公路路基路面病害的科學(xué)檢測(cè)及預(yù)防養(yǎng)護(hù)方法分析

文/鞠作斌

1 前言

根據(jù)2019年底我國(guó)經(jīng)營(yíng)性公路的統(tǒng)計(jì)情況，截至2019年底全國(guó)經(jīng)營(yíng)性公路里程7.72 萬(wàn)公里，建設(shè)投資達(dá)48546.1 億元，債務(wù)余額28387.6 億元，年通行費(fèi)收入3628.9 億元，年支出總額5963.8 億元，各類(lèi)公路通行收費(fèi)收支缺口高達(dá)2334.9 億元。大部分的支出費(fèi)用用于公路養(yǎng)護(hù)及維修，可見(jiàn)公路路基路面養(yǎng)護(hù)在經(jīng)營(yíng)性公路投資及運(yùn)營(yíng)管理中是主要的負(fù)擔(dān)。因國(guó)內(nèi)公路建設(shè)資金主要來(lái)源于政府財(cái)政及社會(huì)資本投資等，公路路基路面的養(yǎng)護(hù)工作無(wú)形中就加重了政府財(cái)政的負(fù)擔(dān)。由此，研究公路路基路面病害的科學(xué)檢測(cè)及預(yù)防養(yǎng)護(hù)方法對(duì)降低路基路面養(yǎng)護(hù)成本有著重要意義。

2 公路路基路面中的常見(jiàn)病害

公路路基路面中常見(jiàn)的病害主要有路面裂縫、車(chē)轍、坑槽、泛油、磨光、松散、麻面、擁抱和波浪、沉陷等。其中路面裂縫作為常見(jiàn)公路路基路面病害，其分為縱向裂縫、橫向裂縫、網(wǎng)裂、塊狀開(kāi)裂、擁擠開(kāi)裂、推擠開(kāi)裂等。

公路路基路面裂縫的產(chǎn)生主要受車(chē)行荷載、瀝青面層溫度應(yīng)力、填土沉陷等因素影響，使路基路面結(jié)構(gòu)遭到破壞，形成大小不同、形狀不同的裂縫。其中，車(chē)行荷載通過(guò)反復(fù)拉壓作用使路基路面內(nèi)部松軟或軟弱結(jié)構(gòu)被撕裂，細(xì)小裂縫在溫度應(yīng)力、車(chē)行荷載等共同作用下加速了裂縫由小變大的過(guò)程。縱向裂縫的主要是由車(chē)行荷載及路基路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足所致，而橫向裂縫主要因?yàn)闇囟葢?yīng)力使路基路面在低溫時(shí)發(fā)生收縮或溫度疲勞，形成溫度裂縫和反射裂縫。網(wǎng)裂主要原因?yàn)槁坊访娼Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，加之車(chē)行荷載以及瀝青材料輕度等級(jí)低、工作性能差、瀝青老化等原因?qū)е?。塊狀開(kāi)裂是在縱向、橫向裂縫的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，它形成的主要原因是路基路面溫度疲勞及瀝青老化。推擠開(kāi)裂主要原因?yàn)槁坊c路面粘結(jié)不牢靠，加之后期受車(chē)輛頻繁制動(dòng)所致。其他病害的原因主要與路基路面結(jié)構(gòu)軟弱、車(chē)行荷載較大、施工材料級(jí)配及強(qiáng)度較低等有關(guān)。通過(guò)分析，筆者認(rèn)為公路路基路面病害的主要原因還是因?yàn)槁坊访娼Y(jié)構(gòu)施工質(zhì)量檢測(cè)不足，進(jìn)而導(dǎo)致路基路面遺留下局部質(zhì)量問(wèn)題。如局部松散、不平整、整體強(qiáng)度低、集料粘結(jié)性差、瀝青強(qiáng)度低等問(wèn)題。在路基路面結(jié)構(gòu)軟弱、松散、整體強(qiáng)度不足的情況下，受后期車(chē)行荷載、溫度應(yīng)力等影響誘發(fā)或加劇公路路基路面病害產(chǎn)生[1]。

3 路基路面病害科學(xué)的檢測(cè)形式

3.1 彎沉檢測(cè)

彎沉檢測(cè)指借助彎沉檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)路基路面結(jié)構(gòu)整體承載力，進(jìn)而反算路基彈性模量的方式，這也是公路路基路面常規(guī)檢測(cè)形式之一。主要應(yīng)用到的檢測(cè)設(shè)備包括貝克曼梁彎沉儀、落錘式彎沉儀、自動(dòng)彎沉儀。彎沉檢測(cè)的目的是為了更加全面地評(píng)價(jià)路基路面結(jié)構(gòu)，為公路路基路面結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)提供建議與指導(dǎo)。

3.2 破損檢測(cè)

破損檢測(cè)指針對(duì)公路路基路面結(jié)構(gòu)的破損情況進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程，它也是公路路基路面常規(guī)檢測(cè)形式之一。常用檢測(cè)方法包括人工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、多功能檢測(cè)車(chē)快速檢測(cè)。主要用于平復(fù)公路路基路面結(jié)構(gòu)的面層的破損程度，為其預(yù)防養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。

3.3 鉆探檢測(cè)

鉆探檢測(cè)對(duì)路基預(yù)防養(yǎng)護(hù)的選料及問(wèn)題處理具有指導(dǎo)意義。鉆探檢測(cè)指通過(guò)鉆芯取樣的方法對(duì)路基路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程，它也是公路路基路面常規(guī)檢測(cè)形式之一。主要用于分析路基路面結(jié)構(gòu)的面層及基層的狀態(tài)、結(jié)構(gòu)層厚度及路基路面結(jié)構(gòu)的使用性能。通過(guò)分析芯樣的密度、體積、級(jí)瀝青用量及力學(xué)性能，來(lái)檢測(cè)路基路面的密實(shí)狀態(tài)、填土狀態(tài)及土質(zhì)、填土物理性質(zhì)。

4 路基路面病害的檢測(cè)技術(shù)

4.1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

公路路基路面無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是指在不損害其結(jié)構(gòu)性能的前提下，利用熱、聲、光、電、磁等反應(yīng)對(duì)公路路基路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)的病害情況。常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有頻譜分析檢測(cè)技術(shù)、數(shù)字圖像識(shí)別技術(shù)、超聲波檢測(cè)技術(shù)、激光檢測(cè)技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)等，主要應(yīng)用于路面平整度、路面車(chē)轍、路面破損等病害的檢測(cè)[2]。

4.2 有損檢測(cè)技術(shù)

公路路基路面有損檢測(cè)多指鉆芯取樣，并對(duì)芯樣進(jìn)行化學(xué)分析、物理分析的檢測(cè)方法。路基的抗剪強(qiáng)度、回彈模量是衡量路基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。通過(guò)有損檢測(cè)，可以主要測(cè)定公路路基的輕度及強(qiáng)度指標(biāo)，分析路基結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并在此基礎(chǔ)上，選擇預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處置措施，解決路基路面結(jié)構(gòu)松散、軟弱等問(wèn)題，提升整體結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

4.3 定性分析

定性分析指研究者通過(guò)直覺(jué)、經(jīng)驗(yàn)及公路路基路面過(guò)去、現(xiàn)在及未來(lái)延續(xù)情況的分析對(duì)路基路面病害性質(zhì)、特點(diǎn)及發(fā)展變化規(guī)律進(jìn)行判斷的一種方法。定性分析是定量分析的前提條件，在公路路基路面病害檢測(cè)及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中，通過(guò)將定性分析與定量分析相結(jié)合，利用互補(bǔ)作用來(lái)提升病害分析的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，為病害的識(shí)別及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)提供建議與指導(dǎo)[3]。

5 路基路面病害科學(xué)預(yù)防及養(yǎng)護(hù)的方法

公路路基路面病害的預(yù)防養(yǎng)護(hù)應(yīng)遵循預(yù)防為先、養(yǎng)護(hù)為主的原則。通過(guò)科學(xué)檢測(cè)病害，為預(yù)防養(yǎng)護(hù)提供精準(zhǔn)詳細(xì)的指導(dǎo)，從而更好地預(yù)防病害發(fā)生及發(fā)展，降低公路路基路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的成本，延長(zhǎng)其使用壽命。

5.1 病害預(yù)防策略

5.1.1 加強(qiáng)路基路面施工的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)

公路路基路面病害的本質(zhì)根源在于施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。為預(yù)防路基路面的潛在病害，在施工過(guò)程中相關(guān)施工人員應(yīng)該加強(qiáng)路基路面施工的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，分析路基路面結(jié)構(gòu)狀態(tài)，及早發(fā)現(xiàn)早期病害并采取措施進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理，以預(yù)防早期病害發(fā)展和演變，在不增加結(jié)構(gòu)承載力的情況下盡可能地延長(zhǎng)公路路基路面的使用壽命。

5.1.2 加強(qiáng)路基路面結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)和小修

公路路基的常見(jiàn)病害都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)由小變大的過(guò)程，而預(yù)防病害最好的方式就是加強(qiáng)日常保養(yǎng)和小修，及時(shí)對(duì)公路沿線內(nèi)發(fā)生輕微損壞的路基路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和修補(bǔ)，以預(yù)防其發(fā)展為較大的病害而增加公路維修養(yǎng)護(hù)的成本。如對(duì)裂縫病害做嵌縫、灌封、貼縫處理以及對(duì)路面做稀漿封層處理。

5.1.3 加強(qiáng)路基路面結(jié)構(gòu)局部損害的整修

一些老舊公路路基路面的局部損壞已經(jīng)嚴(yán)重影響到公路駕車(chē)的舒適感、安全性。對(duì)于這類(lèi)局部性破損病害，相關(guān)施工人員要及時(shí)采取局部整修及罩面處理，使路面結(jié)構(gòu)恢復(fù)到正常的功能。在檢測(cè)到公路路基深處存在縫隙、松散、強(qiáng)度不足等問(wèn)題時(shí)，相關(guān)施工人員要對(duì)問(wèn)題部位做清挖處理，再按照施工標(biāo)準(zhǔn)要求逐層填筑路基，攤鋪、碾壓路面，最后對(duì)路面整體通過(guò)霧封層技術(shù)、微表處技術(shù)、稀漿分層技術(shù)等做全面地預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，以延長(zhǎng)老舊瀝青路基路面結(jié)構(gòu)的使用壽命[4]。

5.2 病害養(yǎng)護(hù)方法

公路瀝青路基路面結(jié)構(gòu)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理技術(shù)較多。以下為常見(jiàn)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法及使用條件介紹：

5.2.1 路面層灌封處理。適用于路基路面斷面良好的縱向裂縫、橫向裂縫，養(yǎng)護(hù)后使用時(shí)間為2～3年。

5.2.2 路面貼縫處理。適用于僅有縱向、橫向裂縫且裂縫較多細(xì)微擴(kuò)展性裂縫的路基路面裂縫病害。貼縫前應(yīng)做好路面表層及縫隙內(nèi)雜物的清潔。養(yǎng)護(hù)后使用年限為2～3年。

5.2.3 路面霧封層處理。適用于原路基斷面良好，存在輕度的縱向、橫向疲勞裂縫及局部輕度松散病害的處理。這類(lèi)病害路基路面往往存在輕微滲水情況，在霧封層處理前相關(guān)施工人員應(yīng)對(duì)裂縫及局部松散位置進(jìn)行預(yù)修補(bǔ)，裂縫可采用嵌縫處理，控制流水侵蝕對(duì)裂縫的侵蝕，最后再進(jìn)行霧封層保護(hù)處理，養(yǎng)護(hù)后可延長(zhǎng)2～4年的使用壽命。

除以上常用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法外，還可以根據(jù)路基路面病害養(yǎng)護(hù)需求選擇再生劑養(yǎng)護(hù)、熱修補(bǔ)處理、碎石封層、稀漿封層、微表處技術(shù)、罩面技術(shù)等預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和病害處置方法[5]。

6 結(jié)語(yǔ)

公路路基路面病害類(lèi)型較多，形成原因較為復(fù)雜。在進(jìn)行公路路基路面病害檢測(cè)時(shí)，相關(guān)施工人員應(yīng)該根據(jù)病害類(lèi)型選擇合適的檢測(cè)方法及檢測(cè)技術(shù)精準(zhǔn)識(shí)別病害。同時(shí)，對(duì)于病害的預(yù)防養(yǎng)護(hù)工作，要依據(jù)病害檢測(cè)結(jié)果及其原因分析提供具體的處置對(duì)策；在公路路基路面的病害處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合病害原因做好病害發(fā)展控制及全面預(yù)防工作，并在處理好病害后做好封層處理，以延長(zhǎng)路基路面的使用壽命，降低公路路基路面養(yǎng)護(hù)的綜合成本。