沥青路面唧浆病害诊断与分析

郑灿伟，杨树人，王文宾

(铁正检测科技有限公司，山东 济南 250014)

水通过沥青路面表面裂缝和空隙、路肩边坡进入基层，在水的浸泡下基层出现灰浆，在行车作用下，灰浆通过一定渠道挤压到路表，干燥后以白色粉体形式附着在路面上形成唧浆。对唧浆病害如不及时处理将变成结构性病害。本文以北方地区某沥青路面为例，采用落锤式弯沉仪(FWD)、地质雷达、芯样分析、渗水试验等手段进行唧浆病害诊断与分析。

1 工程概况

该沥青路面结构形式见表1。该路段不限载重车通行，局部出现不同程度唧浆病害，表现为路面泛白、过车唧浆、路面沉陷。为避免病害进一步发展造成结构性病害，采用落锤式弯沉仪(FWD)、地质雷达、芯样分析、渗水试验等手段查明病害原因，确定病害范围，并提出针对性的处治方案。

表1 沥青路面结构形式

2 病害诊断方案

结合现场初步调查情况，对局部已出现严重病害的位置进行检测分析。

(2)路基、路面内部缺陷无损检测(地质雷达法)。采用地质雷达(900 MHz、400 MHz天线)沿轮迹带或横断面探测病害路段路基、路面内部缺陷，通过对比分析定性判断路基、基层内部可能存在的疏松、松散、变形、富水等缺陷及其平面分布区域。

(3)水稳层芯样无侧限抗压强度检测。取水稳层完整芯样(直径为100 mm)，测定其无侧限抗压强度，评估基层材料强度。

(4)路表渗水系数检测。选取完好路段、唧浆点附近路面完整处等代表位置检测路表渗水系数，分析路表的渗水性能。

(5)面层芯样密度及空隙率检测。取面层完整芯样，测定各面层芯样的毛体积密度，计算空隙率、压实度等参数，评估面层各层材料的防渗水性能。

3 检测结果与分析

3.1 路基状况

3.1.1 路基动态模量

路基动态模量检测结果见表2。2个路段共检测37个测点，路基动态模量为360～2 105 MPa，其中路基动态模量在400 MPa以上的测点占96%。设计要求土基(静态)回弹模量不小于40 MPa，根据ASSHTO规范，动态模量约为静态回弹模量的3.3倍，对应动态模量约132 MPa，各测点动态模量实测值均大于折算动态模量，路基强度整体较好。

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表2 路基动态模量检测结果

3.1.2 路基地质雷达检测结果

当路基压实度好，土层密实，分布均匀，层间无积水，介电常数变化较小，不存在明显的反射界面时，地质雷达检测雷达剖面上波形平缓、规则，无杂乱反射。

图1为K22+290—400路段路基局部典型雷达图。路床雷达波同相轴基本均匀、连续，表明路床填筑基本均匀，无明显变形；水平距离27～37 m处路面结构内部不均匀，对应路表无变形。

图1 K22+290—400路段路基典型雷达图

图2为K13+000—150路段路基局部典型雷达图。受路面雷达波紊乱影响，路床雷达波同相轴出现轻微紊乱，但大体均匀、连续，表明路床填筑基本均匀，无明显变形。

图2 K13+000—150路段路基典型雷达图

综合路基动态模量、路基地质雷达检测结果，被检测路段的路基动态模量为360～2 105 MPa，各点动态模量实测值均大于折算动态模量，路基强度整体较好。

3.2 基层状况

3.2.1 基层动态模量及路表动态弯沉

基层(水稳基层、二灰碎石基层和二灰碎石底基层)动态模量、路表动态弯沉检测结果见表3，轮迹带沉陷点处路表弯沉及基层动态模量检测结果见表4。

表3 基层动态模量及路表弯沉检测结果

表4 轮迹带沉陷点处路表弯沉及基层动态模量检测结果

由表3、表4可知：1)2个路段共检测37个测点，基层动态模量为98～52 795 MPa，路表动态弯沉为3.8～154.2(0.01 mm)，基层强度变异性较大。2)路面无唧浆、无沉陷路段路面弯沉值为5.0～10.0(0.01 mm)，低于设计弯沉值15.89(0.01 mm)，基层动态模量除K22+320—400路段在4 000 MPa以上(按表5判断，基层状态为“完整”，强度为“高”)外，其他路段为600～3 000 MPa(基层状态为“部分损坏”，强度为“中”)，需结合地质雷达检测结果对基层部分损坏情况进行进一步调查。3)路面轮迹带沉陷病害路段的路面弯沉值接近或超过设计弯沉值，基层动态模量基本在600 MPa以下(基层状态为“损坏”，强度为“低”)，基层承载力明显不足。4)局部沉陷点处(K22+310，K22+319)最严重位置沉陷深度为57 mm，路面动态弯沉值为78.2～154.2(0.01 mm)，远远超过设计弯沉值；基层动态模量为300～500 MPa，明显偏低。表明沉陷点处基层承载能力严重不足。

表5 半刚性基层FWD检测模量评估标准

3.2.2 基层地质雷达检测结果

图3、图4为基层地质雷达检测典型图像。其中K13+000—150的检测方向为从大桩号至小桩号。

图3 K22+290—400路段行车道左轮迹带基层雷达扫描图

水具有很高的介电常数，因而基层富水区与非富水区存在明显的介电特性差异，在雷达图上表现为低值长波或云斑状的色谱异常，正常层位的水平同相轴中断。由图3、图4可知：1)被检测路段基层病害主要为含水、含水且不密实、含水且破损、不密实、破损等类型。2)基层含水且不密实、含水且破损、不密实、破损位置对应路表弯沉大，基层动态模量偏低。3)含水且不密实、含水且破损、不密实、破损位置的病害多发生在水稳层底部，含水区域的病害多分布在面层底部或水稳层底部，个别破损严重位置的二灰碎石层含水量偏大且不密实。

图4 K13+000—150行车道左轮迹带基层雷达扫描图

3.2.3 水稳层芯样无侧限抗压强度

水稳层芯样的抗压破坏形态见图5，7 d无侧限抗压强度检测结果见表6。

图5 水稳层芯样的抗压破坏形态

表6 水稳层芯样7 d无侧限抗压强度检测结果

由表6可知：2个水稳层芯样的7 d无侧限抗压强度均不满足设计要求(水稳层7 d无侧限抗压强度不小于6.0 MPa)，水稳层材料强度明显不足。

3.3 面层状况

3.3.1 路面渗水系数

路面渗水系数检测结果见表7。

从表7可以看出：1)路面无唧浆路段、唧浆位置均存在明显路面渗水情况，路面渗水系数超过设计要求(表面层SMA-13的渗水系数不大于20 mL/min)。2)同一横断面处，车道中间的渗水系数远大于相邻轮迹带处渗水系数，这是由轮迹带处路面受轮载作用被进一步压实并形成油膜所致。

表7 水稳层芯样渗水系数检测结果

K22+300行车道轮迹带处发生明显唧浆病害。将车道中央路面完好处完整面层芯样(见图6)切开观察，中面层和底面层结合面处存在大量水泥浆痕迹，表明车道横断面上存在路面严重渗水情况。

图6 面层芯样

3.3.2 面层芯样密度

面层芯样密度检测结果见表8。

表8 面层芯样密度检测结果

由表8可知：唧浆病害路段面层芯样均存在空隙率偏大的情况，其中SMA-13表面层芯样空隙率最高达11.1%，AC-25C中面层芯样空隙率最高达8.9%，ATB-30底面层芯样空隙率最高达7.9%。同时存在压实度偏低的情况。

3.4 排水设施排查

(1)非超高路段的路面水。该项目全线采用明排系统，路面排水采用横向漫流集中方式，路面上的雨水经横坡、纵坡导至填方段的急流槽或路堑段的矩形盖板沟后排入填方段路基外侧的梯形排水沟，最终排入沿线水体。

(2)急流槽设置。对于六棱花式网格防护路段，急流槽设置间距≤30 m，在道路弯道处及纵坡底适当加密，急流槽位置应与中央分隔带超高排水雨水口位置相对应。若不对应，可适当调整急流槽位置。对于拱形骨架护坡段，中央分隔带超高排水雨水口位置应与泄水槽位置对应。

该项目排水设施完备，不存在水从中央分隔带和外侧边坡进入路面结构的情况。

3.5 施工溯源

沥青面层按左右幅分别摊铺，采用2台摊铺机全幅联铺方式施工，面层施工时间为10—12月。存在低温施工导致压实不足的问题。

3.6 综合评价

结合施工资料、交通荷载等情况，各沥青面层尤其是SMA-13表面层存在低温施工、压实度不足问题，路面结构层抗渗性不足，路表进水并滞留在基层，但未进入路基，在重载车辆作用下形成动水压力冲刷强度薄弱的基层表面，通过空隙偏大的面层排挤到路表，形成唧浆。需对路面结构层基层以上部位采取综合维修方案，阻止唧浆病害进一步发展。

4 病害处治建议方案

(1)应急性矫正处治。对基层及面层进行高聚物深层注浆，排出结构层内部水分的同时加固结构层；采用微表处或超薄磨耗层进行整体罩面处理。

(2)病害彻底处理。铣刨病害路段的面层、基层，采用大粒径沥青混凝土重铺基层，按原设计要求重铺面层。