某道路工程質量事故原因分析

王衛星 （江蘇陽湖建設項目管理有限公司，江蘇 常州 213159）

1 工程概況

1.1 設計標準

某道路工程于2003年按城市生活性次干道標準設計，設計車速：V路段=40km/h，V交叉口=20km/h，標準軸載：BZZ-100，柔性路面結構設計年限為15年。

1.2 道路標準橫斷面

6.0 m人行道+18.0m車行道+6.0m人行道，道路總寬為30m。

1.3 結構層設計

車行道：4cm細粒式瀝青混凝土（AC-13I，玄武巖骨料）+6cm中粒式瀝青混凝土（AC-20I）+1cm瀝青下封層+20cm二灰結石+20cm10%石灰土；人行道：4cm仿花崗巖人行道板+3cm1：3砂漿+5cmC15細石混凝土+15cm6%灰土處理。

1.4 路基處理

據設計圖紙反映，當時考慮對土基進行適當的處理，使其強度滿足相應要求，具體為：對車行道范圍內路床頂以下采用20cm 6%的石灰土進行處理，以提高路基抗壓回彈模量，車行道土基強度不低于26MPa。路基處于河塘范圍部分另增加20cm 6%石灰土處理層。

橋臺和路基接合部填土應分層仔細壓實，層鋪虛厚不得大于20cm。路床頂以下2.5m以內，臺后20m范圍內采用6%石灰土，壓實度不得低于填土規定的數值。

1.5 路面強度

路面強度表 表1

根據《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50-2017），按照本設計彎沉要求建設的道路，在設計年限（15年）內每個車道能承擔的累計軸載（標準軸載BZZ-100）次數為Ne=0.99×106次=99萬次，計算出運營初期（第一年）雙向日平均當量軸次為1075次。

2 工程現場病害情況

該條道路（花園街—武宜路）標段總長1.1km路段于2006年12月正式開工，實際全面施工為2007年3月底，為迎接該區“經貿洽談會”，于2007年9月28日正式通車。通車三個月后（即2008年1月份），經對該工程路面檢查發現局部地方存在如下情況：路面沉陷，瀝青面層松散破壞；瀝青路面龜裂且范圍較大；路面車轍現象較嚴重，但未發現擁包現象，而且基本集中在南半幅中間一個車道的各出入口處，當時有七處約500m2左右，約占整個車行道路面面積的2.5%。因該道路當時已成為該區域范圍內交通主干道，不具備阻斷交通條件進行大范圍修補的條件。經參建各方研究，建設單位同意暫時不作處理，繼續觀察。并于通車八個月后（即2008年5月底）對該道路路面重新進行測量，發現路面破壞面積已達3000m2左右，約占整個車行道路面面積的16.1%左右，仍然以南半幅居多，且有繼續擴大的趨勢。

圖1 道路病害現象

3 工程病害原因分析

3.1 道路車輛流向分析

由于該道路兩側均為大型土建項目，如府北小學、萊蒙城、二院、財稅大廈、金源大廈等，從土建現場進度推算，通車八個月時間內的時間段恰恰是土方車、混凝土運輸車的高峰時段，據對2008年1月10日晚19：00-20：00該條道路車輛流量錄像資料分析統計，在這短短的1小時時間段內竟然有多達47輛土方運輸、混凝土運輸車等各型超載車輛自西向東單向通行（總荷載均在40t以上），而且基本集中在南半幅中間一個車道，空車則由北半幅自東向西回頭，這實際上也是造成南半幅破壞面積要比北半幅多的主要原因。經咨詢當地交警部門和相關過往駕駛員，由于延政中路禁止通行，武宜路正在實施BRT工程也禁止通行，滆湖中路為大學城主干道限制通行，該條道路實際上已成為延政中路以南、大學城以北、東至常漕路、西至武宜路220公頃區域范圍開發地段的土方車、混凝土攪拌運輸車、混凝土輸送泵車及其他重載車輛的唯一專用道。經不完全統計至2008年5月底，兩側大型土建項目僅通過該條道路運送的已澆筑完畢的商品混凝土就達60萬方左右，總重約100多萬t，這還不包括鋼材、預制樁、砌塊等其它建材和基坑、場地的大量土方駁運。據初步分析，因該條道路設計等級為城市生活性次干道，但大量重載車輛的超負荷運行且頻繁在出入口起步、剎車是造成該條道路南半幅中間一個車道尤其是出入口破壞的主要原因。

3.2 原始試驗數據對比分析

經查驗該道路施工試驗數據如下，均大于設計值。

施工原始數據 表2

病害后彎沉數據 表3

但在該道路路面破壞后，于2008年3月份重新對照設計數據，可以看到破壞后的瀝青面層實測彎沉數據已大于10%石灰土基層設計彎沉數據。經對現場進行局部區域翻挖顯示，瀝青面層、二灰結石、10%石灰土板塊確實已遭全部斷裂破壞。經初步分析，由于當時瀝青面層斷裂處未做任何處理，雨水經已斷裂的瀝青面層下滲，泡軟二灰結石和石灰土基層，再加上重載車輛的持續沖擊，導致10%石灰土和二灰結石基層板塊全部斷裂。

3.3 施工原因分析

該條道路因地處大學城北側、區政府南大門口的中心地段，社會活動較多。為迎接各項活動，施工過程中也不同程度地存在搶工期現象，導致局部石灰土、二灰結石基層施工未養護到期就進行下道工序施工。另外由于路基施工隊伍設備簡陋，如二灰結石基層無刮平機施工，導致二灰結石基層平整度較差，瀝青面層局部厚度嚴重不足并且局部有離析現象，也直接影響到二灰結石基層和瀝青面層的厚度樣本方差，在很大程度上降低了柔性路面結構的整體強度和瀝青面層的抗剪能力，導致路面斷裂破壞。

3.4 軸載次數驗算分析

對該條道路自西向東單向行駛的重型車輛近似取平均總重為40t的土方運輸車、混凝土運輸泵車進行綜合評估，則近似為如下汽車計算系數：

載重汽車計算系數 表4

標準軸載計算參數 表5

考慮施工車輛行駛時段為19：00-次日凌晨5：00開放時間為10個小時，且基本為南半幅中間一個車道通行。按每小時單向一車道平均40輛計算，則日單向交通流量為400輛，按車輛總重40t計，每車次當量標準軸載次數可以進行如下計算：

式中N——以設計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標時的標準軸載的當量軸次（次/d）；

ni——被換算車型的各級軸載作用次數（次/日）；

P——標準軸載（kN）；

Pi——被換算車型的的各級軸載（kN）；

C1——被換算車型的軸數系數

C2——被換算的各級軸載的輪組數系數，雙輪組為1.0，單輪組為6.4，四輪組為0.38。

當軸間距大于3m時，應按單獨的一個軸載計算；當軸間距小于3m時，雙軸或多軸的軸數系數按下列公式計算：

將載重汽車計算系數、標準軸載計算參數代入計算公式，計算結果如下表：

計算結果 表6

則實際該車道每車次當量標準軸載次數為：

根據設計年限（15年）每車道能承擔的累計荷載（標準軸載BZZ-100）次數Ne=99萬次計算，則一車道127天內就達到累計軸載。由于本工程設計是按規劃要求的城市生活性次干道實施，設計交通等級為輕交通，不能承載如此大的重型交通流量，運營初期每車道設計日平均當量軸次為269次，而現在實際日平均當量軸次為7783次，已超出29倍之多，且設計時未考慮有如此大的重載交通量，現在實際車流量已嚴重超過設計柔性路面結構能承受的范圍，從瀝青路面和半剛性基層（二灰結石）的彈性角度分析來看，路基路面在如此頻繁的重載車流荷載沖擊下，已連續處于疲勞狀態，是導致路面破壞的一個重要因素。

綜上所述，由于竣工初期大量重載車輛的超負荷運行和設計結構層次的相對偏弱是造成此次某道路工程質量事故的主要因素，道路基層和面層施工的缺陷等其它原因是造成此次某道路工程質量事故的次要因素。實際上在該條道路東段（花園街-常漕路），由另一個施工單位承建并于2006年年底完工后已投入使用的1.1km路段（路基路面的結構層次、交通流量相同）也不同程度地出現了類似破壞情況，從側面也證明了上述分析結論。

4 結語

一起工程質量事故的產生原因是多方面的，必須以科學的態度進行客觀分析才能找出問題的根源，才能更科學的采取補強措施予以加固，并為相同類似工程提供參考依據、積累經驗，避免發生同類質量事故。

某道路工程設計單位如具有前瞻性，不僅僅考慮規劃要求，而且能充分考慮兩側地塊開發時形成的重載交通流量，從而加大設計安全系數并增加路基和路面結構層的設計厚度和結構層次；建設單位如也能充分考慮因城市建設計劃的改變而導致交通條件的改變，來及時在開工前采取變更設計圖紙或在完工后與交通管理部門配合設立隔離墩、限速限載標志等措施來分流車流量；施工過程中施工單位如能根據道路兩側大型土建項目的進展情況，及時書面要求建設單位變更設計圖紙，并加大機械設備投入、改善施工條件、妥善安排工期、嚴格按施工技術規范、標準施工，是完全能夠避免此次工程質量事故的。