某道路工程質(zhì)量事故原因分析

王衛(wèi)星 （江蘇陽湖建設(shè)項(xiàng)目管理有限公司，江蘇 常州 213159）

1 工程概況

1.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

某道路工程于2003年按城市生活性次干道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，設(shè)計車速：V路段=40km/h，V交叉口=20km/h，標(biāo)準(zhǔn)軸載：BZZ-100，柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計年限為15年。

1.2 道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

6.0 m人行道+18.0m車行道+6.0m人行道，道路總寬為30m。

1.3 結(jié)構(gòu)層設(shè)計

車行道：4cm細(xì)粒式瀝青混凝土（AC-13I，玄武巖骨料）+6cm中粒式瀝青混凝土（AC-20I）+1cm瀝青下封層+20cm二灰結(jié)石+20cm10%石灰土；人行道：4cm仿花崗巖人行道板+3cm1：3砂漿+5cmC15細(xì)石混凝土+15cm6%灰土處理。

1.4 路基處理

據(jù)設(shè)計圖紙反映，當(dāng)時考慮對土基進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚蛊鋸?qiáng)度滿足相應(yīng)要求，具體為：對車行道范圍內(nèi)路床頂以下采用20cm 6%的石灰土進(jìn)行處理，以提高路基抗壓回彈模量，車行道土基強(qiáng)度不低于26MPa。路基處于河塘范圍部分另增加20cm 6%石灰土處理層。

橋臺和路基接合部填土應(yīng)分層仔細(xì)壓實(shí)，層鋪虛厚不得大于20cm。路床頂以下2.5m以內(nèi)，臺后20m范圍內(nèi)采用6%石灰土，壓實(shí)度不得低于填土規(guī)定的數(shù)值。

1.5 路面強(qiáng)度

路面強(qiáng)度表 表1

根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50-2017），按照本設(shè)計彎沉要求建設(shè)的道路，在設(shè)計年限（15年）內(nèi)每個車道能承擔(dān)的累計軸載（標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100）次數(shù)為Ne=0.99×106次=99萬次，計算出運(yùn)營初期（第一年）雙向日平均當(dāng)量軸次為1075次。

2 工程現(xiàn)場病害情況

該條道路（花園街—武宜路）標(biāo)段總長1.1km路段于2006年12月正式開工，實(shí)際全面施工為2007年3月底，為迎接該區(qū)“經(jīng)貿(mào)洽談會”，于2007年9月28日正式通車。通車三個月后（即2008年1月份），經(jīng)對該工程路面檢查發(fā)現(xiàn)局部地方存在如下情況：路面沉陷，瀝青面層松散破壞；瀝青路面龜裂且范圍較大；路面車轍現(xiàn)象較嚴(yán)重，但未發(fā)現(xiàn)擁包現(xiàn)象，而且基本集中在南半幅中間一個車道的各出入口處，當(dāng)時有七處約500m2左右，約占整個車行道路面面積的2.5%。因該道路當(dāng)時已成為該區(qū)域范圍內(nèi)交通主干道，不具備阻斷交通條件進(jìn)行大范圍修補(bǔ)的條件。經(jīng)參建各方研究，建設(shè)單位同意暫時不作處理，繼續(xù)觀察。并于通車八個月后（即2008年5月底）對該道路路面重新進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)路面破壞面積已達(dá)3000m2左右，約占整個車行道路面面積的16.1%左右，仍然以南半幅居多，且有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢。

圖1 道路病害現(xiàn)象

3 工程病害原因分析

3.1 道路車輛流向分析

由于該道路兩側(cè)均為大型土建項(xiàng)目，如府北小學(xué)、萊蒙城、二院、財稅大廈、金源大廈等，從土建現(xiàn)場進(jìn)度推算，通車八個月時間內(nèi)的時間段恰恰是土方車、混凝土運(yùn)輸車的高峰時段，據(jù)對2008年1月10日晚19：00-20：00該條道路車輛流量錄像資料分析統(tǒng)計，在這短短的1小時時間段內(nèi)竟然有多達(dá)47輛土方運(yùn)輸、混凝土運(yùn)輸車等各型超載車輛自西向東單向通行（總荷載均在40t以上），而且基本集中在南半幅中間一個車道，空車則由北半幅自東向西回頭，這實(shí)際上也是造成南半幅破壞面積要比北半幅多的主要原因。經(jīng)咨詢當(dāng)?shù)亟痪块T和相關(guān)過往駕駛員，由于延政中路禁止通行，武宜路正在實(shí)施BRT工程也禁止通行，滆湖中路為大學(xué)城主干道限制通行，該條道路實(shí)際上已成為延政中路以南、大學(xué)城以北、東至常漕路、西至武宜路220公頃區(qū)域范圍開發(fā)地段的土方車、混凝土攪拌運(yùn)輸車、混凝土輸送泵車及其他重載車輛的唯一專用道。經(jīng)不完全統(tǒng)計至2008年5月底，兩側(cè)大型土建項(xiàng)目僅通過該條道路運(yùn)送的已澆筑完畢的商品混凝土就達(dá)60萬方左右，總重約100多萬t，這還不包括鋼材、預(yù)制樁、砌塊等其它建材和基坑、場地的大量土方駁運(yùn)。據(jù)初步分析，因該條道路設(shè)計等級為城市生活性次干道，但大量重載車輛的超負(fù)荷運(yùn)行且頻繁在出入口起步、剎車是造成該條道路南半幅中間一個車道尤其是出入口破壞的主要原因。

3.2 原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析

經(jīng)查驗(yàn)該道路施工試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下，均大于設(shè)計值。

施工原始數(shù)據(jù) 表2

病害后彎沉數(shù)據(jù) 表3

但在該道路路面破壞后，于2008年3月份重新對照設(shè)計數(shù)據(jù)，可以看到破壞后的瀝青面層實(shí)測彎沉數(shù)據(jù)已大于10%石灰土基層設(shè)計彎沉數(shù)據(jù)。經(jīng)對現(xiàn)場進(jìn)行局部區(qū)域翻挖顯示，瀝青面層、二灰結(jié)石、10%石灰土板塊確實(shí)已遭全部斷裂破壞。經(jīng)初步分析，由于當(dāng)時瀝青面層斷裂處未做任何處理，雨水經(jīng)已斷裂的瀝青面層下滲，泡軟二灰結(jié)石和石灰土基層，再加上重載車輛的持續(xù)沖擊，導(dǎo)致10%石灰土和二灰結(jié)石基層板塊全部斷裂。

3.3 施工原因分析

該條道路因地處大學(xué)城北側(cè)、區(qū)政府南大門口的中心地段，社會活動較多。為迎接各項(xiàng)活動，施工過程中也不同程度地存在搶工期現(xiàn)象，導(dǎo)致局部石灰土、二灰結(jié)石基層施工未養(yǎng)護(hù)到期就進(jìn)行下道工序施工。另外由于路基施工隊(duì)伍設(shè)備簡陋，如二灰結(jié)石基層無刮平機(jī)施工，導(dǎo)致二灰結(jié)石基層平整度較差，瀝青面層局部厚度嚴(yán)重不足并且局部有離析現(xiàn)象，也直接影響到二灰結(jié)石基層和瀝青面層的厚度樣本方差，在很大程度上降低了柔性路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和瀝青面層的抗剪能力，導(dǎo)致路面斷裂破壞。

3.4 軸載次數(shù)驗(yàn)算分析

對該條道路自西向東單向行駛的重型車輛近似取平均總重為40t的土方運(yùn)輸車、混凝土運(yùn)輸泵車進(jìn)行綜合評估，則近似為如下汽車計算系數(shù)：

載重汽車計算系數(shù) 表4

標(biāo)準(zhǔn)軸載計算參數(shù) 表5

考慮施工車輛行駛時段為19：00-次日凌晨5：00開放時間為10個小時，且基本為南半幅中間一個車道通行。按每小時單向一車道平均40輛計算，則日單向交通流量為400輛，按車輛總重40t計，每車次當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)可以進(jìn)行如下計算：

式中N——以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/d）；

ni——被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次/日）；

P——標(biāo)準(zhǔn)軸載（kN）；

Pi——被換算車型的的各級軸載（kN）；

C1——被換算車型的軸數(shù)系數(shù)

C2——被換算的各級軸載的輪組數(shù)系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為6.4，四輪組為0.38。

當(dāng)軸間距大于3m時，應(yīng)按單獨(dú)的一個軸載計算；當(dāng)軸間距小于3m時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下列公式計算：

將載重汽車計算系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)軸載計算參數(shù)代入計算公式，計算結(jié)果如下表：

計算結(jié)果 表6

則實(shí)際該車道每車次當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)為：

根據(jù)設(shè)計年限（15年）每車道能承擔(dān)的累計荷載（標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100）次數(shù)Ne=99萬次計算，則一車道127天內(nèi)就達(dá)到累計軸載。由于本工程設(shè)計是按規(guī)劃要求的城市生活性次干道實(shí)施，設(shè)計交通等級為輕交通，不能承載如此大的重型交通流量，運(yùn)營初期每車道設(shè)計日平均當(dāng)量軸次為269次，而現(xiàn)在實(shí)際日平均當(dāng)量軸次為7783次，已超出29倍之多，且設(shè)計時未考慮有如此大的重載交通量，現(xiàn)在實(shí)際車流量已嚴(yán)重超過設(shè)計柔性路面結(jié)構(gòu)能承受的范圍，從瀝青路面和半剛性基層（二灰結(jié)石）的彈性角度分析來看，路基路面在如此頻繁的重載車流荷載沖擊下，已連續(xù)處于疲勞狀態(tài)，是導(dǎo)致路面破壞的一個重要因素。

綜上所述，由于竣工初期大量重載車輛的超負(fù)荷運(yùn)行和設(shè)計結(jié)構(gòu)層次的相對偏弱是造成此次某道路工程質(zhì)量事故的主要因素，道路基層和面層施工的缺陷等其它原因是造成此次某道路工程質(zhì)量事故的次要因素。實(shí)際上在該條道路東段（花園街-常漕路），由另一個施工單位承建并于2006年年底完工后已投入使用的1.1km路段（路基路面的結(jié)構(gòu)層次、交通流量相同）也不同程度地出現(xiàn)了類似破壞情況，從側(cè)面也證明了上述分析結(jié)論。

4 結(jié)語

一起工程質(zhì)量事故的產(chǎn)生原因是多方面的，必須以科學(xué)的態(tài)度進(jìn)行客觀分析才能找出問題的根源，才能更科學(xué)的采取補(bǔ)強(qiáng)措施予以加固，并為相同類似工程提供參考依據(jù)、積累經(jīng)驗(yàn)，避免發(fā)生同類質(zhì)量事故。

某道路工程設(shè)計單位如具有前瞻性，不僅僅考慮規(guī)劃要求，而且能充分考慮兩側(cè)地塊開發(fā)時形成的重載交通流量，從而加大設(shè)計安全系數(shù)并增加路基和路面結(jié)構(gòu)層的設(shè)計厚度和結(jié)構(gòu)層次；建設(shè)單位如也能充分考慮因城市建設(shè)計劃的改變而導(dǎo)致交通條件的改變，來及時在開工前采取變更設(shè)計圖紙或在完工后與交通管理部門配合設(shè)立隔離墩、限速限載標(biāo)志等措施來分流車流量；施工過程中施工單位如能根據(jù)道路兩側(cè)大型土建項(xiàng)目的進(jìn)展情況，及時書面要求建設(shè)單位變更設(shè)計圖紙，并加大機(jī)械設(shè)備投入、改善施工條件、妥善安排工期、嚴(yán)格按施工技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)施工，是完全能夠避免此次工程質(zhì)量事故的。