圍對主線車轍進行統(tǒng)計，車轍深度≥10 mm的占全線總里程的0.35%，≥15 mm的占全線里程的0.10%。可見，該高速公路車轍病害處于發(fā)展期，少數(shù)路段車轍病害程度較嚴(yán)重。車轍會引起行車晃動，易引起駕駛員頭暈；其最主要危害在于車轍槽帶內(nèi)積水，快速行駛時車輛可能發(fā)生水漂，在寒冷季節(jié)可能結(jié)冰，影響行車安全。

對車轍應(yīng)依據(jù)不同路段及車轍深度進行處置。對于車轍深度10～15 mm的路段，建議加鋪2.5 cm超薄磨耗層進行調(diào)平處理；對于車轍深度大于15 mm的橋面路段，考慮橋梁設(shè)計荷載等因素，一般不采用加鋪調(diào)平層進行處理，建議以伸縮縫至伸縮縫為單位，整聯(lián)洗刨中上面層后重鋪；對于車轍深度大于15 mm的路面路段，建議直接加鋪一層4 cm AC-13進行調(diào)平補強處理，或直接銑刨中上面層，加鋪2層AC-13。

4.2.3龜裂

現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果顯示該高速公路龜裂病害有42處，總面積120.5 m2，且大部分位于行車道輪跡處。龜裂處的最初形態(tài)可能是一條縱向裂縫與一條橫向裂縫交叉，隨著荷載重復(fù)作用次數(shù)的增加，水從裂縫部位不斷滲入，導(dǎo)致基層松散、破碎，承載力降低，交叉的裂縫發(fā)展，產(chǎn)生更多的斜裂縫，從而形成龜裂。

對于龜裂類病害，主要以挖補為主，即將病害部分全部挖除，然后重做面層，面層建議采用“熱料熱補法”進行修復(fù)處理。

5　養(yǎng)護規(guī)劃

在對已建成高速公路的路基路面制定養(yǎng)護規(guī)劃時，應(yīng)在實地檢測的基礎(chǔ)上，依據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對路基路面的使用性能進行客觀評價，不僅應(yīng)對檢測過程中發(fā)現(xiàn)的不良病害制定矯正性養(yǎng)護計劃，及時進行病害處置，而且應(yīng)合理分析預(yù)測未來一段時期內(nèi)可能集中出現(xiàn)的病害類型，制定相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護規(guī)劃。

根據(jù)該高速公路技術(shù)狀況、路面使用性能、路基技術(shù)狀況綜合評定結(jié)果，其評定等級為“優(yōu)”，說明該高速公路路基路面整體使用性能良好。但從路基路面實際病害調(diào)查結(jié)果來看，局部段落仍存在路基沉降、邊坡坍塌、排水系統(tǒng)淤塞、裂縫、車轍、龜裂等典型病害。因此，其養(yǎng)護規(guī)劃以預(yù)防性養(yǎng)護為主、輔以矯正性養(yǎng)護。

6　結(jié)語

已建成通車高速公路的路基路面使用性能檢測評定和養(yǎng)護規(guī)劃具有保持規(guī)劃期內(nèi)路面技術(shù)狀況優(yōu)良的作用，對有效保證公路的服務(wù)水平、延長公路使用壽命具有重要意義。在路基路面檢測評定過程中，應(yīng)盡量做到客觀準(zhǔn)確，忽略人為因素干擾。制定路基路面養(yǎng)護規(guī)劃時，先對評價結(jié)果進行分析，根據(jù)分析結(jié)果制定矯正性養(yǎng)護規(guī)劃和預(yù)防性養(yǎng)護規(guī)劃。

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中圖分類號：U418.1

文獻標(biāo)志碼：B

文章編號：1671-2668（2016）03-0125-03

收稿日期：2016-01-15