河北省高速公路路面使用情况分析

王 勇

（张家口市公路管理处，河北 张家口 075000）

1 河北省高速公路路况简介

河北省高速公路的发展经历了起步阶段、探索阶段、稳定发展阶段、快速发展与路面技术迅速提高阶段。各种路面结构产生的病害主要有：车辙、拥包、裂缝、推移、坑槽、泛油、松散、泛浆、沥青剥落、沉陷等十几种形式。经过调查分析认为，从破坏类型分，主要有三类：车辙、开裂和水损害，即荷载高温稳定破坏，低温破坏和水损坏，多数表现为早期损坏。这些早期损坏一般有两个特征：

（1）路面在施工完成并通车后2～3年或3～5年内即发生功能性损坏或结构性损坏。

（2）所有损坏都是在未达到设计使用年限（15年）内发生的损坏，造成路面中修和大修的提前。

2 河北省代表路段的检测情况

2.1 保津高速的路况检测结果

（1）全线的抗滑性能（SRI指标）偏低。

（2）部分路段的弯沉值较高，例如保定方向K49～K52、天津方向K44～K46等，在日常养护工作中应加强监测，并加强对路面基层的治理。

（3）部分路段路面状况指数偏低，路面病害较重。例如：天津方向K69～K70、保定方向K70公里处PCI（路面状况指数）指标较低，导致PQI（路面养护质量指数）指标低于75[1]。在大量行车荷载的作用下沥青混凝土路面存在网裂、沉陷、车辙、纵向裂缝等不同种类、不同程度的病害。变形类病害主要有车辙和少量的波浪拥包等；裂缝类病害在全线均有分布，主要表现为横向裂缝、纵向裂缝和网裂，部分裂缝带有一定宽度的破碎，唧浆现象比较明显，有的轮迹带部位有沉陷网裂；纵向裂缝在全线分布比较广，表现形式复杂，裂缝带宽度从几毫米至几十毫米不等，沉陷深浅程度不同；部分路段有不规则裂缝和网裂现象，严重程度不同。自2006年开始至今已分别就不同路段进行了微表处罩面和沥青混凝土罩面养护措施。

2.2 京沪高速的路况检测结果

个别评测路段代表弯沉值相对较大，超过其容许弯沉值，如上海方向（上行）K056～K058及部分百米评测区间，路面结构强度较差。日常养护工作中，应加强对相应路段的监测。

全线双幅均有部分路段路面抗滑性能实测SFC值较小[1]，数据较为离散，现场观测与道路维修状况有关。相对其他指标，路面抗滑性能稍差。针对以上路段，特别是各相关指标检评为“中”及以下的路段，日常应加强监测，并按照高速公路养护质量要求和相应养护技术规范规定，采取合理的养护维修措施加以改善。该路自2006年开始对局部路段进行了重点病害治理和养护罩面，路面服务水平已显著提高。

2.3 京秦高速（宝山段）的路况检测结果

宝山段主线中个别评测路段代表弯沉值相对较大，超过其容许弯沉值，如主线上行K165～K166和下行K134～K133、K296～K295及部分百米评测区间，现场观测发现路面有较为严重的纵向裂缝。

主线双幅均有部分路段路面抗滑性能实测SFC值较小（SFC＜45）[1]，次差率稍高。相对其他指标，路面抗滑性能稍差，对道路使用质量会产生一定影响。京沈高速公路宝山段主线1999年9月建成通车，2005～2006年进行了中修罩面，罩面后路面状况得到了全面改善，路面服务水平大大提高。

2.4 石安高速的路况检测结果

主线中个别评测路段代表弯沉值相对较大，超过其容许弯沉值为25.2（0.01mm），如主线安阳（上行）方向K376～K377、K285～K287和石家庄（下行）方向K372～K370、K301～K300等十处，占2.3%。日常养护工作中，应加强对相应路段的监测。主线双幅均有部分路段路面抗滑性能实测SFC值较小（SFC＜45）[1]，次差率较高。相对其他指标，全线路面抗滑性能稍差，对道路使用质量会产生一定影响。针对以上这些路段，特别是各相关指标检评为“中”及以下的路段，日常应加强监测，并应按照高速公路养护质量要求和相应养护技术规范规定，相应采取合理的养护维修措施加以改善。

2.5 唐津高速的路况检测结果

由于唐津高速公路大部分路段开通时间较长且交通流量较大，部分路段路面破损较为严重，路面状况指数偏低。路面主要病害为横向裂缝及纵向裂缝，另外部分路段龟裂、纵缝、沉陷和轻度车辙等路面病害也较严重。

2.6 丹拉高速的路况检测结果

丹拉高速公路通车两年内，A标段的所有车道的公里评测区间，其路面代表弯沉值均不大于路面设计弯沉值，合格率为100%。抗滑检评结果显示，该路段全部公里及百米检评区间横向力系数SFC值≥54[1]，路面抗滑性能合格率为100%。

2.7 京昆高速的路况检测结果

京昆高速公路通车三年内，交通量较小，其路面代表弯沉值均不大于路面设计弯沉值，合格率为100%，路面抗滑性能合格率为100%。近两年开始出现一些小的病害，只需要日常养护即可。

3 常见病害及产生原因分析

3.1 裂缝类病害

裂缝的表现形式一般分为横向裂缝和纵向裂缝两种。裂缝是高速公路早期破坏中最普遍的病害，尤其横向裂缝是半刚性沥青路面的一个典型特征，它以基本规则间隔，由行车道向超车道和硬路肩扩展，几乎分布于每条高速公路，只是数量多寡不同而已。这些半刚性基层的反射裂缝破坏了路面结构的整体连续性。纵向裂缝并不像横向裂缝普遍和随处可见，除了石太、保津和京沪有较为明显的路段外，其他路上并不是很严重。由于裂缝的及时封堵很难实现，不可避免地造成雨水下渗，并引发其他病害。

通过对出现裂缝的沥青路面进行系统的调查，记录裂缝的种类、数量、长度、位置等，建立高速公路沥青路面裂缝数据库。在此基础上对裂缝进行统计分析，以把握裂缝的发展状况。此外结合调查资料和国内外一系列研究成果，从自然环境、材料、结构等方面对沥青路面产生裂缝的原因、机理进行分析发现，裂缝的表现形态有横向裂缝、纵向裂缝、不规则裂缝以及龟裂等。按照国际上的一般认识，沥青路面的裂缝大体可分为以下6种类型：横向裂缝（包括温缩裂缝及半刚性基层沥青路面的反射性裂缝）、纵向裂缝及网裂、块状裂缝、边缘裂缝、沉陷裂缝、构筑物接头裂缝。

我国沥青路面大多使用水泥稳定处理级配碎石半刚性上基层。很多地区，特别是北方地区沥青路面早期开裂现象比较普遍，伴随降水浸入路面结构内部，在行车荷载、冻融等综合作用下，使路面的使用性能急剧衰减，成为水损坏的主要原因之一，对高速公路的投资效益产生越来越严重的影响。虽然人们对早期裂缝损坏的研究越来越重视，采用柔性基层、其他组合措施的试验路面有逐渐增加的趋势，但还没有在设计阶段从结构组合、材料组合的角度实施大规模的根本对策。需要在初始设计中考虑一系列措施防止裂缝的早期出现，从而达到控制使用性能衰减的目的。

3.2 车辙病害

调查结果显示，车辙主要发生在高温季节，尤其是渠化交通严重的重交通道路上或行车道上。在我国，半刚性基层沥青路面的结构是最为普遍的结构形式，由于半刚性基层强度较高，基层变形相对较少，从对车辙钻芯以及整个车辙行车道断面切割观测来看，车辙往往发生在沥青面层，基本上都是沥青混合料产生的流动型车辙，由发生在沥青面层以下各结构层永久变形引起的结构型车辙基本没有或者很少。

根据车辙病害形成的原因，可将其分为以下四大类型，其中以失稳型车辙居多（一般情况下所指的车辙是失稳型车辙），它是目前有待解决的主要问题。

（1）失稳型车辙

失稳型车辙是由于沥青路面结构层在车辆荷载作用下，路面抗剪强度不能满足重载车辆荷载要求而产生横向位移的剪切流动变形，表现为明显的向外推挤、两侧隆起现象，标线表现为严重的变形。车辙断面呈W非对称形状。多发生在高速公路沥青路面行车道的轮迹处、上坡路段、交叉口附近，即车速慢、轮胎接地产生的横向应力大的地方。此类病害主要由于沥青混合料的高温稳定性不足而产生。

（2）结构型车辙

结构型车辙是由于路面结构在车辆荷载作用下产生的整体永久变形。这种变形主要发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久性变形。这种车辙横断面变形观察一般较宽，两侧没有明显的隆起，呈凹形。

（3）压密型车辙

压密型车辙是由于压应力超过沥青混合料的抗压强度，使得沥青面层碾压追密造成的车辙。这类属于非正常车辙。主要原因是由于施工时没有充分压实，通车后的第一个高温季节混合料继续压密，一般达到极限的残余空隙率后才趋于稳定。这种车辙从外形看，两侧没有隆起，横断面呈V字形或凹形，标线一般没有变化，车辙深度一般小于10mm。

（4）磨损型车辙

磨损型车辙主要是沥青路面表层在车轮磨耗和自然环境作用下持续不断的损失形成，尤其是汽车使用了防滑链和突钉（胶钉）轮胎后，这种车辙更容易发生。

3.3 坑槽、松散等水损害类病害

沥青路面的水损害问题已越来越引起道路工作者的重视。我国许多高速公路，尤其是多雨潮湿地区，水损害已成为高速公路通车后最引人注目的早期损坏，普遍将之排在我国高速公路沥青路面早期损坏模式中的第一位。

水损坏是指路面在水及车辆荷载的作用下发生的唧浆、坑槽、松散、龟裂等破坏，一般主要发生在行车道上，无论表面层沥青混凝土是密实式的还是半开式的，都曾发生过这类面层水破坏。最初一般表现为小面积网裂、唧浆，然后松散成坑槽。发生水损坏破坏的位置一般透水严重且排水不畅，挖开后可见积水或浮浆。与局部路段沥青混合料不均匀有关，有些路段泛油与水损坏同时发生。

（1）路面水损害的内因

产生水损害的内因首先是沥青混凝土的空隙率较大和压实度不足。河北省的沥青路面表面层大多是Ⅰ型，即使是调整后的SAC也属于Ⅰ型的范畴。Ⅰ型密级配沥青混凝土也有3%～6%的空隙[2]。其次，由于沥青与碎石的黏结力不足。再次，由于路面设计中路面结构排水和防水层的设计不够。

（2）路面水损害的外因

①降水量（在冰冻地区还包括冬季的降雪）。降水次数多和降水量大，特别是降水延续时间长时，自由水可能进入沥青面层或进入水泥混凝土板下的机会就多，自由水渗透进沥青面层或进入水泥混凝土下的量就可能大。有时连续几天的大雨可能导致严重破坏。

②车流量大（特别是载重货车高速行驶）。在行车荷载的作用下，沥青与集料分离，造成混合料的松散、剥落，这是沥青路面水损坏的早期症状；若水滞留在中面层，松散很快达到一定面积和破坏程度；若继续向下渗入，在基层中长期滞留使集料与结合料分离形成泥浆，在行车荷载的挤压下泥浆从缝隙中到达路表形成唧浆；随着面层和基层强度的进一步衰减，沥青面层的有效厚度减小，降低沥青层的整体强度，网裂、唧浆进一步发展导致沥青层破碎，在车轮的行驶下与面层脱落最终形成坑槽。随着水的进一步侵蚀，使得沥青中下面层及基层大面积松散。

③沥青路面内部水的存在。通常，内部水的来源有：夏季为了使路面降温和防止车辙的洒水；汽车降温向轮毂喷水，这种情况在超载车众多的山区路段特别常见；中央分隔带的绿化浇水；挖方路段的裂隙水、泉水；在沥青层铺筑过程中采用水冲洗方法处理层间污染。以上原因均导致沥青路面内部水的存在几乎不可避免，只不过程度不同而已。由于沥青层的水易进不易出，如不能及时排走，则危害性很大。

河北省石安高速公路、石太高速公路的经验均表明，采用密级配沥青混凝土路面的水损坏，明显少于透水性较大的级配沥青混凝土路面。近年来，河北省高速公路建设采用部分石灰、水泥代替矿粉，取得了明显效果。

4 结语

在河北省境内，开通时间相对较短及交通量稍小的几条高速公路，全路各项养护指标都比较好，说明交通超载是道路破坏的根本原因。部分路段施工质量控制不严，也促成了路面结构的早期损坏。今后需要加大科研投入，储备养护技术，加强管理建设和运营中的车辆超载等。

[1] JTJ 073.2—2001，公路沥青路面养护技术规范[S].

[2]JTG F40—2004，公路沥青路面施工技术规范[S].