淺談西部沿海高速公路新會段瀝青路面典型病害調查與分析

尹海佳 范洪源

摘 要：西部沿海高速公路新會段是廣東省早期修建的高速公路之一，采用瀝青路面結構，至今使用年限接近14年。通過對新會段瀝青路面病害的調查與分析，發現主要病害為龜裂、坑槽、車轍等，這些病害的發生與上、中面層的瀝青老化及高溫性能不足有關。

關鍵詞：瀝青路面 路面破損調查 路面車轍調查 典型病害原因分析

中圖分類號：U412.36 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（b）-0154-03

廣東省西部沿海高速公路新會段是廣東省珠海—新會—臺山—陽江沿海高速公路的一段，是國家主干線沿海高速公路的組成部分。

新會段長度為15.656 km，主線按全封閉、全立交、雙向四車道高速公路平原微丘標準設計。新會段于2002年4月30日建成通車，通車以來，路面陸續出現損壞現象，其中以路面開裂、車轍、輪跡帶龜裂居多，以及坑槽。路面病害的產生一定程度上影響了路面的服務質量，也給道路的營運安全帶來了一定的隱患。

1 路面破損狀況調查分析

2013年10月，對新會段行車道路面進行破損狀況調查，路面病害類型及比例（見圖1）。

由調查結果可以看出，路面損壞狀況表現為病害種類多，開裂、坑槽修補等病害沿線分布廣等特點。瀝青路面橫向開裂除個別路段外沿線均有發生，并且路基段橫向開裂多表現為橫向貫穿裂縫，橫向開裂主要損壞路面結構整體性，進一步發展將損壞路面整體承載能力；龜裂在兩個方向均有發生，其中A線相對嚴重，主要出現在主車道的左右輪跡帶處，若維護不及時龜裂將進一步發展為坑槽；路面修補主要是坑槽修補。

2 路面車轍狀況調查分析

2.1 路面車轍狀況調查分析

采用多功能測試車，對新會段的路面主車道車轍進行檢測，按百米平均進行統計，結果見表1。

2013年車轍檢測結果統計顯示，車轍深度百米均值大于10 mm路段，A線為11 km，B線為7.2 km，其中，車轍深度百米均值大于15 mm路段A線為1.3 km，B線為0.3 km。

2.2 路面車轍狀況預測分析

（1）預測方法選擇。

國內外瀝青路面車轍預測方法從表達方式上可分為確定型和概率型兩類，其中，確定型預測方法有經驗法、理論分析法、力學—經驗法，而概率型方法主要有馬爾可夫法和貝葉斯概率法。在這些預測方法中，理論分析法有較為成熟的理論基礎，但這種方法無法解釋不同材料和工況對路面車轍的影響。除理論分析法外，其余方法大都是建立在大量的歷史數據基礎上，對有限歷史數據的路面車轍預測還不能達到令人滿意的效果，而實際情況是，營運高速往往只有幾年的檢測數據，車轍預測也只能在有限的歷史數據上進行。

灰色系統理論的預測方法可以通過有限的歷史數據建立預測模型，其特點就是在“小樣本”“貧信息”的情況下對系統發展趨勢進行預測，而且，瀝青路面車轍狀況隨路齡而衰變受多種因素的影響，有些因素是確定的，而有些因素是不確定的，這符合灰色系統理論“部分信息已知、部分信息未知”的特點，因此，可以選擇灰色預測方法進行瀝青路面車轍預測。

（2）路面車轍預測。

以2011年、2012年和2013年的車轍檢測數據為基礎，利用灰色預測模型GM（1，1）進行預測，采用灰色系統理論建模軟件（GTMS3.0）進行計算，2014年和2015年路面車轍平均值預測結果（見表2），對2014年路段百米平均車轍深度進行預測，結果統計（見表3）。

車轍深度均值預測結果顯示，A線2014年和2015年的車轍深度均值分別是12.5 mm、13.4 mm，B線這兩年的預測值分別是10.4 mm、11.1 mm。

車轍深度百米均值預測結果顯示，2014年A線車轍深度大于10 mm的路段長度為12.4 km（2013年實測是11 km），占路線長度比例是81.6%（2013年是72.3%），其中，大于15 mm的長度是 3.7 km（2013年實測是1.3 km），占路線長度比例是24.4 %（2013年是8.5 %）；2014年B線車轍深度大于10 mm的路段長度為8.7 km（2013年實測是7.2 km），占路線長度比例是57.3 %（2013年實測是47.4 %），其中大于15 mm的長度是1.3 km（2013年實測是 0.3 km），占路線長度比例是8.6 %（2013年是2.0 %），可以看出，2014年A、B線預測車轍深度大于10 mm的路段長度增加至 21.1 km，其中，大于15 mm路段長度增加幅度較大。

3 路面主要病害原因分析

3.1 路面龜裂原因分析

路況調查結果顯示，A線和B線均有龜裂病害，從數量和程度上A線相對嚴重。直觀上看，龜裂主要發生在輪跡帶位置，一般龜裂路段左、右輪跡都有發生且以右輪跡較嚴重，發生龜裂的位置同時有車轍（見圖2），從龜裂位置的芯樣來看，開裂深度在上面層（厚度3 cm）以內（見圖3）。

從開裂機理來講，新會段路面龜裂為Top-Down裂縫。

（1）瀝青老化與龜裂的關系。

瀝青回收試驗結果顯示（見表4），新會段上、中面層，尤其上面層瀝青老化較重，瀝青老化會使瀝青混合料的勁度增加，應力松弛能力減小，大大降低混合料的抗疲勞開裂能力，易導致路表開裂。

（2）上面層空隙率與龜裂的關系。

偏大的空隙率將顯著降低瀝青混合料的疲勞壽命，在車輛荷載作用下易引起路面疲勞開裂。從上面層現場芯樣空隙率來看，龜裂路段路肩空隙率比良好路段路肩空隙率大，并超過了8%的經驗范圍，也即未經交通荷載二次壓密的情況下（如圖4），龜裂路段的空隙率在一定程度上偏大，經過交通荷載二次壓密后，龜裂路段主車道右輪跡的空隙率也大于良好路段主車道右輪跡，車轍嚴重路段也有龜裂現象，與良好路段進行空隙率比較，情況同龜裂路段一樣，可見，上面層空隙率偏大與龜裂之間有一定的關系。

3.2 路面坑槽原因分析

新會段路面坑槽深度較淺，一般在上面層以內，坑槽分布在輪跡帶上，并且大多坑槽位置有裂縫，另外還有修補后又產生坑槽。

瀝青路面坑槽產生的原因較多，新會段路面坑槽主要由路面龜裂發展形成。從路面空隙率來看，典型路段輪跡帶上、中面層空隙率平均值分別是3.3%、2.28%，路面空隙率不應是形成坑槽的直接原因，且路面滲水系數整體上不大，各路段滲水系數均值小于10 mL/min，路面坑槽主要發生在龜裂位置，從位置及形態上可以推測，坑槽的產生是由于路面龜裂發生后，路表水滲入瀝青層（主要在上面層），在車輛荷載作用下導致混合料松散剝落形成坑槽。（如圖5、圖6）。

3.3 路面車轍原因分析

（1）路面車轍的來源。

從車轍位置的現場芯樣厚度看（見圖7），上、中面層輪跡帶芯樣厚度小于車道中和右標線位置，并且路面上右標線和車道中有明顯拱起，考慮到輪跡帶芯樣的空隙率小于對應路肩，因此，可以推定車轍主要產生在瀝青上、中面層，且以流動變形為主并伴有一定的壓密變形。

（2）路面車轍產生的原因。

車轍試驗結果分析表明，整體上，上、中面層高溫性能不足，另外對比不同路段和層位，車轍嚴重位置上、中面層的高溫抗車轍能力不及良好路段，中面層的高溫性能比上面層稍差，同時， GTM試驗結果分析表明，在未考慮試驗時二次加熱影響的情況下，車轍嚴重路段中面層的高溫抗車轍能力略顯不足，另外，瀝青混合料的抽提篩分結果顯示，車轍嚴重路段上面層混合料級配偏細，這不利于上面層的高溫抗車轍能力，綜上可知，車轍嚴重路段上、中面層的高溫抗車轍能力不足是產生車轍的重要原因之一。

4 結語

通過路面調查與分析，主要結論如以下幾點。

（1）路面病害類型多，分布廣，主要損壞類型是路面輪跡帶龜裂、車轍、坑槽及坑槽修補等。

（2）路面龜裂開裂深度在上面層以內，龜裂的發生，除了交通荷載的因素外，與瀝青老化和上面層空隙率偏大有關。

（3）路面坑槽主要發生在輪跡帶位置，且坑槽位置有裂縫，主要由于面層龜裂發展形成。

（4）路面車轍主要分布在10～15 mm之間，預測結果表明大于15 mm的車轍數量增長明顯；車轍主要來源于上、中面層的流動變形及壓密變形，上、中面層的高溫性能不足是導致車轍的重要原因之一。

參考文獻

[1] 公路瀝青路面施工技術規范JTG F40-2004[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2] 公路技術狀況評定標準JTJ H20-2007[S].北京：人民交通出版社，2007.