泉州晋江大桥连接线路面检测评估研究

石 琦

（上海建科检验有限公司，上海市 201108）

0 引言

泉州晋江大桥市区道路包括仙石至涵埭段（2 km）、溪边至鹏头段（1.836 km），全长 3.836 km，路基宽50 m，现状为铺设临时路面的双向6车道的二级公路，两侧为11.5 m的绿化以及0～6 m不等的路基加宽填筑段。既有道路横断面如图1。

通车几年以后，路面出现部分损害并进行过修补，但是裂缝﹑车辙等道路损害依旧层出不穷，降低了路面的承载能力并直接影响到了车辆的日常运行，并对车辆的安全行驶造成了隐患。

笔者赴福建晋江开展既有路面现场踏勘，全线共全长3.838 km，从北至南共有7座桥梁横跨其间，道路上行方向为（北—南）晋江大桥起点—鹏青路终点，下行反之。进行桩号划分，道路病害状况调查、路面承载力弯沉测试、路面钻芯取样现场作业；随后将现场作业钻取的芯样加工成型，进而对上述路面病害各检测参数（弯沉-SSI、路况PCI、结构层类型、结构层厚度、芯样密度、水稳结构完整性、可成型试件无侧限抗压强度）进行分析评价，进而提出合适的路面加固维护方案。

1 旧路评估内容及数据

1.1 道路承载力分析

路面结构承载能力采用贝克曼梁检测法，使用标准轴载BZZ-100的汽车实测路表弯沉，荷载标准车后轴重10 t，对半刚性基层结构采用5.4 m的弯沉仪。沥青路面强度采用强度指数作为评定指标。

（1）路段弯沉平均值计算见式（1）：

式中：N为测点数；Li为i点弯沉值。

（2）弯沉标准差计算见式（2）：

路段的代表弯沉lr按式（3）计算：

（3）路面强度指数(SSI)按式（4）计算：

采用路面状况指数（SSI）评价，将路面质量分为优、良、中、次、差5个等级。既有路面公路等级二级，全线上行下行测试点数各为522个，经检测归纳上行代表值 129（0.01 mm），SSI值为 4.2；下行代表值 98（0.01 mm），SSI为 3.2，具体数据见表1。

1.2 路面损坏检测

路面损坏用路面损坏状况指数（PCI）评价，PCI按式（5）、式（6）计算：

图1 泉州晋江大桥市区连接线永久路面改造工程（单位：cm）

表1 既有路面结构分段承载能力评定表

式中：DR为路面破损率，为各种损坏的折合损坏面积之和与路面调查面积之百分比，%；Ai为第i类路面损坏的面积，m2；A为调查的路面面积（调查长度与有效路面宽度之积，m2）；wi为第i类路面损坏的权重；a0为沥青路面采用 15.00；a1为沥青路面采用 0.412；i为考虑损坏程度（轻、中、重）的第i项路面损坏类型；i0为包含损坏程度（轻、中、重）的损坏类型总数。

沥青路面根据路面破损情况可将路面质量分为优、良、中、次、差 5个等级，结果见表2、表3，可以看出上行路面技术状况调查指数为53.3，综合评级为中，等级评定为差的两端均在此方向，下行为56.8，综合评级为中。

1.3 既有路面结构调查及芯样室内试验检测

按数理统计原理本次调查采用随机取样选点法，这是一种在路基路面现场测定时决定测定区间、测定断面、测点位置的方法。该工程采用随机选点结合各桥梁间分段选点的方法，依据《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60—2008)附录A公路路基路面现场测试随机选点方法。

既有路面以沥青面层（包括细粒径、粗粒径)、基层分类归纳来反映客观实际情况，计算路面实测厚度与设计厚度之差，见式（7），不足设计厚度为负，大于设计厚度为正，计算结果汇总见表4。

式中：T1i为路面的实测厚度，mm；T0i为路面的设计厚度；mm；△Ti为路面实测厚度与设计厚度的差值，mm。

沥青面层设计厚度值分细沥青（30 mm）、粗沥青（80 mm），水稳基层分水稳上基层（150 mm）和水稳下层（300 mm）。既有路面因软弱路基多次修补导致面层结构很复杂，钻芯工作和路面病害调查也能反映路面结构的复杂性。将既有路面结构的设计值与实测值以面层、基层分类归纳来反映客观实际情况，其上行方向沥青混凝土修补面层（以细粒层沥青为主）检测值为65 mm，水稳上、下基层（有部分旧路沥青或旧水稳基层组成）检测值为334 mm，而下行方向沥青混凝土面层（细粒层、粗粒层）为91 mm，水稳上、下基层共350 mm，数据见表4.

表2 技术状况调查指数（PCI）表

表3 泉州晋江大桥市区连接线既有路面破损状况等级综合评定汇总表

表4 既有路面结构层厚度平均值

1.4 既有路面水稳基层完整性观测及可加工芯样强度试验

既有路面钻取的水泥稳定材料芯样带回试验室加工成型，成型后的圆柱体芯样（高径比1∶1，150 mm或100 mm），计算平均值、标准差、变异系数。

芯样试件抗压试验的操作参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ 057—94）中无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法，无侧限压强度值按式（8）计算

从路面病害调查统计及大面积的破损修补可以看出，既有路面破损后多次修补会导致面层结构很复杂，这在本次的既有路面结构钻芯工作中得以反映，表5反应了既有路面钻芯水稳结构层目测完整率，无侧限抗压强度计算结果汇总见表6。

表5 既有路面钻芯水稳结构层目测完整性

表6 既有路面钻芯部分可加工芯样无侧限抗压强度汇总表

从路面钻芯取样来看，可供检测无侧限抗压强度的芯样和水稳结构层完整性汇总表来看，只有半数左右的样品水稳结构层是完整的，其中上基层完整性稍好，下基层呈松散状未结成板块状。

1.5 既有路面（钻芯法）测定沥青面层密度试验与计算

当一次钻孔取得的芯样包含有不同层位的沥青混合料时，根据结构组合情况用切割机将芯样沿各层结合面锯开分层进行测定，沥青面层密度见式（9）、式（10），表7是密度结果汇总。

式中：γf为用表干法测定的试件毛体积相对密度，无量纲；ρf为用表干法测定的试件毛体积密度，g/cm3；ρw为常温水的密度，≈1 g/cm3。

表7 既有路面（晋江大桥—鹏青路）结构层芯样毛体积密度

1.6 路基技术状况（SCI）

路基技术状况用路基技术状况指数（SCI）评价，按式（11）计算。

式中：GDISCI为第i类路基损坏的总扣分，最高分值为100；wi为第i类路基损坏的权重；i为路基损坏类型。

对泉州晋江大桥市区连接线既有路面破损状况等级进行评定统计，上行路基技术状况指数为20，下行为24，发现路面多处出现边坡坍塌，排水系统淤塞，部分无排水边沟和急流槽，就破损状况直观来看，既有路面全线缺乏完善可使用的排水设施是导致路面路基损害的直接原因。

2 现状分析

各结构层现状分析可以看出，既有路面面层结构基本类型为砂垫层+水稳基层+上拌下贯式沥青路面。沥青贯入式路面的厚度宜为40～80 mm，采用上拌下贯入式沥青路面时拌和层厚度宜为25～40 mm，其总厚度宜为70～100 mm。本次调查沥青面层实测厚度总评大于设计厚度，沥青面层路况调查路面多处修补，损害严重，钻芯调查部分路段下还有旧路沥青面层和水稳层，说明此路段有多次修补改建的历史。

经调查发现：既有路面承载能力不足（弯沉值过大）；沥青面层的各类病害，多次修补改建历史；水稳基层厚度不足，基层水稳结构层60%未结成板块，处于松散状态；砂垫层厚度不均；土路基多处路段无排水边沟，既有边沟杂草丛生，急流槽垃圾堵塞，排水不畅，雨天路面积水严重。这些均是导致道路病害损毁的重要原因。

对半刚性材料基层路面破损情况调查表明，半刚性基层沥青路面随着路面使用年限的增长其弯沉值增大，路面结构的破坏表现为纵横向开裂。当路面弯沉值一般达到40（1/100 mm）以上，基层基本失去了板体性，严重的出现松散。这说明半刚性沥青路面的结构破坏，很可能是基层产生过大拉应力而造成基层疲劳开裂，进而导致沥青路面产生疲劳开裂”。印证了本次调查面层破损、承载力不足，基层松散之间的相互联系。故建议既有路面结构、路面排水重新设计。

依据既有路面各分段路面检测结果可以看出，路面损坏状况（PCI）多段路面次和差，说明路况已经非常不好，急需修补。结合SSI的数值，结构强度系数（SSI）评定均为次或差，可以发现整个道路不仅路面状况极差，而且结构强度也已经不足，单纯的路面修补已经无法满足需要，应对路面进行彻底翻新。

3 结论

建议对道路进行彻底翻新，路基材料需要翻晒以降低含水率，将原有材料重新进行压实，并充分利用旧路原材料，将沥青层材料粉碎后补强结构层，最后再铺设沥青路面，最重要的是需要对道路原有排水系统进行彻底清理并重新设计。