广东省某高速公路沥青路面病害检测分析

雷迎松，牛晓霞

(广东华路交通科技有限公司)

1 工程概况

广东省某高速公路是广东省西部公路网的重要组成部分之一，为平原微丘区高速公路，双向四车道，设计行车时速为110 km/h，全长52.921 km，于2001年建成通车。通车九年来，沥青路面出现了裂缝、坑槽、松散和车辙等不同程度的病害，为防止病害的进一步发展和路面使用性能过快衰减，从2005年开始根据路面病害类型，采取了有针对性的预防性养护措施，在一定程度上延缓了病害的进一步发展。但K28+000～K51+000路基段(双幅路基段全长22.957 km)由于路面病害发展速度较快，预防性养护措施已难以控制病害的发展，因此为有针对性的对该路段提出处治措施，2010年4月对该路段进行了详细的检测分析。

该段高速公路路面结构由4 cm沥青混凝土AK-16A+6 cm粗粒式沥青混凝土AC-25I+35 cm 6%水泥稳定级配碎石基层+16～20 cm 4%水泥稳定粒料底基层组成。路面结构设计年限 15年，设计荷载 BZZ-100，设计弯沉0.275 mm。该段高速公路2006～2009的交通量如表1所示。车流量中一类车所占比例最大，其余从大到小依次是三类车、二类车、五类车、四类车，2008年、2009年A线(行车方向桩号递增)方向每一类车车流量均大于B线(行车方向桩号递减)方向。

表1 交通量增长情况

2 路面检测分析

2.1 破损调查评定

经过路面破损调查统计，该段沥青路面的主要病害是裂缝，局部路段产生的坑槽和松散主要分布于裂缝较为集中路段。该段沥青路面的裂缝型式主要为横向裂缝和纵向裂缝，以横裂为主。纵裂主要分布在K41～K51之间的主车道右轮迹处，且其纵裂位置也有车辙病害的产生。纵、横向裂缝在填、挖路段均有分布，且部分挖方路段路面裂缝率大于填方路段。同时有一部分横向裂缝是在桥涵构造物搭板边缘处产生的，且大部分是通缝。现场调查还发现，部分裂缝虽用封缝胶封缝，但部分封缝胶在车辆荷载的作用下，端部出现松开翘，还有部分封缝的裂缝沿着封缝胶的侧边或端部又产生新的裂缝。经统计该段需重新封缝的裂缝总长为2 140 m，占总裂缝长度(55 364 m)的4%左右。

根据文献的评定标准，B线方向沥青路面达到优良的里程共为4.656 km，所占比例为20.3%，被评为中及以下的里程共有18.301 km，所占比例为79.7%;A线方向沥青路面达到优良的里程共为16.574 km，所占比例为72.2%，被评为中及以下的里程共有6.383 km，所占比例为27.8%。同时，根据文献的规定，该段共有 17个路段(单幅长度24.684 km)需进行中修罩面处理。

2.2 弯沉检测评定

该路段两个方向沥青路面的结构强度指数均大于98，评定等级均为优。表明该段沥青路面裂缝的产生与路面结构整体承载能力的关联性较小。

2.3 路面行驶质量评定

该路段段沥青路面行驶质量很好，行驶质量指数评定等级均为优、良。两个方向的路面行驶质量指数“优”、“良”基本相当。对比2008年的检测数据发现，该段IRI平均值变化较小，其路面行驶质量保持良好。

2.4 车辙状况评定

该段沥青路面车辙状况良好，两个方向车辙指数评定等级均为良。同2008年该段的车辙情况进行对比发现所测车辙平均值变化较小，路面车辙基本保持稳定。

2.5 路面裂缝现场开挖分析

为了解该段沥青路面裂缝病害的发展规律，查清不同型式裂缝产生的原因，选取了纵向裂缝病害较为严重的B线方向K48+010～K48+015填方段和A线方向K47+270～K47+275挖方段主车道位置进行了路面开挖检测，开挖的厚度范围包括上面层、下面层，开挖宽度为沿裂缝两侧各50 cm左右，长度约5 m左右，开挖形状呈槽型阶级状断面，两个位置开挖的具体状况如表2所示。

表2 路面开挖情况表

两处开挖表明无论是填方路段还是挖方路段，裂缝均已经贯穿了整个沥青面层，基层也出现了较宽的裂纹，且从现场看基层裂缝宽于面层裂缝。从开挖的现场情况可知两处开挖位置均出现较为明显的基层反射裂缝和水损害。

2.6 路面材料状况

根据2008年对该段进行的专项检测结果分析，该段沥青路面松散病害路段渗水系数均较大，经过预防性养护后的路面渗水系数虽明显减小，但已有大量的水已渗入结构内部。沥青表面层肯塔堡浸水飞散试验结果较大，沥青路面表面层抗水损坏能力较差，面层的空隙率较大，过大空隙率是造成面层沥青混合料松散及发生坑槽的重要原因。对不同路段的沥青层回收后进行沥青三大指标测试表明，沥青老化严重，其主要表现为针入度降低，软化点提高，延度降低。基层及底基层无侧限抗压强度较好，但部分路段基层松散较严重。

3 病害成因分析

3.1 横向裂缝

该段横向裂缝产生的原因主要是由上而下的温缩裂缝、由下而上的基层反射裂缝及贯通的不均匀沉降引起的横向裂缝。由上而下的横向裂缝经分析主要是由于面层沥青含量不足以及沥青的老化，使路面松散，在交通荷载、昼夜温差及雨水的作用下而形成;由下而上的基层反射裂缝，主要是由于基层出现干缩和温缩开裂后，基层失去了抵抗拉应力的能力，就在开裂位置将应力传递给面层，形成面层在开裂缝处的应力集中。差异沉降引起的横向裂缝产生的原因是在软土与非软土地基交界处或构造物台背与路段交接处或填挖交界处，因地基或路基与构造物差异沉降导致基层开裂，并反射到沥青面层形成横向裂缝，该类型裂缝一般贯穿全幅。

3.2 纵向裂缝

A线方向K47+270挖方处的纵向裂缝是由面层所用材料、施工质量和行车荷载共同作用的结果;上面层同下面层所用材料存在质量差异，在行车荷载的作用下，车辆荷载的剪切应力超出了路面混合料的抗剪强度，从而导致纵裂从上向下发展，同时，由于基层出现干缩和温缩开裂后，基层失去了抵抗拉应力的能力，就在开裂位置将应力传递给面层，形成面层在开裂缝处的应力集中，造成反射裂缝的发生。B线方向K48+010填方位置的裂缝属于基层反射和软基路段不均匀沉降综合作用的结果;不均匀沉降的作用因素在该处大于基层反射的作用因素，因现场观察该处路基明显处于沉陷状态，路基的不均匀沉降造成基层纵向开裂，失去抵抗拉应力的能力，会在开裂位置将应力传递给面层，造成基层裂缝宽，面层裂缝细的状态。另外，由于雨水和行车荷载的共同作用，使得基层软化，面层受力不均匀，出现剪应力，导致面层呈现网状裂纹，造成路面破坏。

3.3 松散

该段高速公路沥青路面出现松散病害的主要原因是:路面结构层只有4 cm+6 cm两层厚度较薄、路面材料沥青含量不足、沥青老化严重、天然砂含量高。沥青含量不足和沥青的老化，使集料和沥青的粘附性下降，促使沥青和集料分离，而上面层空隙率较大，在雨水冲刷下，沥青被带走，造成松散病害的发生;而天然砂主要由SiO2含量较高的酸性集料组成，同样降低了集料与沥青的黏附性，影响沥青路面的水稳定性。

3.4 坑槽

该段高速公路坑槽的形成主要有以下四个方面的原因:①路面结构层只有4 cm+6 cm两层层厚较薄;②路面松散导致的表面层剥落，在行车荷载和雨水等自然因素作用下，当剥落面积及深度达到一定程度时，便形成了坑槽;③裂缝处在车辆及雨水的作用下，使得基层软化，面层受力不均匀，出现剪应力，使得面层破碎，形成坑槽;④层间粘结差，车辆变速时，上面层所受的力传递不到下面层，使得上面层剪应力超过了材料的抗剪强度，从而导致上面层破坏，最终演变成坑槽。

［1］交通部公路科学研究院等.公路工程技术状况评定标准(JTG H20-2007)［S］.北京:人民交通出版社，2008.

［2］上海市公路管理处等.公路沥青路面养护技术规范(JTJ 073.2-2001)［S］.北京:人民交通出版社，2001.