路面改造工程中檢測(cè)技術(shù)與質(zhì)量控制研究

馮秋琴

（廣東全科工程檢測(cè)有限公司，廣東 廣州 511453）

0 引言

根據(jù)《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013年—2030年）》的總體規(guī)劃，國(guó)家高速公路網(wǎng)總規(guī)模約13.6 萬(wàn)km，普通國(guó)道網(wǎng)總規(guī)模26.5 萬(wàn)km。截至2021年底，我國(guó)已建成高速公路超過(guò)12 萬(wàn)km，國(guó)道通車(chē)?yán)锍坛^(guò)25 萬(wàn)km，覆蓋縣級(jí)及以上行政區(qū)域和邊境口岸。但早期規(guī)劃建設(shè)與現(xiàn)今狀態(tài)存在一些問(wèn)題，如區(qū)域間道路分布亟待優(yōu)化、城市群及都市圈網(wǎng)絡(luò)化有待提高、路網(wǎng)韌性不夠及安全應(yīng)急能力不強(qiáng)、公路通道能力有待提升、技術(shù)等級(jí)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步優(yōu)化等。目前我國(guó)高等級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)由單一剛性路面結(jié)構(gòu)網(wǎng)向多元化路面結(jié)構(gòu)演變、交通量增大、重荷載多，造成早期損壞較多、安全性和舒適性面臨嚴(yán)重考驗(yàn)，預(yù)計(jì)近年約有14萬(wàn)km 道路須擴(kuò)容改造，為保證道路工程改造的順利推進(jìn)，必須對(duì)舊路面改造的工程質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)。

1 工程概況

該項(xiàng)目始建于1994年，等級(jí)為一級(jí)公路兼城市次干道，2005年進(jìn)行了擴(kuò)建，加鋪瀝青混凝土路面，路基寬度54m，長(zhǎng)度約3km，雙向6 車(chē)道。由于交通量大，沿線工業(yè)園重載車(chē)輛較多，現(xiàn)狀路面存在一定的病害，影響行車(chē)安全性和舒適性，同時(shí)運(yùn)輸能力下降嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐用癯鲂屑爸苓叺貐^(qū)交通網(wǎng)的暢通。設(shè)計(jì)單位委托檢測(cè)單位使用檢測(cè)手段對(duì)路面損壞狀況（PCI）進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)、路面結(jié)構(gòu)層幾何參數(shù)及力學(xué)參數(shù)調(diào)查及評(píng)價(jià)，分析路面病害產(chǎn)生的主要原因，作為設(shè)計(jì)依據(jù)。

1.1 路面損壞狀況

1.1.1 此次勘察采用人工記錄、儀器儀表測(cè)量的方式進(jìn)行，同時(shí)使用數(shù)碼相機(jī)攝像、拍照，全面調(diào)查路面破損數(shù)量、程度及分布情況，并進(jìn)行定性定量地分析。根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）和《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG H10—2009）的有關(guān)規(guī)定。依據(jù)路段破損狀況得到病害類(lèi)型、輕重程度和面積等信息，計(jì)算檢測(cè)路段的路面損壞狀況指數(shù)（PCI）和路面破損率（DR），以此來(lái)確定路面損壞狀況等級(jí)（見(jiàn)表1），并按照路面損壞等級(jí)進(jìn)行路段劃分。以左車(chē)道為例，分路段統(tǒng)計(jì)路面破損狀況調(diào)查與評(píng)定結(jié)果（見(jiàn)表2）。

表1 路面破損狀況等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

表2 舊瀝青混凝土路面破損狀況統(tǒng)計(jì)表（左幅）

1.1.2 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

由此可見(jiàn)，在左幅主路的三個(gè)車(chē)道中，第二車(chē)道的破損率最大，評(píng)定為“次”等級(jí)；第三車(chē)道次之，評(píng)定為“中”等級(jí)；第一車(chē)道的破損率最小，評(píng)定為“良”等級(jí)。造成第二車(chē)道病害最嚴(yán)重的原因是多方面的，主要原因如下。

第一，渠化交通致使第二車(chē)道承擔(dān)了更多的重載和超載車(chē)輛，瀝青罩面層在荷載作用下，板底失穩(wěn)，形成大量的反射裂縫，部分反射裂縫引起瀝青罩面層剝落，在荷載的反復(fù)作用下，輪跡帶處產(chǎn)生車(chē)轍。

第二，道路橫坡不平整引起排水不暢，自路表滲入瀝青面層底的雨水從道路內(nèi)側(cè)滲流至外側(cè)，但由于缺乏路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的排水系統(tǒng)，使層間水沒(méi)有排水通道，無(wú)法及時(shí)排出，最終匯集于第二車(chē)道和第三車(chē)道之間，而第二車(chē)道又以重載交通為主，路面在水和車(chē)輛荷載的共同作用下，出現(xiàn)小面積松散或裂縫等病害，細(xì)小裂縫在雨水及行車(chē)荷載的作用下產(chǎn)生龜裂，由于未能及時(shí)修補(bǔ)或修補(bǔ)效果不佳，發(fā)展為坑槽、塊狀裂縫等嚴(yán)重病害。

1.2 路面結(jié)構(gòu)層幾何參數(shù)和力學(xué)參數(shù)調(diào)查與評(píng)價(jià)

路面結(jié)構(gòu)層幾何參數(shù)和力學(xué)參數(shù)主要包括路面厚度、混凝土芯樣強(qiáng)度、路面承載力彎沉等。路面厚度檢測(cè)一般采用路面現(xiàn)場(chǎng)鉆取芯樣并量測(cè)總厚度的方法進(jìn)行，對(duì)芯樣各結(jié)構(gòu)層的混凝土類(lèi)型進(jìn)行分析，結(jié)合原設(shè)計(jì)、建設(shè)資料，分析判斷不同路段的結(jié)構(gòu)組合形式，為道路維修設(shè)計(jì)提供依據(jù)（見(jiàn)圖1-圖3）。

混凝土芯樣按《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTG 3420—2020）規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，計(jì)算芯樣劈裂強(qiáng)度變異系數(shù)和劈裂強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)道路等級(jí)、相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和交通量等級(jí)規(guī)定，確定水泥混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是否符合最低標(biāo)準(zhǔn)要求，判斷強(qiáng)度的符合性。

路面承載力彎沉檢測(cè)與評(píng)價(jià)使用貝克曼梁對(duì)主線舊瀝青混凝土路面進(jìn)行彎沉檢測(cè)，計(jì)算彎沉代表值和彎沉變異系數(shù)，彎沉值越大則路面抵抗垂直變形的能力越弱，越容易引起破壞，使用壽命越短。

2 材料檢測(cè)的質(zhì)量控制

2.1 加鋪瀝青混凝土面層質(zhì)量控制要點(diǎn)

根據(jù)該項(xiàng)目交通量軸載、公路性質(zhì)、使用要求、路面破損狀況和路面結(jié)構(gòu)形式差異情況，遵循因地制宜，合理選材，方便施工，滿足路面強(qiáng)度、剛度、耐久性、水穩(wěn)性的原則進(jìn)行路面設(shè)計(jì)，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為舊路面上加鋪結(jié)構(gòu)層，主線路行車(chē)道段采用常規(guī)的修復(fù)處治后加鋪瀝青混凝土面層(見(jiàn)表3）。

表3 加鋪瀝青混凝土面層路面結(jié)構(gòu)

2.2 常用原材料技術(shù)指標(biāo)對(duì)工程質(zhì)量的影響

施工前，應(yīng)進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)。主要試驗(yàn)內(nèi)容是現(xiàn)場(chǎng)各種原材料的質(zhì)量檢測(cè)，包括瀝青、石料、礦料等。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混凝土的級(jí)配情況和設(shè)計(jì)級(jí)配的要求進(jìn)行摻配，驗(yàn)證級(jí)配的可行性。以瀝青路面用粗集料、瀝青和礦粉作為重點(diǎn)分析對(duì)象，闡述關(guān)鍵性檢測(cè)技術(shù)指標(biāo)與工程質(zhì)量之間的聯(lián)系。

2.2.1 粗集料在瀝青混凝土中起到骨架和支撐的作用，常規(guī)混凝土用石材檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表4。

表4 瀝青混凝土用粗集料常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)

表4（續(xù)）

2.2.2 瀝青原材的選擇主要從路用性能考慮，根據(jù)不同的性能指標(biāo)對(duì)瀝青原材檢測(cè)參數(shù)及試驗(yàn)過(guò)程中檢測(cè)控制要素的影響進(jìn)行分析（見(jiàn)表5）。

表5 瀝青原材常規(guī)性能指標(biāo)

2.2.3 由于瀝青混凝土的空隙較大，在瀝青混凝土中加入礦粉可以填充空隙，因此礦粉也稱為填料。礦粉和瀝青在一定條件下，可以共同形成瀝青膠漿，使瀝青混凝土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性大幅提高。礦粉含量的多少，常用粉膠比表示，粉膠比大，瀝青混凝土的高溫抗車(chē)轍能力較強(qiáng)，粉膠比小，有利于提高瀝青混凝土的低溫抗裂性（見(jiàn)表6）。

表6 瀝青混凝土用礦粉檢測(cè)指標(biāo)

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行路面改造工程建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)充分應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)，為道路工程設(shè)計(jì)和道路施工質(zhì)量提供有力的依據(jù)，為工程舒適性、安全性、適用性提供保障。試驗(yàn)檢測(cè)是工程建設(shè)中不可缺少的重要步驟，從原材料、半成品、成品的質(zhì)量驗(yàn)收到后期道路使用功能分析和評(píng)價(jià)，都是通過(guò)檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量跟蹤和施工質(zhì)量控制，保證工程的使用效果和壽命，試驗(yàn)檢測(cè)工作能夠及時(shí)反映工程質(zhì)量問(wèn)題，在工程質(zhì)量出現(xiàn)偏差時(shí)，應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析、找出問(wèn)題成因，必要時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)工程質(zhì)量控制提出改進(jìn)意見(jiàn)，為公路改建、設(shè)計(jì)和施工提供更有價(jià)值的信息。