南寧某市政道路瀝青路面病害調(diào)查及分析

覃　文，唐羽玲

(1.廣西交通科學(xué)研究院，廣西　南寧　530022；2.廣西八桂工程監(jiān)理咨詢有限公司，廣西　南寧　530028)

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南寧某市政道路瀝青路面病害調(diào)查及分析

覃文1，唐羽玲2

(1.廣西交通科學(xué)研究院，廣西南寧530022；2.廣西八桂工程監(jiān)理咨詢有限公司，廣西南寧530028)

覃文(1985—)，工程師，主要從事工程材料試驗(yàn)檢測工作；

唐羽玲(1987—)，助理工程師，主要從事公路工程監(jiān)理工作。

摘要：文章通過對南寧市某市政道路“白改黑”后瀝青路面出現(xiàn)的大規(guī)模病害進(jìn)行調(diào)查，分析了該市政道路主要病害類型及損壞特征，探討了路面空隙率、基層強(qiáng)度、舊水泥混凝土板脫空等性能指標(biāo)與路面損壞之間的關(guān)系，可為市政道路“白改黑”設(shè)計(jì)及施工提供參考。

關(guān)鍵詞：市政道路；瀝青路面；病害調(diào)查；損壞分析；路面空隙率；基層強(qiáng)度；舊水泥混凝土板脫空

0引言

瀝青路面擁有行車舒適性好、噪音小以及修復(fù)速度快等優(yōu)點(diǎn)，正逐漸成為城市道路的主要結(jié)構(gòu)型式，而原有的部分水泥混凝土路面則通過瀝青加鋪方式改造成瀝青路面，俗稱“白改黑”。但隨著交通密度和重型車輛的日益增多，許多“白改黑”道路通車不久，即發(fā)生了車轍變形、網(wǎng)裂、反射裂縫等路面病害。目前關(guān)于瀝青路面病害研究多集中于高等級公路或路網(wǎng)公路，對于“白改黑”后市政道路路面病害的調(diào)查及原因分析則相對較少。因此，本文結(jié)合南寧市某市政道路“白改黑”后路面的病害現(xiàn)象及發(fā)生機(jī)理進(jìn)行分析，相關(guān)成果可為市政道路“白改黑”設(shè)計(jì)、施工及維修養(yǎng)護(hù)提供參考。

1項(xiàng)目病害特征及鉆芯結(jié)果分析

1.1　項(xiàng)目概況

該市政道路為南寧市區(qū)一條主要城市干道，雙向6車道，每車道寬3.5 m，全長約10.8 km。原路面為水泥混凝土路面，于2009年進(jìn)行瀝青罩面工程，在原水泥路面上加鋪水泥穩(wěn)定碎石層后加鋪瀝青面層，路面經(jīng)過五年左右的使用，目前全線普遍存在車轍、網(wǎng)裂、表面剝落、反射裂縫等路面病害。

1.2　路面病害調(diào)查統(tǒng)計(jì)

為了全面掌握該市政道路瀝青路面的病害類型及特征，本文對該市政道路瀝青路面進(jìn)行了大規(guī)模的現(xiàn)場調(diào)查及統(tǒng)計(jì)工作。其中調(diào)查內(nèi)容主要參照《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ36-2006)中瀝青路面損壞類型表中的裂縫類、松散類、變形類及其他類進(jìn)行，其病害面積計(jì)算均參照該規(guī)范。具體統(tǒng)計(jì)信息見表1。

表1　每公里路面病害面積匯總表(m2)

1.2.1車轍

由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，該市政道路路面車轍病害較為明顯，其中在所調(diào)查病害中車轍病害所占比例達(dá)到79%以上，且車轍深度明顯，大多屬于中度車轍，同時(shí)對存在車轍病害路段進(jìn)行鉆芯調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大部分水穩(wěn)基層松散。由此初步判斷瀝青面層、水穩(wěn)基層等結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度不足是造成路面車轍的主要原因。

1.2.2裂縫類病害

調(diào)查結(jié)果顯示，該市政道路還存在一定數(shù)量的裂縫類病害，且呈現(xiàn)形式多樣化，以網(wǎng)裂為主，另有部分線裂為舊水泥路面板造成的反射裂縫。

1.3　路面鉆芯結(jié)果分析

為保證取得的芯樣完整以利于進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)分析，且能反映出病害路段的施工初期情況，現(xiàn)場選點(diǎn)的原則為：選擇在典型病害路段內(nèi)，在已經(jīng)出現(xiàn)病害的車道旁尚未出現(xiàn)病害的相鄰車道上，選取路表狀況依然良好位置進(jìn)行鉆芯；面層芯樣鉆取后，同一鉆孔處繼續(xù)進(jìn)行基層鉆芯。通過現(xiàn)場鉆芯發(fā)現(xiàn)，面層芯樣完整，且層間結(jié)合良好，但面層芯樣存在明顯空隙，水穩(wěn)基層大部分芯樣松散。根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，基層松散原因主要由于瀝青面層空隙率偏大，容易導(dǎo)致路面滲水，在動水壓力作用下，基層容易出現(xiàn)沖刷松散狀況。

2室內(nèi)試驗(yàn)分析

由于現(xiàn)場病害調(diào)查和鉆芯取樣觀察均是直觀病害機(jī)理分析，為了更深入分析路面病害的發(fā)生原因，對現(xiàn)場鉆取的路面芯樣進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)研究，主要分析路面空隙率、基層強(qiáng)度(基層芯樣完整度)與路面狀況間的關(guān)系。

2.1　路面狀況指數(shù)(PCI)

為了便于比較空隙率、基層強(qiáng)度與路面狀況間的關(guān)系，本文依據(jù)《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ36-2006)中對路面狀況指數(shù)(PCI)的規(guī)定，對路面狀況進(jìn)行等級評價(jià)。路面狀況指數(shù)(PCI)按式1進(jìn)行計(jì)算。

(1)

其中，PCI——路面狀況指數(shù)數(shù)值范圍為0~100，如出現(xiàn)負(fù)值則取為0；

n——單類損壞類型數(shù)對瀝青路面取值為4，分別對應(yīng)裂縫類變形類松散類和其他類；

m——某單類損壞所包含的單項(xiàng)損壞類型數(shù)對瀝青路面的裂縫類損壞，m取值為3，分別對應(yīng)線裂網(wǎng)裂和碎裂，其他單類損壞所包含的單項(xiàng)損壞類型數(shù)根據(jù)損壞類型表依此類推；

DPij——第i單類損壞中的第j單項(xiàng)損壞類型的單項(xiàng)扣分值，具體數(shù)值根據(jù)損壞密度，由損壞單項(xiàng)扣分表中的值內(nèi)插求得；

ωij——第i單類損壞中的第j單項(xiàng)損壞類型的權(quán)重，其值與該單項(xiàng)損壞扣分值和該單類損壞所包含的所有單項(xiàng)損壞扣分值總和之比或與該單類損壞扣分值和所有單類損壞扣分值總和之比有關(guān)，具體數(shù)值依據(jù)(CJJ 36-2006)規(guī)范附錄相關(guān)規(guī)定確定。

路面損壞狀況評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)路面損壞狀況指數(shù)PCI將道路路面損壞狀況分為A、B、C和D四個(gè)等級，相應(yīng)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表2的規(guī)定。該市政道路按主干路標(biāo)準(zhǔn)評級。

表2　瀝青路面損壞狀況評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

2.2　路面狀況與空隙率的關(guān)系

瀝青路面芯樣空隙率通過芯樣毛體積相對密度和混合料最大相對理論密度計(jì)算得到，為準(zhǔn)確反應(yīng)路面空隙率與路面狀況間的關(guān)系，本文按每百米進(jìn)行路面狀況評價(jià)，并從中抽取已鉆芯路段進(jìn)行匯總，路面狀況等級評價(jià)與空隙率關(guān)系如表3所示。

表3　路面狀況等級評價(jià)與空隙率關(guān)系表

通過表3可見，PCI評定為A級路段平均空隙率為11.5%，PCI評定為C級、D級路段的平均空隙率為13.9%，說明路況評級較差路段的空隙率較大。路面空隙率較大容易導(dǎo)致路面滲水，基層容易出現(xiàn)沖刷松散狀況，從而更易造成路面病害的發(fā)生。

2.3　路面狀況與基層強(qiáng)度的關(guān)系

由現(xiàn)場車轍病害情況判斷，路面基層對瀝青路面影響明顯。在路面水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中，通常以基層能否完整取芯作為評價(jià)基層強(qiáng)度的重要依據(jù)。本文通過匯總統(tǒng)計(jì)該市政道路左右幅基層芯樣完整率判斷基層強(qiáng)度與路面狀況間的關(guān)系，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可見，左右幅分別取芯33個(gè)，右幅基層芯樣完整率為69.7%，左幅芯樣完整率為45.5%，總體而言，左右幅基層芯樣完整率均不高，這一情況主要由路面空隙率較大造成。從基層芯樣完整率比較，右幅基層芯樣完整率較左幅高，而右幅路況也較左幅路況好。說明基層強(qiáng)度不足，難以抵抗外界荷載作用，而路面病害則更易形成和發(fā)展。

表4　路面狀況等級評價(jià)與基層強(qiáng)度關(guān)系表

3舊水泥混凝土板脫空檢測

舊水泥混凝土路面在經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)營后，隨著路基逐漸完成固結(jié)沉降，容易發(fā)生板底脫空現(xiàn)象。市政道路“白改黑”過程中，如果對板底脫空不加以處理而直接加鋪瀝青層，由于基層不穩(wěn)定，板內(nèi)荷載應(yīng)力急劇增加，水泥板很快就會發(fā)生斷裂破壞，水泥板的斷裂破壞會使上部的瀝青加鋪層在使用的短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)反射裂縫。

該市政道路后期由于維修改造需要，對部分路段的瀝青面層及水穩(wěn)層進(jìn)行了刨除，本文運(yùn)用落錘式彎沉儀(FWD)對這些路段中的舊水泥混凝土板進(jìn)行了脫空檢測。其中脫空板比例與前期瀝青路面路況等級比對結(jié)果如表5所示。

表5　脫空板比例與路況等級比對表

由表5可見，相同路段由于脫空板比例較高，加鋪瀝青后路段PCI等級評價(jià)也較低，說明舊水泥混凝土板脫空對“白改黑”后路面狀況造成了一定的影響。

4病害成因及處置建議

通過對該市政道路的檢測后發(fā)現(xiàn)，造成該市政道路路面各種病害發(fā)生的主要原因是由于瀝青面層空隙率較高，水分容易侵入基層，在行車荷載作用下，水分的長期侵蝕和沖刷使得水穩(wěn)基層強(qiáng)度降低，出現(xiàn)松散狀況，另由于部分舊水泥混凝土板存在脫空，致使水泥板容易斷裂破壞，其上部的瀝青加鋪層出現(xiàn)反射裂縫。

基于對該市政道路的病害分析，本文對該市政道路病害處置提出以下建議：

(1)對破損嚴(yán)重路段的瀝青面層及水穩(wěn)基層進(jìn)行刨除，對舊水泥路面存在的脫空板塊進(jìn)行灌漿處置，并對破碎板進(jìn)行處理，以提高舊水泥路面結(jié)構(gòu)承載能力。

(2)重新加鋪半剛性基層，加強(qiáng)其質(zhì)量控制，保證其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求；路面結(jié)構(gòu)層宜采用密級配瀝青面層，并合理設(shè)計(jì)瀝青混合料級配，施工時(shí)優(yōu)化碾壓工藝，保證路面壓實(shí)度，防止空隙率過大。

(3)在路面內(nèi)部、邊部設(shè)置防排水設(shè)施，以提高路面結(jié)構(gòu)抗水損害能力。

5結(jié)語

本文通過對廣西南寧市某市政道路“白改黑”后瀝青路面出現(xiàn)的大規(guī)模病害進(jìn)行調(diào)查，分析了該市政道路主要病害類型及損壞特征，并確定路面空隙率、基層強(qiáng)度、舊水泥混凝土板脫空等性能指標(biāo)與路面損壞之間的關(guān)系，可為市政道路“白改黑”設(shè)計(jì)、施工及維修提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]CJJ36-2006，城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

Disease Investigation and Analysis of A Municipal Road Asphalt Pavement in Nanning

QIN Wen1，TANG Yu-ling2

(1.Guangxi Transportation Research Institute，Nanning，Guangxi，530022； 2.Guangxi Bagui Engineering Supervision Consulting Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530028)

Abstract：Through the investigation on the massive disease of a municipal road asphalt pavement in Nanning City after“White to Black”，this article analyzed the main disease types and damage characteristics of this municipal road，and discussed the relationship between pavement porosity，base-layer strength，old cement concrete disengagement and other performance indexes with pavement damage，which can provide the ref-erence for the municipal road“White to Black”design and construction.

Keywords：Municipal roads； Asphalt pavement； Disease investigation； Damage analysis； Pavement porosity； Base-layer strength； Old cement concrete slab disengagement

收稿日期：2015-05-03

文章編號：1673-4874(2015)05-0030-03

中圖分類號：U418.6

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.05.009

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