市政道路工程病害类型与处置技术——以珠海市横琴岛内道路提升工程为例

0 引言

无论是水泥混凝土路面还是沥青混凝土路面，基本结构都是由面层、基层和路基组成。作为路面结构承重层的基层，不但承受着车辆的竖向力，还要将面层下传的应力传递给路基；反之，道路的通行等级和路基的抗冲刷能力又会左右基层材料质量标准的选择，自然因素和行车荷载对路面的影响会伴随道路结构不断增加的深度而逐渐减小。因此，有必要从道路的基层、面层和路基建设中研究市政道路的病害，提出处理病害的技术措施。

1 工程概况

该工程为路面提升工程，包括横琴新区环岛东路、中心大道、港澳大道、横琴大道等路面。具体来说，环岛东路为一条快速路，整体改造长度大约7.67km；中心大道为一条主干路，改造长度大约为2.49km。该工程的建设内容为道路、交通、管线工程。主要包括整治路面病害，具体措施为港湾巴士站和公交专用道上面层利用蓝色沥青混凝土进行处理；交通标线的恢复：改善管线检查井、更换雨水蓖等。

2 市政道路工程病害主要类型

2.1 水泥混凝土路面病害

水泥混凝土路面经常出现的病害有：板底脱空、唧泥、裂纹、错台等。产生唧泥的原因主要是填缝材料不达标，路面难以有效排水，导致大量雨水下渗，路基和基层都泡水严重。同时，基于路面行车荷载的影响，会产生错台、板底脱空、路面裂纹等。加之道路结构上的裂纹，如果不能及时采取处理和封堵的措施，水流和杂物就会进入道路裂缝，结冰冻胀后会导致裂缝越来越大、越来越多，让道路运行不畅以及威胁行车安全[1]。

2.2 沥青混凝土路面病害

沥青混凝土经常产生的病害包括：壅包、沉陷、泛油、坑槽等，如果产生过大的沉降、不平整度明显，车辆行驶就会严重颠簸，不仅影响车辆的速度和人员的舒适度，严重还会发生安全事故。而且如果不采取有效的处理措施，就会导致路面沉降和裂纹继续扩大，导致道路难以继续使用。道路坑槽病害的主要原因包括几个方面：沥青的混合料存在某些杂质或者沥青混合料不均匀；汽车燃油泄漏到路面上；沥青路面某一处开裂、松散或者是某些偶然的损坏，没有得到及时的处理，因为不断的车行作用而继续扩大导致。路面壅包产生的原因是，施工中沥青量和细石料都偏大，造成细石料的重叠，在车辆的碾压下产生的堆挤现象。路面泛油现象的产生，主要是摊铺和碾压路面的过程中，利用的压实器械不合理，导致混合料因为搓擦挤压而上浮，形成降低构造深度和泛油。

3 市政道路路面性能评价

路面病害应按不同类型分别处理。对于具有单一类型路面病害的道路，针对原因的处理计划通常可以事半功倍，并且维护也将更加集中。因此，对路面病害进行分类和评价是非常重要的。采用市政道路路面损伤指数（PCI）作为评价指标，路面损坏指数PCI的值越大，路面状况越好，路面状况的程度与该指数成正比。市政道路PCI计算见公式（1）、公式（2）。

DR—路面破损率（%）；α0—沥青路面=15.00，水泥路面=10.66；α1—沥青路面=0.412，水泥路面=0.461；A—路面检测面积（m2）；j－路面损坏程度轻度、中度、重度。j0－沥青路面＝21，水泥混凝土路＝20。

γj=第j类路面换算系数；Aj=第j类路面损坏的累计面积m2。

根据PCI评价表示的路面情况，将路面分为A、B、C、D四个等级评价指标如表1所示。

表1 沥青、水泥混凝土路面损坏状况评价标准

根据上面路面病害评价，针对不同路面病害的特点进行进一步研究，从而找出病害原因特点。然后根据相应的技术进行处理。

4 病害原因分析和处理技术

4.1 检查井周边沉降、塌陷病害

4.1.1 原因分析

目前市政道路应用的检查井多半是整体安装式或者砌块井，基本上不会出现下沉、碎裂等检查井本身的破坏性病害。但在检查井砌筑的过程中，周围的压实机械的碾压会有盲区，如果利用小型夯实机又难以达到压实的标准，检查井和附近的道路结构层构成软硬结合部，所以，在道路的运营过程中，经过检查井的车辆会遭遇一个柔性区向刚性区跨越的坎，导致车辆频繁冲击检查井，常此以往，检查井附近就会形成裂缝、沉降、塌陷等病害，让行车感觉到不舒适[2]。

4.1.2 处理技术

当前，治理检查井周边沉降、塌陷等病害的新技术和专利产品很多，但最有效的手段还是对周边的道路进行处理，包括提升周边道路的整体稳定性以及增强结构层的强度。同时进行相应的快捷处理技术解决沉降、塌陷等病害。具体来说，撤掉原有的井圈，换成预制混凝土井圈，在预制的井圈上安装检查井盖，该预制混凝土的井圈的长和宽都是200cm，厚度为28cm，上下两层双向直径均为10mm的钢筋，强度为C30。施工时，按照设定的皆为200cm的长和宽，中心点取检查井的中心点，用切割机切割沥青混凝土面层和水泥稳定碎石基层，必须注意控制切割线的垂直度和线型。完成切割后要破除切割区域，清除的高度为水泥稳定碎石基层底标高，将检查井的井盖取下，将砌块拆除到水泥稳定碎石基层底标高。清扫干净作业区域，做2.1cm厚的M10速凝砂浆，随后进行预制井圈的安装，沥青混凝土在48小时后摊铺，24小时后将交通开放。

4.2 路基沉降病害

4.2.1 原因分析

在市政道路的营运中，最常见的病害就是路基沉降，主要分为三种类型：路基整体沉降、局部沉降和不均匀沉降。其中，不均匀沉降最普遍。不均匀沉降不仅会破坏道路的路面，还会埋下行车的安全隐患。造成路基沉降的主要因素有三点：

①人为因素。施工前，相关人员没有认真解读地勘报告，或者是地勘报告与具体情况有差异，导致在地基处理技术的选择上有误，严重影响地基的处理效果；

②受附近施工的影响。在打桩与深挖的施工中，都会不同程度地影响到市政道路的地基质量。

③路基设计缺乏合理性。主要体现在设计单位没有真正了解道路的运营状况或者认知有偏差，会因为运营让路基超负荷，从而产生沉降等病害。

4.2.2 处理技术

①换填土复填法。针对因为不合格的填料造成的路基沉降，基于小面积、相对浅的沉降，这种方式不仅经济实用且施工速度快。具体的措施是先挖出有问题的填料，将浮土清理干净，按照标准进行碾压合格，然后开始回填填料。换填过程中适当扩大挖补区域，设置台阶在搭接处。

②灌浆法。该方式适合路基沉降面积大、深度大的病害。具体方式是，利用液压或者气压在沉降路基段钻孔，将浆液均匀地注入地层，一段时间后浆液会将缝隙、沙砾和松散的土壤凝结为一个超强度的整体，实现对路基沉降的良好处理。

③布设土工格栅法。该法适合路面纵向的裂缝且未曾继续下沉、变化不大的病害问题。具体方式是利用切割机对等切除裂缝两边的路面，将玻纤土工格栅铺在上面，利用钢钉固定，然后恢复路面。该方式比较简单。

4.3 沥青路面裂缝病害

4.3.1 原因分析

第一，沥青及混合料质量不过关，也可能是材料配比不合理或者没有搅拌均匀，导致沥青与石料不能很好粘结而开裂；第二，可能有泥灰层和软弱层存在于路面结构中，粒料松动造成水稳性差；第三，路面的裂缝没有得到及时填补，基层表面吸收了下渗的地表水，通过车辆荷载反复作用，在空隙和裂缝处粉浆被压到表面，掏空基层后形成网裂；第四，沥青因为年深日久老化，加之车辆载重超出承受力，导致基层的损坏后路面开裂。

4.3.2 处理技术

①对于一些在高温季节可以全部或者大部分愈合的轻度裂缝，可以不进行处理。对于在高温季节里不能愈合的裂缝，必须要进行修补，避免因进一步扩大破坏路面，确保车辆的顺畅运行。②进行灌油修补。清扫干净纵横裂缝，利用液化气加热缝壁，达到粘性状态后将沥青或者沥青砂浆喷抹到裂缝中，然后在上面撒一层洁净的粗砂或者石屑加以保护，其厚度一般为2-5mm，最后用轻型压路机碾压矿料。对于细小的裂缝，首先要将裂缝用盘式铣刀拓宽，在根据以上方法处理。③修补开裂严重的沥青路面。首先凿掉裂缝的旧迹并形成V形槽；利用空压机将V形槽内以及附近松动部分的尘土结合杂物吹除，然后利用挤压枪将事先搅拌好的修补料均匀地灌入裂缝中，直到饱满。修补料凝固大约一天后方能开放道路运行。④针对基层完好只有坑槽路面的处理。遵循“圆洞方补”的原则，划出坑槽修补的轮廓线，必须垂直或者平行于路中心线，根据正方形或者长方形将坑槽凿开直到稳定层面，利用空压机清除干净槽底以及槽壁的尘土以及松动部分，然后在上面喷洒薄层的粘结沥青，然后将沥青混合料填铺到上面，最后用压路机碾压。⑤热补法修补。利用热修补养护车，在坑槽处路面利用加热板加热，将加热的软化铺装层翻松，喷洒乳化沥青后将新的沥青混合料加入，搅拌摊铺后利用压路机压实成型。⑥如果是因为基层的个别区域不具备强度形成破坏后的坑槽，就要完全挖掉面层和基层[3]。

5 市政道路工程病害处置实例分析

5.1 道路提升具体方案

5.1.1 路面病害程度分类

针对环岛东路、中心大道路面病害情况及现状道路使用状况，可以考虑划分两大类，第一类是需要处理的严重病害，包括：严重破损的路段；拉裂破损严重路段；破损严重路段。以上路段充分考虑到拆除现状沥青层以及某些现状基层，可进行路面结构的重建。第二类是病害较轻微或者无病害的路段，包括：路面无病害；裂缝轻微病害；轻微变形路面的路段。以上路段充分考虑铣刨现状4cm沥青面层，可实施调平以及加铺沥青处理。

中心大道专用道及港湾巴士站的上面层，利用4cm厚的蓝色SBS细粒式改性沥青混凝土砼（AC-13C）。环岛东路港湾式巴士站范围上面层，利用4cm厚的蓝色SBS细粒式改性沥青砼（AC-13C）。

5.1.2 路面结构具体方案

①第一类路面结构（严重病害路段）。

4cm厚的SBS细粒式改性沥青混凝土；AC-13C；喷洒改性乳化沥青；PCR（快裂）；6cm厚的中粒式普通沥青混凝土；AC-20C；满铺聚酯长丝土工布；喷洒改性热沥青；SBS I-D；28cm厚的含单层钢筋网的C35水泥混凝土层；一并浇筑hcm厚的C35水泥混凝土调平层；如果纵断面现状路面标高＜20cm，拆除现状路面厚度要保证≥18cm，要保证38cm的新建路面结构；如果纵断面现状路面标高＞20cm，要保证38cm的新建路面结构，将现状沥青层拆除18cm后，再采用C35水泥混凝土作为调平层。

②第二类路面结构（轻微病害或无病害路段）。

4cm厚的SBS细粒式改性沥青混凝土；喷洒改性乳化沥青：AC-13C；调平层厚h，利用中粒式普通沥青砼（AC-20C），调平厚度h≥5cm；PCR（快裂）；喷洒改性乳化沥青；铣刨现状路面上面层≥4cm；PCR（快裂）。

5.2 病害处理

5.2.1 桥头跳车

①病害。箱涵前后差异沉降、人行地道前后差异沉降、下穿隧道出入口差异沉降等病害。

②原因分析。道路交付使用后，因为路基路面与下穿隧道、人行地道、箱涵等构造物之间的沉降差异，形成的台阶引发车辆颠簸。该病害是路基相对于结构物发生纵向变形的严重状态，特别在软土地基表现明显。

③主要危害。构筑物导致车辆的跳动和冲击，同时也产生构筑物和道路的附加荷载，在损坏构筑物的同时也加剧了车辆机件的磨损。车辆通过构造物时产生的跳动和冲击，又造成对构造物和道路的附加荷载，加速了构造物的损坏，同时也加剧了车辆机件的磨损。

④处理措施。本次处理的设计考虑对道路的路面和路基进行拆除和新建，其结构如图1所示，主要是针对存在桥头跳车现象的构造物前后的道路，同时强化处理路基，并利用路面纵坡的调整确保车辆行驶平顺，使桥头跳车路段平缓过渡。

图1 路面纵坡调整图

5.2.2 路面变形

①病害。表现为沉陷、波浪形路面、路面扭曲、横向不均匀沉降、纵向不均匀沉降等。

②原因分析。主要内因是地基及路基自身，外因是自重、地下水、车载等影响。包括软基处理不彻底、路堤填料不均匀、路基填土压实不足、压实时的松铺厚度、路基填料的含水量、碾压机具选择不当等，都容易导致路基、路面竖向变形，进而形成不均匀沉降。

③主要危害。路面变形对行车速度和安全造成影响，同时也对市政道路外观、经济效益和社会效益造成影响。路基变形会导致路面变形，严重影响道路的使用寿命和车辆的安全。

④处理措施。路面变形的病害表现的是路基的不均匀，其结构如图2所示。本设计主要是拆除变形路段的路面，新建基层以及路面结构，利用碎石垫层以及利用土工合成材料强化处理路基，有效解决路基不均匀沉降的问题，同时通过对路面纵坡的调整确保车辆行驶平顺[4]。

图2 路基不均匀沉降处理

6 结束语

综上所述，伴随我国城市化进程的不断深入，市政道路的规模和数量都在逐年剧增，给人们的出行带来了前所未有的方便和舒适。与此同时，市政道路的病害问题也日趋显现，给市政道路建设提出了更高的要求。市政道路建设施工既要严格把好质量关，又要在交付使用后及时处理道路出现的诸多病害。要求在传统的病害处理技术基础上，积极探索道路病害处理的新技术、新材料和新工艺，全方位提升市政道路的运营质量。