对湖北省中西部农村道路病害的研究

向需文，宋 阳，刘 举

（武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉 430070）

根据湖北省道路网规划的普通干线公路网规划方案［1］，湖北普通国道约9 377km，普通省道约18 740km，普通干线公路网共计约28 117km，其中二级及以上公路16 261km，按照普通国省道基本达到二级公路标准控制，需要实施改扩建11 020km（三、四级公路），需新建公路863km（四级以下和现状无路）。目前，农村道路建设越来越快，村村通在快速普及，但随之而来的矛盾越来越明显，由于公路养护部门形同虚设，建设、管理和养护不协调，重建设轻管养的问题十分突出，造成了乡村公路路况不良、各种破损时有发生和交通不畅的不良后果。

1 调查内容、方法及结果分析

1.1 调查内容

对湖北中西部道路的调查分析采用了抽样调查法，水泥路有钟祥游泳馆至钟祥公交、钟祥古镇灯至城南大综合停车场、钟祥御景园到东方加油站、洪湖市赤卫路一巷至沿河西路段、襄阳卫东厂、襄阳尹集某公路（编号A1、A2、A3、A4、A5、A6）；沥青路有钟祥大庙至永新涂料厂、钟祥梁桥华怡家店至延山桥、洪湖茅江大道（洪林路至州陵大道段）、襄阳环山路（编号B1、B2、B3、B4）。水泥路中各条路都存在较多的裂缝、修补，而沉陷较少，沥青路中各段路裂缝类病害、松散类病害较多，而较为特别的是钟祥调研的部分沥青路修补，泛油类病害相对较多，襄阳地区的变形类病害相对较多。调查内容主要从路面损害情况的表象入手，根据表观特征、实测损坏情况结合周边环境，了解病害成因。

1.2 研究方法

调查的水泥道路病害有4大类：裂缝类［2］（横裂、纵裂、板角断裂）、变形类（沉陷、车辙）、接缝损坏类（接缝料损坏）、表面损害类（坑槽、露骨、修补），调查的沥青道路病害有4大类：裂缝类［3］（横裂、纵裂、网裂、龟裂）、松散类（松散、坑槽）、变形类（沉陷、车辙）、其他类（泛油）。对路面的破损面积进行测量记录后，得出各单类损坏类型中各单项损坏类型的损坏密度，然后按照GJJ 36—2006城镇道路养护技术规范［4］中对路面破损情况评价指标的介绍分析计算。

路面状况指数PCI采用百分制，即用100分扣除每一单类损坏类型的扣分值，用得到的最终值作为对路面损坏情况的评价指标。首先由得到的单项损坏密度对应查表得到各单项损坏类型的扣分值，进而得到单类损坏类型的扣分值，各单类扣分值求和即得到总的扣分值，根据规范采用公式

其中，PCI为路面状况指数，其值只能取0～100，若出现负值，则取0；DPij为每单类病害中单项损害类型的扣分值；i为水泥、沥青道路病害中4大类病害；j为四大类病害中的每个小类别；ωij为第i单类损坏中的第j单项损坏类型的权重。

计算流程图如图1所示。

其中考虑到除A5外的其他道路车流量较大，出于安全考虑只在道路两侧进行测量，实际测量宽度约为道路宽度的一半，故在计算各单项病害的损坏密度时，将其值扩大1倍。

而在计算单类损坏中单项损坏类型的扣分值时利用损坏评价权函数曲线，权函数由以下公式计算

其中，ui＝DPi/∑i＝1DPi

1.3 结果分析

经过前文对问题情况的分析和调查方法的探讨，计算调查对象水泥、沥青等路面的损坏状况指数，所得结果分别如表1，表2所示，路面损坏状况评价标准参见表3。

表1 调查的水泥路面损坏状况指数（PCI）

表2 调查的沥青路面损坏状况指数（PCI）

表3 路面损坏状况评价标准

根据以上分析结果，参照路面状况评价标准发现，所调查的A1、A2、A4、A5水泥路路段PCI指数均介于51～70之间，而A3也近似为50，所调查的水泥路损坏状况等级几乎都为中，需要小修或者中修，再结合调查得到的损坏数据发现水泥路面的扣分值大多集中在裂缝类病害、表面损害上，所以这两大类病害是他们重点需要解决的对象。

而所调查的沥青路中B2、B3、B4PCI指数均介于51～70之间，B1的PCI指数仅为46.70，已经算得上差的级别，需要中修或者大修，再结合各单项损坏类型损坏密度以及其扣分值发现沥青路面的损害重点在裂缝类损害以及松散类损害。

上述的不论是水泥路面病害还是沥青路面病害，破损均在于路面的裂缝和表面的一些损坏。实际上［5］湖北地区四季区分明显，夏季时温度可持续达40℃以上，而冬季时温度持续为－2℃，而且夏季时昼夜温差也较大，这样由于温度的反复变化，温差在道路中产生持续的温度应力，再结合实际的反复行车荷载，很容易将路面拉裂，产生裂缝以及一些表面损坏。

湖北处于长江中下游平原，地势较为平坦，下部地基也较为均匀，地基经过一番处理后，很少会产生大幅不均匀沉降的问题，故调查的路中变形类病害较少。

2 路面病害成因分析

2.1 水泥路面病害形成的原因

2.1.1 裂缝类病害产生的原因

由于水泥路面的各处质地不均匀且韧性较低，在高温等环境条件的影响下、车辆等可变荷载的反复作用下以及施工水平的随机性下，水泥混凝土路面很难避免裂缝的产生，故裂缝类病害是那几个地区中道路病害中尤为常见的［6，7］。

1）纵向裂缝

由于湖北地区四季分明，还存在梅雨时期，所以降水量较大，经调查发现，那几个地区部分路段排水系统存在一定问题，路堤两侧没有有效的排水，故设施、路堤两侧就会产生积水，积水除向地基渗透外，还能渗入路堤下部，水又逐步渗透而上，使道路边缘也变得潮湿，这样边缘的强度逐渐降低，而道路中部强度高，使得道路产生横向不均匀沉降，在行车荷载作用下，久而久之，路面就会出现纵向裂缝。

2）横向裂缝

经询问了解调查地区有几条水泥路面混凝土浇注后，缝切割较晚，在切缝前混凝土产生了收缩，各处产生了拉应力，而板与基层各处摩擦系数不等，导致了应力集中的产生，而混凝土抗压不抗拉，这样很容易就发生了断裂。

还有就是白天与晚上的温差较大，导致混凝土持续热胀冷缩，产生了一定程度的疲劳破坏，故而产生横向裂缝。

3）破碎板

（1）调查区域交通情况复杂，路段车流量较大，载重货车、客车也较多，公路运输超载严重，路面板厚度普遍偏低，基层的强度不足，在反复的车辆荷载作用下，致使板损坏，并逐步发展扩大形成破碎板。

（2）道路地势较低，湖北省年降雨量较大，致使地下水位上升，在长期的水浸泡下将路基软化，导致土基不均匀，在不均匀荷载作用下将强度较为薄弱的部分压裂，而有的部分保存完整，故在表面形成了破碎板。

2.1.2 表面损坏类病害

在他们的调查区域内，表面损坏类病害也占据着主要作用，而在表面损坏类病害中，露骨和坑洞就是出现频率最高的了，对这两种病害研究也是他们的重点。通过查阅资料以及对实况的了解，他们总结分析出了该地区这两类病害的成因。

1）露骨

露骨是指板块表面细集料散失、粗集料暴露或表层松疏剥落。

通过分析、了解，把这地区的露骨原因总结如下：

（1）在修筑这几条路时，施工单位为了节约水泥的用量又为了满足规定的混凝土的流动性的要求而导致水灰比过大，在施工时有泌水提浆现象，在平板振捣后，砼就开始凝结，导致后来石子已压不下去，抹平后，石子外露表面。

（2）水泥浆用量不够，组成混凝土的砂和石子得不到水泥浆的充分润滑粘接作用，在外部风雨以及行车荷载作用下导致混凝土表面脱落，产生露骨。

2）坑洞

该调查区域坑洞现象产生的原因有两个：

（1）施工时骨料里含有各种各样大大小小的杂质混杂在混凝土里面，在混凝土抹面后，在行车荷载作用下这些杂物逐步脱掉，形成小坑洞，水分渗入坑槽并经过反复冻胀逐渐扩大而成。

（2）混凝土振捣不密有孔隙，杂物和水分进入孔洞，而施工时工作人员没及时清理，通车后杂物脱落形成小坑槽，而那几个地区季节性变化明显，在冬季反复的冻融循环作用下，小坑槽逐步放大，最终形成坑洞

2.2 沥青路面病害成因分析

2.2.1 裂缝类病害成因分析

在裂缝类病害中，纵向裂缝、横向裂缝、龟裂和网裂这4种出现得最多［8］。

1）横向裂缝

通过分析总结，那几个地区横向裂缝产生的原因如下：

（1）湖北地区气候多变，温度变化频繁，那几个地区的气候条件不适合使用沥青，沥青随温度变化敏感，故容易在热胀冷缩反复应力变化作用下产生横向裂缝。

（2）基层收缩产生裂缝，这种收缩变形使面层底面承受拉力，当拉力超过沥青面层的抗拉强度时就使沥青面层底部拉裂，并随着温湿的循环变化及行车荷载的反复作用而产生沥青面层底面裂缝。

2）纵向裂缝

（1）湖北地区降雨量较高，软化了局部基础，由于地基承载能力的差别出现不均匀沉降，造成路面纵向开裂。

（2）施工时天气干燥，某些路段的填料没有粉碎充分，有的很大、有的很小，导致路基压实不均匀，路基边缘压实长度有限制，致使路基边缘压实度不够，引起纵向裂缝。

3）网裂和龟裂

（1）路面整体强度不足，在行车荷载的重复作用下而引起的疲劳裂缝，产生龟裂和网裂。

（2）路面材料配合不当或未拌和均匀等使沥青路面质量较低，从而在面层材料的收缩和温度的周期性变化下产生龟裂或网裂。

（3）当沥青路面上纵向裂缝出现后，地下水渗透到基层，逐步将基层中细部成分带出，掏光基层，在反复移动荷载作用下，致使龟裂产生。

2.2.2 松散类病害成因分析

1）松散

（1）沥青逐步老化，集料失去粘结力；

（2）沥青混合料潮湿，粘接时受水分影响严重，颗粒相互间引力变小；

（3）施工质量不高，车流量大，在车辆反复作用下，嵌缝料脱落。

2）坑槽

（1）因路面与基层黏结不牢；

（2）因路面严重龟裂养护不及时，随着雨水的下渗造成路面面层破损；

（3）因路面基层强度不足等，造成基层破损而产生路面坑槽。

3 农村路面病害防治

3.1 水泥病害的防治

在处理水泥道路病害问题时，他们将防和治结合起来，联系实际，根据出现的具体病害表象及所分析出的成因总结出有针对性的切实可行的防治措施［9］。

3.1.1 路面裂缝的处理

1）针对湖北地区雨量大，雨水渗透到基层边缘，降低边缘强度而形成不均匀沉降引起的裂缝，可以先将边缘雨量较大处挖除，然后在其中设置一层防潮层，接着按原设计要求逐层铺好路面，在边缘处道路问题解决后，可以在裂缝处直接进行灌缝处理。

2）对于由温差变化、热胀冷缩应力引起的裂缝，主要需从施工时抓起，要求施工人员严格按照规定合理、合时的设置胀缝和缩缝，达到防治效果，而在处理这类裂缝时可以直接将新配置的混凝土填料填入。

3）严格限制车流量，防止道路长期在超荷载下工作，避免长期大型的反复荷载作用，防止裂缝的产生。

3.1.2 坑洞的处理

处理坑洞时，首先划出坑洞的影响范围，然后沿修补范围切割，深度控制在6cm左右，然后将坑洞中的杂质都清理掉，接着配制出与原设计强度相匹配的混凝土填料并填入坑洞，夯实，最后养护数日后即可。

3.1.3 露骨的处理

修补这些病害虽然很简单但仍需按程序来，首先将露骨和脱皮处清理干净，然后以规定的水灰比、水泥浆的用量、砂率调制好所需的混凝土填料，再将填料涂上压实即可。倘若为了美观的要求，想要修补后与修补前区别不大，可在混凝土填料中少量加颜料聚合物，使其外观上大体一致。

3.2 沥青路面病害的防治

沥青路面损坏应坚持以预防为主，从设计和施工环节防止损坏的发生。沥青路面施工过程中，质量控制手段的合理以及执行到位，是沥青路面不遭受破坏的根本保证。处理时必须彻底、到位，绝不留隐患，避免重复损坏，多次修补［10］。

3.2.1 裂缝的处置措施

1）纵向裂缝

在前面沥青纵向裂缝的成因中就提到，湖北那几个地区降雨量大，逐步软化了基础，导致路面基层强度不足引起纵裂，所以在处理该病害时，首先要处理的是基础，首先要确定出基础破坏范围，然后挖除这部分不良的基土，然后用砂土填实，达到修复要求。

2）横向裂缝

经调查，调查的几个地区主要是在气候多变、昼夜温差大的影响下经疲劳破坏引起的横向裂缝，这时它们的处理分为两类：若缝宽较小，可以先将缝内杂质清理掉，然后用乳化沥青灌缝压实；若缝宽较大，可先清除杂质，然后用细集料如米砂填充，然后用乳化沥青涂抹、压实。

3）龟裂、网裂

在网裂阶段，只需要先将破损的病害部位进行清理，在清理干净后，向网裂的裂缝处喷洒乳化沥青，在乳化沥青变干变实后，可稍微撒点米砂，然后压实。

若病害已由网裂演变为龟裂，则此处的问题较为严重，应进行挖补处理，即将龟裂层进行挖除，然后逐层填补修复，直至将面层修复压实。

3.2.2 松散类病害处理

1）坑槽

针对湖北那几个地区的天气、温度等多变的环境条件，可以直接用冷料修补，首先要将坑槽处处理干净，然后将冷补料涂在坑槽处，夯实后即可。

倘若对修补后的美观程度以及质量没有过多的要求，只是追求修补的简单适用性，可以先将坑槽切成方形，将里面的杂质清理掉，然后灌上热油夯实即可。

2）松散

调查区域一般都是基层软弱引起的松散，故可采用“挖补”的方法，先将松散部分全部挖除，然后对基层进行夯实，在基层部分处理完后用沥青料填补，这样对症下药，达到修补效果。

3）波浪拥包

对于由基层问题引起的波浪拥包，可采用挖框补强的方法处治；若属沥青面层的问题引起的，则按规范操作程序更换沥青面层。

3.2.3 其它类病害

其它类病害以泛油为主要说明对象。

若泛油面积较大，则在泛油地方撒米砂，然后用轻型压路机反复将米砂压实，在处理的同时还要经常的将飞散了的集料扫回，最后回收多余的细集料。

若为小块泛油以及产生了一定的拥起，可以直接将这部分挖除，然后用集料填补。

若是在沥青混凝土路面仅仅是较轻微的泛油，如局部出现油点，则可撒米砂，然后夯实。

4 结 语

乡村公路由于处于无养护机构、无固定养护人员、无养护经费、无养护机具的“四无”状态，造成了乡村公路路况不良、各种破损时有发生和交通不畅的不良后果，相关部门必须严格按照规范进行养护施工，采取合理的措施进行养护，杜绝各种不利因素的发生，减少不必要的资源浪费，延长道路的使用寿命。

［1］ 付军明.湖北省交通运输厅湖北省省道网规划（2011－2030年）［R］.湖北：湖北省交通运输厅，2012.

［2］ 李 华，缪昌文，金志强.水泥混凝土路面修补技术［M］.北京：人民交通出版社，1999：10－23.

［3］ 常魁和，高 群.公路沥青路面养护新技术［M］.北京：人民交通出版社，2001：9－11.

［4］ CJJ36—2006，城镇道路养护技术规范［S］.

［5］ 汪高明.湖北省近47年气温和降水气候特征分析［D］.甘肃：兰州大学，2009.

［6］ 遇 芳.沈阳地区农村公路路面病害研究［J］.北方交通，2010（1）：4－6.

［7］ 郭志成.水泥混凝土路面设计和施工中若干问题的探讨［J］.华东公路，2006（5）：132－133.

［8］ 张庆印，杨玉杰.农村公路沥青路面病害成因分析［J］.河南科技，2011（24）：93.

［9］ 王 翔，简晓瑞.农村公路水泥混凝土路面病害原因与防治措施［J］.科技风，2009（17）：162.

［10］孙 禾，于 玲，包龙生，等.辽宁省农村公路沥青路面病害特点及养护对策的研究［J］.北方交通，2008（8）：64－67.