某道路工程质量事故原因分析

王卫星 （江苏阳湖建设项目管理有限公司，江苏 常州 213159）

1 工程概况

1.1 设计标准

某道路工程于2003年按城市生活性次干道标准设计，设计车速：V路段=40km/h，V交叉口=20km/h，标准轴载：BZZ-100，柔性路面结构设计年限为15年。

1.2 道路标准横断面

6.0 m人行道+18.0m车行道+6.0m人行道，道路总宽为30m。

1.3 结构层设计

车行道：4cm细粒式沥青混凝土（AC-13I，玄武岩骨料）+6cm中粒式沥青混凝土（AC-20I）+1cm沥青下封层+20cm二灰结石+20cm10%石灰土；人行道：4cm仿花岗岩人行道板+3cm1：3砂浆+5cmC15细石混凝土+15cm6%灰土处理。

1.4 路基处理

据设计图纸反映，当时考虑对土基进行适当的处理，使其强度满足相应要求，具体为：对车行道范围内路床顶以下采用20cm 6%的石灰土进行处理，以提高路基抗压回弹模量，车行道土基强度不低于26MPa。路基处于河塘范围部分另增加20cm 6%石灰土处理层。

桥台和路基接合部填土应分层仔细压实，层铺虚厚不得大于20cm。路床顶以下2.5m以内，台后20m范围内采用6%石灰土，压实度不得低于填土规定的数值。

1.5 路面强度

路面强度表 表1

根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017），按照本设计弯沉要求建设的道路，在设计年限（15年）内每个车道能承担的累计轴载（标准轴载BZZ-100）次数为Ne=0.99×106次=99万次，计算出运营初期（第一年）双向日平均当量轴次为1075次。

2 工程现场病害情况

该条道路（花园街—武宜路）标段总长1.1km路段于2006年12月正式开工，实际全面施工为2007年3月底，为迎接该区“经贸洽谈会”，于2007年9月28日正式通车。通车三个月后（即2008年1月份），经对该工程路面检查发现局部地方存在如下情况：路面沉陷，沥青面层松散破坏；沥青路面龟裂且范围较大；路面车辙现象较严重，但未发现拥包现象，而且基本集中在南半幅中间一个车道的各出入口处，当时有七处约500m2左右，约占整个车行道路面面积的2.5%。因该道路当时已成为该区域范围内交通主干道，不具备阻断交通条件进行大范围修补的条件。经参建各方研究，建设单位同意暂时不作处理，继续观察。并于通车八个月后（即2008年5月底）对该道路路面重新进行测量，发现路面破坏面积已达3000m2左右，约占整个车行道路面面积的16.1%左右，仍然以南半幅居多，且有继续扩大的趋势。

图1 道路病害现象

3 工程病害原因分析

3.1 道路车辆流向分析

由于该道路两侧均为大型土建项目，如府北小学、莱蒙城、二院、财税大厦、金源大厦等，从土建现场进度推算，通车八个月时间内的时间段恰恰是土方车、混凝土运输车的高峰时段，据对2008年1月10日晚19：00-20：00该条道路车辆流量录像资料分析统计，在这短短的1小时时间段内竟然有多达47辆土方运输、混凝土运输车等各型超载车辆自西向东单向通行（总荷载均在40t以上），而且基本集中在南半幅中间一个车道，空车则由北半幅自东向西回头，这实际上也是造成南半幅破坏面积要比北半幅多的主要原因。经咨询当地交警部门和相关过往驾驶员，由于延政中路禁止通行，武宜路正在实施BRT工程也禁止通行，滆湖中路为大学城主干道限制通行，该条道路实际上已成为延政中路以南、大学城以北、东至常漕路、西至武宜路220公顷区域范围开发地段的土方车、混凝土搅拌运输车、混凝土输送泵车及其他重载车辆的唯一专用道。经不完全统计至2008年5月底，两侧大型土建项目仅通过该条道路运送的已浇筑完毕的商品混凝土就达60万方左右，总重约100多万t，这还不包括钢材、预制桩、砌块等其它建材和基坑、场地的大量土方驳运。据初步分析，因该条道路设计等级为城市生活性次干道，但大量重载车辆的超负荷运行且频繁在出入口起步、刹车是造成该条道路南半幅中间一个车道尤其是出入口破坏的主要原因。

3.2 原始试验数据对比分析

经查验该道路施工试验数据如下，均大于设计值。

施工原始数据 表2

病害后弯沉数据 表3

但在该道路路面破坏后，于2008年3月份重新对照设计数据，可以看到破坏后的沥青面层实测弯沉数据已大于10%石灰土基层设计弯沉数据。经对现场进行局部区域翻挖显示，沥青面层、二灰结石、10%石灰土板块确实已遭全部断裂破坏。经初步分析，由于当时沥青面层断裂处未做任何处理，雨水经已断裂的沥青面层下渗，泡软二灰结石和石灰土基层，再加上重载车辆的持续冲击，导致10%石灰土和二灰结石基层板块全部断裂。

3.3 施工原因分析

该条道路因地处大学城北侧、区政府南大门口的中心地段，社会活动较多。为迎接各项活动，施工过程中也不同程度地存在抢工期现象，导致局部石灰土、二灰结石基层施工未养护到期就进行下道工序施工。另外由于路基施工队伍设备简陋，如二灰结石基层无刮平机施工，导致二灰结石基层平整度较差，沥青面层局部厚度严重不足并且局部有离析现象，也直接影响到二灰结石基层和沥青面层的厚度样本方差，在很大程度上降低了柔性路面结构的整体强度和沥青面层的抗剪能力，导致路面断裂破坏。

3.4 轴载次数验算分析

对该条道路自西向东单向行驶的重型车辆近似取平均总重为40t的土方运输车、混凝土运输泵车进行综合评估，则近似为如下汽车计算系数：

载重汽车计算系数 表4

标准轴载计算参数 表5

考虑施工车辆行驶时段为19：00-次日凌晨5：00开放时间为10个小时，且基本为南半幅中间一个车道通行。按每小时单向一车道平均40辆计算，则日单向交通流量为400辆，按车辆总重40t计，每车次当量标准轴载次数可以进行如下计算：

式中N——以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量轴次（次/d）；

ni——被换算车型的各级轴载作用次数（次/日）；

P——标准轴载（kN）；

Pi——被换算车型的的各级轴载（kN）；

C1——被换算车型的轴数系数

C2——被换算的各级轴载的轮组数系数，双轮组为1.0，单轮组为6.4，四轮组为0.38。

当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算；当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下列公式计算：

将载重汽车计算系数、标准轴载计算参数代入计算公式，计算结果如下表：

计算结果 表6

则实际该车道每车次当量标准轴载次数为：

根据设计年限（15年）每车道能承担的累计荷载（标准轴载BZZ-100）次数Ne=99万次计算，则一车道127天内就达到累计轴载。由于本工程设计是按规划要求的城市生活性次干道实施，设计交通等级为轻交通，不能承载如此大的重型交通流量，运营初期每车道设计日平均当量轴次为269次，而现在实际日平均当量轴次为7783次，已超出29倍之多，且设计时未考虑有如此大的重载交通量，现在实际车流量已严重超过设计柔性路面结构能承受的范围，从沥青路面和半刚性基层（二灰结石）的弹性角度分析来看，路基路面在如此频繁的重载车流荷载冲击下，已连续处于疲劳状态，是导致路面破坏的一个重要因素。

综上所述，由于竣工初期大量重载车辆的超负荷运行和设计结构层次的相对偏弱是造成此次某道路工程质量事故的主要因素，道路基层和面层施工的缺陷等其它原因是造成此次某道路工程质量事故的次要因素。实际上在该条道路东段（花园街-常漕路），由另一个施工单位承建并于2006年年底完工后已投入使用的1.1km路段（路基路面的结构层次、交通流量相同）也不同程度地出现了类似破坏情况，从侧面也证明了上述分析结论。

4 结语

一起工程质量事故的产生原因是多方面的，必须以科学的态度进行客观分析才能找出问题的根源，才能更科学的采取补强措施予以加固，并为相同类似工程提供参考依据、积累经验，避免发生同类质量事故。

某道路工程设计单位如具有前瞻性，不仅仅考虑规划要求，而且能充分考虑两侧地块开发时形成的重载交通流量，从而加大设计安全系数并增加路基和路面结构层的设计厚度和结构层次；建设单位如也能充分考虑因城市建设计划的改变而导致交通条件的改变，来及时在开工前采取变更设计图纸或在完工后与交通管理部门配合设立隔离墩、限速限载标志等措施来分流车流量；施工过程中施工单位如能根据道路两侧大型土建项目的进展情况，及时书面要求建设单位变更设计图纸，并加大机械设备投入、改善施工条件、妥善安排工期、严格按施工技术规范、标准施工，是完全能够避免此次工程质量事故的。