浅谈西部沿海高速公路新会段沥青路面典型病害调查与分析

尹海佳 范洪源

摘 要：西部沿海高速公路新会段是广东省早期修建的高速公路之一，采用沥青路面结构，至今使用年限接近14年。通过对新会段沥青路面病害的调查与分析，发现主要病害为龟裂、坑槽、车辙等，这些病害的发生与上、中面层的沥青老化及高温性能不足有关。

关键词：沥青路面 路面破损调查 路面车辙调查 典型病害原因分析

中图分类号：U412.36 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（b）-0154-03

广东省西部沿海高速公路新會段是广东省珠海—新会—台山—阳江沿海高速公路的一段，是国家主干线沿海高速公路的组成部分。

新会段长度为15.656 km，主线按全封闭、全立交、双向四车道高速公路平原微丘标准设计。新会段于2002年4月30日建成通车，通车以来，路面陆续出现损坏现象，其中以路面开裂、车辙、轮迹带龟裂居多，以及坑槽。路面病害的产生一定程度上影响了路面的服务质量，也给道路的营运安全带来了一定的隐患。

1 路面破损状况调查分析

2013年10月，对新会段行车道路面进行破损状况调查，路面病害类型及比例（见图1）。

由调查结果可以看出，路面损坏状况表现为病害种类多，开裂、坑槽修补等病害沿线分布广等特点。沥青路面横向开裂除个别路段外沿线均有发生，并且路基段横向开裂多表现为横向贯穿裂缝，横向开裂主要损坏路面结构整体性，进一步发展将损坏路面整体承载能力；龟裂在两个方向均有发生，其中A线相对严重，主要出现在主车道的左右轮迹带处，若维护不及时龟裂将进一步发展为坑槽；路面修补主要是坑槽修补。

2 路面车辙状况调查分析

2.1 路面车辙状况调查分析

采用多功能测试车，对新会段的路面主车道车辙进行检测，按百米平均进行统计，结果见表1。

2013年车辙检测结果统计显示，车辙深度百米均值大于10 mm路段，A线为11 km，B线为7.2 km，其中，车辙深度百米均值大于15 mm路段A线为1.3 km，B线为0.3 km。

2.2 路面车辙状况预测分析

（1）预测方法选择。

国内外沥青路面车辙预测方法从表达方式上可分为确定型和概率型两类，其中，确定型预测方法有经验法、理论分析法、力学—经验法，而概率型方法主要有马尔可夫法和贝叶斯概率法。在这些预测方法中，理论分析法有较为成熟的理论基础，但这种方法无法解释不同材料和工况对路面车辙的影响。除理论分析法外，其余方法大都是建立在大量的历史数据基础上，对有限历史数据的路面车辙预测还不能达到令人满意的效果，而实际情况是，营运高速往往只有几年的检测数据，车辙预测也只能在有限的历史数据上进行。

灰色系统理论的预测方法可以通过有限的历史数据建立预测模型，其特点就是在“小样本”“贫信息”的情况下对系统发展趋势进行预测，而且，沥青路面车辙状况随路龄而衰变受多种因素的影响，有些因素是确定的，而有些因素是不确定的，这符合灰色系统理论“部分信息已知、部分信息未知”的特点，因此，可以选择灰色预测方法进行沥青路面车辙预测。

（2）路面车辙预测。

以2011年、2012年和2013年的车辙检测数据为基础，利用灰色预测模型GM（1，1）进行预测，采用灰色系统理论建模软件（GTMS3.0）进行计算，2014年和2015年路面车辙平均值预测结果（见表2），对2014年路段百米平均车辙深度进行预测，结果统计（见表3）。

车辙深度均值预测结果显示，A线2014年和2015年的车辙深度均值分别是12.5 mm、13.4 mm，B线这两年的预测值分别是10.4 mm、11.1 mm。

车辙深度百米均值预测结果显示，2014年A线车辙深度大于10 mm的路段长度为12.4 km（2013年实测是11 km），占路线长度比例是81.6%（2013年是72.3%），其中，大于15 mm的长度是 3.7 km（2013年实测是1.3 km），占路线长度比例是24.4 %（2013年是8.5 %）；2014年B线车辙深度大于10 mm的路段长度为8.7 km（2013年实测是7.2 km），占路线长度比例是57.3 %（2013年实测是47.4 %），其中大于15 mm的长度是1.3 km（2013年实测是 0.3 km），占路线长度比例是8.6 %（2013年是2.0 %），可以看出，2014年A、B线预测车辙深度大于10 mm的路段长度增加至 21.1 km，其中，大于15 mm路段长度增加幅度较大。

3 路面主要病害原因分析

3.1 路面龟裂原因分析

路况调查结果显示，A线和B线均有龟裂病害，从数量和程度上A线相对严重。直观上看，龟裂主要发生在轮迹带位置，一般龟裂路段左、右轮迹都有发生且以右轮迹较严重，发生龟裂的位置同时有车辙（见图2），从龟裂位置的芯样来看，开裂深度在上面层（厚度3 cm）以内（见图3）。

从开裂机理来讲，新会段路面龟裂为Top-Down裂缝。

（1）沥青老化与龟裂的关系。

沥青回收试验结果显示（见表4），新会段上、中面层，尤其上面层沥青老化较重，沥青老化会使沥青混合料的劲度增加，应力松弛能力减小，大大降低混合料的抗疲劳开裂能力，易导致路表开裂。

（2）上面层空隙率与龟裂的关系。

偏大的空隙率将显著降低沥青混合料的疲劳寿命，在车辆荷载作用下易引起路面疲劳开裂。从上面层现场芯样空隙率来看，龟裂路段路肩空隙率比良好路段路肩空隙率大，并超过了8%的经验范围，也即未经交通荷载二次压密的情况下（如图4），龟裂路段的空隙率在一定程度上偏大，经过交通荷载二次压密后，龟裂路段主车道右轮迹的空隙率也大于良好路段主车道右轮迹，车辙严重路段也有龟裂现象，与良好路段进行空隙率比较，情况同龟裂路段一样，可见，上面层空隙率偏大与龟裂之间有一定的关系。

3.2 路面坑槽原因分析

新会段路面坑槽深度较浅，一般在上面层以内，坑槽分布在轮迹带上，并且大多坑槽位置有裂缝，另外还有修补后又产生坑槽。

沥青路面坑槽产生的原因较多，新会段路面坑槽主要由路面龟裂发展形成。从路面空隙率来看，典型路段轮迹带上、中面层空隙率平均值分别是3.3%、2.28%，路面空隙率不应是形成坑槽的直接原因，且路面渗水系数整体上不大，各路段渗水系数均值小于10 mL/min，路面坑槽主要发生在龟裂位置，从位置及形态上可以推测，坑槽的产生是由于路面龟裂发生后，路表水渗入沥青层（主要在上面层），在车辆荷载作用下导致混合料松散剥落形成坑槽。（如图5、图6）。

3.3 路面车辙原因分析

（1）路面车辙的来源。

从车辙位置的现场芯样厚度看（见图7），上、中面层轮迹带芯样厚度小于车道中和右标线位置，并且路面上右标线和车道中有明显拱起，考虑到轮迹带芯样的空隙率小于对应路肩，因此，可以推定车辙主要产生在沥青上、中面层，且以流动变形为主并伴有一定的压密变形。

（2）路面车辙产生的原因。

车辙试验结果分析表明，整体上，上、中面层高溫性能不足，另外对比不同路段和层位，车辙严重位置上、中面层的高温抗车辙能力不及良好路段，中面层的高温性能比上面层稍差，同时， GTM试验结果分析表明，在未考虑试验时二次加热影响的情况下，车辙严重路段中面层的高温抗车辙能力略显不足，另外，沥青混合料的抽提筛分结果显示，车辙严重路段上面层混合料级配偏细，这不利于上面层的高温抗车辙能力，综上可知，车辙严重路段上、中面层的高温抗车辙能力不足是产生车辙的重要原因之一。

4 结语

通过路面调查与分析，主要结论如以下几点。

（1）路面病害类型多，分布广，主要损坏类型是路面轮迹带龟裂、车辙、坑槽及坑槽修补等。

（2）路面龟裂开裂深度在上面层以内，龟裂的发生，除了交通荷载的因素外，与沥青老化和上面层空隙率偏大有关。

（3）路面坑槽主要发生在轮迹带位置，且坑槽位置有裂缝，主要由于面层龟裂发展形成。

（4）路面车辙主要分布在10～15 mm之间，预测结果表明大于15 mm的车辙数量增长明显；车辙主要来源于上、中面层的流动变形及压密变形，上、中面层的高温性能不足是导致车辙的重要原因之一。

参考文献

[1] 公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2] 公路技术状况评定标准JTJ H20-2007[S].北京：人民交通出版社，2007.