市政道路工程病害類型與處置技術(shù)
——以珠海市橫琴島內(nèi)道路提升工程為例

0 引言

無論是水泥混凝土路面還是瀝青混凝土路面，基本結(jié)構(gòu)都是由面層、基層和路基組成。作為路面結(jié)構(gòu)承重層的基層，不但承受著車輛的豎向力，還要將面層下傳的應(yīng)力傳遞給路基；反之，道路的通行等級和路基的抗沖刷能力又會(huì)左右基層材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的選擇，自然因素和行車荷載對路面的影響會(huì)伴隨道路結(jié)構(gòu)不斷增加的深度而逐漸減小。因此，有必要從道路的基層、面層和路基建設(shè)中研究市政道路的病害，提出處理病害的技術(shù)措施。

1 工程概況

該工程為路面提升工程，包括橫琴新區(qū)環(huán)島東路、中心大道、港澳大道、橫琴大道等路面。具體來說，環(huán)島東路為一條快速路，整體改造長度大約7.67km；中心大道為一條主干路，改造長度大約為2.49km。該工程的建設(shè)內(nèi)容為道路、交通、管線工程。主要包括整治路面病害，具體措施為港灣巴士站和公交專用道上面層利用藍(lán)色瀝青混凝土進(jìn)行處理；交通標(biāo)線的恢復(fù)：改善管線檢查井、更換雨水蓖等。

2 市政道路工程病害主要類型

2.1 水泥混凝土路面病害

水泥混凝土路面經(jīng)常出現(xiàn)的病害有：板底脫空、唧泥、裂紋、錯(cuò)臺(tái)等。產(chǎn)生唧泥的原因主要是填縫材料不達(dá)標(biāo)，路面難以有效排水，導(dǎo)致大量雨水下滲，路基和基層都泡水嚴(yán)重。同時(shí)，基于路面行車荷載的影響，會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)、板底脫空、路面裂紋等。加之道路結(jié)構(gòu)上的裂紋，如果不能及時(shí)采取處理和封堵的措施，水流和雜物就會(huì)進(jìn)入道路裂縫，結(jié)冰凍脹后會(huì)導(dǎo)致裂縫越來越大、越來越多，讓道路運(yùn)行不暢以及威脅行車安全[1]。

2.2 瀝青混凝土路面病害

瀝青混凝土經(jīng)常產(chǎn)生的病害包括：壅包、沉陷、泛油、坑槽等，如果產(chǎn)生過大的沉降、不平整度明顯，車輛行駛就會(huì)嚴(yán)重顛簸，不僅影響車輛的速度和人員的舒適度，嚴(yán)重還會(huì)發(fā)生安全事故。而且如果不采取有效的處理措施，就會(huì)導(dǎo)致路面沉降和裂紋繼續(xù)擴(kuò)大，導(dǎo)致道路難以繼續(xù)使用。道路坑槽病害的主要原因包括幾個(gè)方面：瀝青的混合料存在某些雜質(zhì)或者瀝青混合料不均勻；汽車燃油泄漏到路面上；瀝青路面某一處開裂、松散或者是某些偶然的損壞，沒有得到及時(shí)的處理，因?yàn)椴粩嗟能囆凶饔枚^續(xù)擴(kuò)大導(dǎo)致。路面壅包產(chǎn)生的原因是，施工中瀝青量和細(xì)石料都偏大，造成細(xì)石料的重疊，在車輛的碾壓下產(chǎn)生的堆擠現(xiàn)象。路面泛油現(xiàn)象的產(chǎn)生，主要是攤鋪和碾壓路面的過程中，利用的壓實(shí)器械不合理，導(dǎo)致混合料因?yàn)榇瓴翑D壓而上浮，形成降低構(gòu)造深度和泛油。

3 市政道路路面性能評價(jià)

路面病害應(yīng)按不同類型分別處理。對于具有單一類型路面病害的道路，針對原因的處理計(jì)劃通常可以事半功倍，并且維護(hù)也將更加集中。因此，對路面病害進(jìn)行分類和評價(jià)是非常重要的。采用市政道路路面損傷指數(shù)（PCI）作為評價(jià)指標(biāo)，路面損壞指數(shù)PCI的值越大，路面狀況越好，路面狀況的程度與該指數(shù)成正比。市政道路PCI計(jì)算見公式（1）、公式（2）。

DR—路面破損率（%）；α0—瀝青路面=15.00，水泥路面=10.66；α1—瀝青路面=0.412，水泥路面=0.461；A—路面檢測面積（m2）；j－路面損壞程度輕度、中度、重度。j0－瀝青路面＝21，水泥混凝土路＝20。

γj=第j類路面換算系數(shù)；Aj=第j類路面損壞的累計(jì)面積m2。

根據(jù)PCI評價(jià)表示的路面情況，將路面分為A、B、C、D四個(gè)等級評價(jià)指標(biāo)如表1所示。

表1 瀝青、水泥混凝土路面損壞狀況評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)上面路面病害評價(jià)，針對不同路面病害的特點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步研究，從而找出病害原因特點(diǎn)。然后根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行處理。

4 病害原因分析和處理技術(shù)

4.1 檢查井周邊沉降、塌陷病害

4.1.1 原因分析

目前市政道路應(yīng)用的檢查井多半是整體安裝式或者砌塊井，基本上不會(huì)出現(xiàn)下沉、碎裂等檢查井本身的破壞性病害。但在檢查井砌筑的過程中，周圍的壓實(shí)機(jī)械的碾壓會(huì)有盲區(qū)，如果利用小型夯實(shí)機(jī)又難以達(dá)到壓實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，檢查井和附近的道路結(jié)構(gòu)層構(gòu)成軟硬結(jié)合部，所以，在道路的運(yùn)營過程中，經(jīng)過檢查井的車輛會(huì)遭遇一個(gè)柔性區(qū)向剛性區(qū)跨越的坎，導(dǎo)致車輛頻繁沖擊檢查井，常此以往，檢查井附近就會(huì)形成裂縫、沉降、塌陷等病害，讓行車感覺到不舒適[2]。

4.1.2 處理技術(shù)

當(dāng)前，治理檢查井周邊沉降、塌陷等病害的新技術(shù)和專利產(chǎn)品很多，但最有效的手段還是對周邊的道路進(jìn)行處理，包括提升周邊道路的整體穩(wěn)定性以及增強(qiáng)結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度。同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的快捷處理技術(shù)解決沉降、塌陷等病害。具體來說，撤掉原有的井圈，換成預(yù)制混凝土井圈，在預(yù)制的井圈上安裝檢查井蓋，該預(yù)制混凝土的井圈的長和寬都是200cm，厚度為28cm，上下兩層雙向直徑均為10mm的鋼筋，強(qiáng)度為C30。施工時(shí)，按照設(shè)定的皆為200cm的長和寬，中心點(diǎn)取檢查井的中心點(diǎn)，用切割機(jī)切割瀝青混凝土面層和水泥穩(wěn)定碎石基層，必須注意控制切割線的垂直度和線型。完成切割后要破除切割區(qū)域，清除的高度為水泥穩(wěn)定碎石基層底標(biāo)高，將檢查井的井蓋取下，將砌塊拆除到水泥穩(wěn)定碎石基層底標(biāo)高。清掃干凈作業(yè)區(qū)域，做2.1cm厚的M10速凝砂漿，隨后進(jìn)行預(yù)制井圈的安裝，瀝青混凝土在48小時(shí)后攤鋪，24小時(shí)后將交通開放。

4.2 路基沉降病害

4.2.1 原因分析

在市政道路的營運(yùn)中，最常見的病害就是路基沉降，主要分為三種類型：路基整體沉降、局部沉降和不均勻沉降。其中，不均勻沉降最普遍。不均勻沉降不僅會(huì)破壞道路的路面，還會(huì)埋下行車的安全隱患。造成路基沉降的主要因素有三點(diǎn)：

①人為因素。施工前，相關(guān)人員沒有認(rèn)真解讀地勘報(bào)告，或者是地勘報(bào)告與具體情況有差異，導(dǎo)致在地基處理技術(shù)的選擇上有誤，嚴(yán)重影響地基的處理效果；

②受附近施工的影響。在打樁與深挖的施工中，都會(huì)不同程度地影響到市政道路的地基質(zhì)量。

③路基設(shè)計(jì)缺乏合理性。主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)單位沒有真正了解道路的運(yùn)營狀況或者認(rèn)知有偏差，會(huì)因?yàn)檫\(yùn)營讓路基超負(fù)荷，從而產(chǎn)生沉降等病害。

4.2.2 處理技術(shù)

①換填土復(fù)填法。針對因?yàn)椴缓细竦奶盍显斐傻穆坊两担谛∶娣e、相對淺的沉降，這種方式不僅經(jīng)濟(jì)實(shí)用且施工速度快。具體的措施是先挖出有問題的填料，將浮土清理干凈，按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行碾壓合格，然后開始回填填料。換填過程中適當(dāng)擴(kuò)大挖補(bǔ)區(qū)域，設(shè)置臺(tái)階在搭接處。

②灌漿法。該方式適合路基沉降面積大、深度大的病害。具體方式是，利用液壓或者氣壓在沉降路基段鉆孔，將漿液均勻地注入地層，一段時(shí)間后漿液會(huì)將縫隙、沙礫和松散的土壤凝結(jié)為一個(gè)超強(qiáng)度的整體，實(shí)現(xiàn)對路基沉降的良好處理。

③布設(shè)土工格柵法。該法適合路面縱向的裂縫且未曾繼續(xù)下沉、變化不大的病害問題。具體方式是利用切割機(jī)對等切除裂縫兩邊的路面，將玻纖土工格柵鋪在上面，利用鋼釘固定，然后恢復(fù)路面。該方式比較簡單。

4.3 瀝青路面裂縫病害

4.3.1 原因分析

第一，瀝青及混合料質(zhì)量不過關(guān)，也可能是材料配比不合理或者沒有攪拌均勻，導(dǎo)致瀝青與石料不能很好粘結(jié)而開裂；第二，可能有泥灰層和軟弱層存在于路面結(jié)構(gòu)中，粒料松動(dòng)造成水穩(wěn)性差；第三，路面的裂縫沒有得到及時(shí)填補(bǔ)，基層表面吸收了下滲的地表水，通過車輛荷載反復(fù)作用，在空隙和裂縫處粉漿被壓到表面，掏空基層后形成網(wǎng)裂；第四，瀝青因?yàn)槟晟钊站美匣又囕v載重超出承受力，導(dǎo)致基層的損壞后路面開裂。

4.3.2 處理技術(shù)

①對于一些在高溫季節(jié)可以全部或者大部分愈合的輕度裂縫，可以不進(jìn)行處理。對于在高溫季節(jié)里不能愈合的裂縫，必須要進(jìn)行修補(bǔ)，避免因進(jìn)一步擴(kuò)大破壞路面，確保車輛的順暢運(yùn)行。②進(jìn)行灌油修補(bǔ)。清掃干凈縱橫裂縫，利用液化氣加熱縫壁，達(dá)到粘性狀態(tài)后將瀝青或者瀝青砂漿噴抹到裂縫中，然后在上面撒一層潔凈的粗砂或者石屑加以保護(hù)，其厚度一般為2-5mm，最后用輕型壓路機(jī)碾壓礦料。對于細(xì)小的裂縫，首先要將裂縫用盤式銑刀拓寬，在根據(jù)以上方法處理。③修補(bǔ)開裂嚴(yán)重的瀝青路面。首先鑿掉裂縫的舊跡并形成V形槽；利用空壓機(jī)將V形槽內(nèi)以及附近松動(dòng)部分的塵土結(jié)合雜物吹除，然后利用擠壓槍將事先攪拌好的修補(bǔ)料均勻地灌入裂縫中，直到飽滿。修補(bǔ)料凝固大約一天后方能開放道路運(yùn)行。④針對基層完好只有坑槽路面的處理。遵循“圓洞方補(bǔ)”的原則，劃出坑槽修補(bǔ)的輪廓線，必須垂直或者平行于路中心線，根據(jù)正方形或者長方形將坑槽鑿開直到穩(wěn)定層面，利用空壓機(jī)清除干凈槽底以及槽壁的塵土以及松動(dòng)部分，然后在上面噴灑薄層的粘結(jié)瀝青，然后將瀝青混合料填鋪到上面，最后用壓路機(jī)碾壓。⑤熱補(bǔ)法修補(bǔ)。利用熱修補(bǔ)養(yǎng)護(hù)車，在坑槽處路面利用加熱板加熱，將加熱的軟化鋪裝層翻松，噴灑乳化瀝青后將新的瀝青混合料加入，攪拌攤鋪后利用壓路機(jī)壓實(shí)成型。⑥如果是因?yàn)榛鶎拥膫€(gè)別區(qū)域不具備強(qiáng)度形成破壞后的坑槽，就要完全挖掉面層和基層[3]。

5 市政道路工程病害處置實(shí)例分析

5.1 道路提升具體方案

5.1.1 路面病害程度分類

針對環(huán)島東路、中心大道路面病害情況及現(xiàn)狀道路使用狀況，可以考慮劃分兩大類，第一類是需要處理的嚴(yán)重病害，包括：嚴(yán)重破損的路段；拉裂破損嚴(yán)重路段；破損嚴(yán)重路段。以上路段充分考慮到拆除現(xiàn)狀瀝青層以及某些現(xiàn)狀基層，可進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)的重建。第二類是病害較輕微或者無病害的路段，包括：路面無病害；裂縫輕微病害；輕微變形路面的路段。以上路段充分考慮銑刨現(xiàn)狀4cm瀝青面層，可實(shí)施調(diào)平以及加鋪瀝青處理。

中心大道專用道及港灣巴士站的上面層，利用4cm厚的藍(lán)色SBS細(xì)粒式改性瀝青混凝土砼（AC-13C）。環(huán)島東路港灣式巴士站范圍上面層，利用4cm厚的藍(lán)色SBS細(xì)粒式改性瀝青砼（AC-13C）。

5.1.2 路面結(jié)構(gòu)具體方案

①第一類路面結(jié)構(gòu)（嚴(yán)重病害路段）。

4cm厚的SBS細(xì)粒式改性瀝青混凝土；AC-13C；噴灑改性乳化瀝青；PCR（快裂）；6cm厚的中粒式普通瀝青混凝土；AC-20C；滿鋪聚酯長絲土工布；噴灑改性熱瀝青；SBS I-D；28cm厚的含單層鋼筋網(wǎng)的C35水泥混凝土層；一并澆筑hcm厚的C35水泥混凝土調(diào)平層；如果縱斷面現(xiàn)狀路面標(biāo)高＜20cm，拆除現(xiàn)狀路面厚度要保證≥18cm，要保證38cm的新建路面結(jié)構(gòu)；如果縱斷面現(xiàn)狀路面標(biāo)高＞20cm，要保證38cm的新建路面結(jié)構(gòu)，將現(xiàn)狀瀝青層拆除18cm后，再采用C35水泥混凝土作為調(diào)平層。

②第二類路面結(jié)構(gòu)（輕微病害或無病害路段）。

4cm厚的SBS細(xì)粒式改性瀝青混凝土；噴灑改性乳化瀝青：AC-13C；調(diào)平層厚h，利用中粒式普通瀝青砼（AC-20C），調(diào)平厚度h≥5cm；PCR（快裂）；噴灑改性乳化瀝青；銑刨現(xiàn)狀路面上面層≥4cm；PCR（快裂）。

5.2 病害處理

5.2.1 橋頭跳車

①病害。箱涵前后差異沉降、人行地道前后差異沉降、下穿隧道出入口差異沉降等病害。

②原因分析。道路交付使用后，因?yàn)槁坊访媾c下穿隧道、人行地道、箱涵等構(gòu)造物之間的沉降差異，形成的臺(tái)階引發(fā)車輛顛簸。該病害是路基相對于結(jié)構(gòu)物發(fā)生縱向變形的嚴(yán)重狀態(tài)，特別在軟土地基表現(xiàn)明顯。

③主要危害。構(gòu)筑物導(dǎo)致車輛的跳動(dòng)和沖擊，同時(shí)也產(chǎn)生構(gòu)筑物和道路的附加荷載，在損壞構(gòu)筑物的同時(shí)也加劇了車輛機(jī)件的磨損。車輛通過構(gòu)造物時(shí)產(chǎn)生的跳動(dòng)和沖擊，又造成對構(gòu)造物和道路的附加荷載，加速了構(gòu)造物的損壞，同時(shí)也加劇了車輛機(jī)件的磨損。

④處理措施。本次處理的設(shè)計(jì)考慮對道路的路面和路基進(jìn)行拆除和新建，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要是針對存在橋頭跳車現(xiàn)象的構(gòu)造物前后的道路，同時(shí)強(qiáng)化處理路基，并利用路面縱坡的調(diào)整確保車輛行駛平順，使橋頭跳車路段平緩過渡。

圖1 路面縱坡調(diào)整圖

5.2.2 路面變形

①病害。表現(xiàn)為沉陷、波浪形路面、路面扭曲、橫向不均勻沉降、縱向不均勻沉降等。

②原因分析。主要內(nèi)因是地基及路基自身，外因是自重、地下水、車載等影響。包括軟基處理不徹底、路堤填料不均勻、路基填土壓實(shí)不足、壓實(shí)時(shí)的松鋪厚度、路基填料的含水量、碾壓機(jī)具選擇不當(dāng)?shù)龋既菀讓?dǎo)致路基、路面豎向變形，進(jìn)而形成不均勻沉降。

③主要危害。路面變形對行車速度和安全造成影響，同時(shí)也對市政道路外觀、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益造成影響。路基變形會(huì)導(dǎo)致路面變形，嚴(yán)重影響道路的使用壽命和車輛的安全。

④處理措施。路面變形的病害表現(xiàn)的是路基的不均勻，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。本設(shè)計(jì)主要是拆除變形路段的路面，新建基層以及路面結(jié)構(gòu)，利用碎石墊層以及利用土工合成材料強(qiáng)化處理路基，有效解決路基不均勻沉降的問題，同時(shí)通過對路面縱坡的調(diào)整確保車輛行駛平順[4]。

圖2 路基不均勻沉降處理

6 結(jié)束語

綜上所述，伴隨我國城市化進(jìn)程的不斷深入，市政道路的規(guī)模和數(shù)量都在逐年劇增，給人們的出行帶來了前所未有的方便和舒適。與此同時(shí)，市政道路的病害問題也日趨顯現(xiàn)，給市政道路建設(shè)提出了更高的要求。市政道路建設(shè)施工既要嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)，又要在交付使用后及時(shí)處理道路出現(xiàn)的諸多病害。要求在傳統(tǒng)的病害處理技術(shù)基礎(chǔ)上，積極探索道路病害處理的新技術(shù)、新材料和新工藝，全方位提升市政道路的運(yùn)營質(zhì)量。