山東高速公路路面病害調查與破壞機理研究

劉東美 葛超

摘 要：山東省高速公路和國省道公路建設經歷了初步建設期、高速發展期，現已陸續進步養護期。對高等級瀝青路面進行病害調查和機理分析，可以為路面建養工程的評價、養護技術的選擇提供有效的數據支撐，為現行的工程集料規范、實驗方法和生產工藝提出改進建議，確保瀝青路面用于更長的生命周期。

關鍵詞：路面結構；路面結構；生命周期

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.164

0 引言

截止到2017年底，山東省公路通車總里程達27.1萬公里，公路密度達到172.8公里/百平方公里。其中：高速公路通車里程為5820.9公里，一級公路通車里程為10311.6公里。山東省高速公路和國省道公路建設經歷了初步建設期、高速發展期，現已陸續進步養護期。對高等級瀝青路面進行病害調查和機理分析，可以為路面建養工程的評價、養護技術的選擇提供有效的數據支撐，為現行的工程集料規范、實驗方法和生產工藝提出改進建議，確保瀝青路面用于更長的生命周期。

1 山東高速公路路面結構調查

山東省高速公路瀝青結構的發展可分為四個階段：

第一階段為1990年濟青高速公路建設開始至1997年，本階段修建的高速公路主要有濟青高速、泰華高速、濟德高速和濟聊高速，這一階段主是起步階段，瀝青面層的設計按規范執行，面層采用LH-H型或者AK結構，中下面層采用LH-H型，瀝青面層厚度多為15cm，路面總厚度70cm左右，這一階段部分高速公路路面結構如表 1所示：

第二階段為1998年至2002年，在這一階段山東修建了大量的高速公路，也是山東省高速公路飛速發展的階段，這一階段新材料、新工藝開始逐漸應用到高速公路瀝青面層的施工過程，如改性瀝青、新型瀝青混合料（Superpave、多級嵌擠混合料、SMA等），表面層的早期損害從一定程度上得到了解決；但對中下面層材料設計、厚度與粒徑的匹配關系重視不足，中下面層多為5cmAC-20I+6cmAC-30Ⅱ，半剛性基層厚度增大，且強度提高，瀝青面層厚度仍為15cm，路面總厚度為80cm左右，表2給出了濟南西環等三條高速公路路面結構調查。

第三階段為2002年至2006年，開始全面對瀝青面層、半剛性基層、柔性以及路面結構進行研究，瀝青面層厚度加大，大部分為18cm，路面總厚度為70-80cm，對各層材料設計都比較重視，中上面層均采用改性瀝青，并對各層混合料級配進行改善，柔性基層瀝青路面開始在大修工程中應用，表3給出了部分高速公路的路面結構。

第四階段為2007年至今，瀝青路面結構發生重大變革，逐漸推廣采用永久性瀝青路面結構，即增加12-15cm透水性大粒徑瀝青混合料（LSPM），瀝青層總厚度為31-33cm基層一般采用無機結合料穩定粒料，分兩層鋪筑，底基層一般鋪筑單層低劑量的無機結合料穩定風化砂等，路面總厚度一般為86cm左右。該階段對瀝青路面各層材料設計更加重視，表面層大面積采用SMA、中下面層開始使用Superpave進行設計與質量控制，大粒徑瀝青混合料LSPM開始在新建工程中大面積采用，結構層間的處理進一步得到重視，熱瀝青封層全面采用。表4為第四階段部分高速公路路面結構，由于開發交通時間較短，路面未出現病害。

從山東省高速公路瀝青路面結構發展來看，經歷了照搬、理解和創新的發展過程，路面結構和材料逐步走向多樣化、合理化，從第三階段的大修工程和第四階段的新型路面結構和材料的推廣應用來看，柔性基層瀝青路面在重載交通環境中取得了良好的使用效果，因此，根據交通荷載、氣候及當地材料特點嘗試采用多元的路面結構是可行的。

2 山東省高等級公路路面結構調查

山東省公路路網發展較早，許多一級、二級都修建于上世紀80年代末或90年代初，受當時交通量、交通載荷、科技水平與施工水平制約，當時修建的一級、二級公路標準都比較低，一般路面結構為：5-6cm瀝青混凝土+16-20cm水穩砂礫+20cm灰土。

隨著90年代末期交通量與交通載荷的急劇增大，加上高速公路的建設熱潮，許多一級、二級路迅速破壞，因此從2000年開始對路網進行大面積的改建和擴建，提供等級以適應交通的發展。在改擴建時有許多新建工程，改建時采取在舊路面上采取直接加鋪的方法。本次調查主要為山東省內部分地區國省道一級和二級公路，具體情況見表5。

通過調查，發現山東省一級公路與二級公路瀝青路面結構比較單一，全部采用了半剛性基層。一級公路瀝青面層厚度一般在9-10cm，基層一般厚度為32-36cm，材料為水泥穩定碎石，底基層一般為石灰土，整體路面結構厚度為54-63cm，符合國家現行的公路設計規范。

3 山東省瀝青路面病害情況

山東省高速公路路面結構形式主要以半剛性基層瀝青面層為主，底基層按因地制宜、就地取材的原則，主要有石灰土、石灰粉煤灰穩定土、水穩砂礫與水泥穩定風化砂等，基層主要有水泥穩定碎石和二灰穩定碎石。

山東省一級公路與二級公路瀝青路面結構比較單一，全部采用了半剛性基層。一級公路瀝青面層厚度一般在9-10cm，基層一般厚度為32-36cm，材料為水泥穩定碎石，底基層一般為石灰土，整體路面結構厚度為54-63cm，符合國家現行的公路設計規范。

半剛性基層瀝青路面在投入使用后，對著時間的增加最先出現的路面病害是各種形式的裂縫，一般表現為橫向裂縫、縱向裂縫、網狀裂縫和不規則裂縫。 其中，縱向裂縫一般發生在行車道，長度范圍從幾米到幾十米不等，幾乎所有被調查的公路均有縱向裂縫發生。而且，多數縱向裂縫會從瀝青面層向下發展，從而出現坑槽、沉陷等病害。一般情況，路面最先出現的單條縱向裂縫，之后會相繼產生支縫和多條縱向裂縫，最終發展成網裂。橫向裂縫主要表現在半剛性基層的反射裂縫和面層的溫縮裂縫，一般情況下，當瀝青路面出現橫向裂縫后，隨著路面雨、雪的侵入，路面結構層會在水因素的影響下和行車載荷的反復碾壓下，導致基層結構承載能力迅速降低，最終發展成坑槽、沉陷、車轍等病害。

4 結論

山東省屬于典型的暖溫帶季風氣候，四季差別加大，而且山東省作為經濟大省，交通行車率較高，貨車超載現場異常嚴重和普遍，在這樣氣候環境和交通背景下，山東省高等級公路在壽命周期內出現病害的幾率越來越大，需要隨時跟蹤路面病害發展情況，盡可能的增加預防性養護力度，提高高等級公路的生命周期的意義十分重大。

參考文獻：

[1]胡長順，黃耀華.高等級路基路面施工技術[M].北京.人民交通出版社，2008.

[2]公里工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[M].北京.人民交通出版社，2000.

[3]郝曉慧，許云飛.試論山東省高速公路建設規模和速度的合理性[J].山東交通科技，2002，9（25）：44-50.