淺析市政道路瀝青混凝土路面病害及檢測(cè)技術(shù)

樊祥龍，馬順芳

（1.四川四正建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，四川 成都 610200；2.四川鐵道職業(yè)學(xué)院，四川 成都 610097）

隨著道路施工技術(shù)不斷進(jìn)步，城市道路路面質(zhì)量也在不斷提高，但由于交通量不斷增加，設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量參差不齊，路面也逐漸呈現(xiàn)出各種病害，為避免路面病害問題影響道路正常運(yùn)行，需加強(qiáng)對(duì)路面工程的維修養(yǎng)護(hù)處理[1]。及時(shí)認(rèn)識(shí)到路面病害程度是進(jìn)行道路養(yǎng)護(hù)的依據(jù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行路面調(diào)查可以及時(shí)反饋道路的使用狀況。本文以成都市某段路面情況為例進(jìn)行了路面病害類型及檢測(cè)技術(shù)的分析。

1 市政瀝青混凝土路面常見病害及成因分析

1.1 裂縫

裂縫是瀝青混凝土路面最常見的一種病害，直接威脅到道路的使用壽命[2]。根據(jù)形成原因?qū)⒘芽p大致分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫。荷載性裂縫主要因行車荷載作用而產(chǎn)生，非荷載裂縫主要以溫度裂縫為主，還包括由于施工工藝不當(dāng)或者選擇使用不合格材料產(chǎn)生的裂縫，這2 種裂縫常以橫向裂縫、縱向裂縫和網(wǎng)裂的形式表現(xiàn)出來(lái)。

1.1.1 橫向裂縫

橫向裂縫表現(xiàn)為與線路中線基本垂直，線寬不一。產(chǎn)生的原因主要有：①半剛性積層材料失水收縮、低溫收縮裂縫反射到路面[3]；②瀝青混凝土溫縮引發(fā)的收縮變形，材料或施工質(zhì)量等原因致使瀝青混凝土面層溫度收縮或溫度疲勞應(yīng)力大于瀝青混凝土的抗拉強(qiáng)度，長(zhǎng)生橫向裂縫；③構(gòu)造物與路基、地基間的差異沉降引發(fā)基層開裂從而產(chǎn)生行車橫向裂縫。

1.1.2 縱向裂縫

縱向裂縫表現(xiàn)為與線路中線基本平行?？v向裂縫的產(chǎn)生原因如下：①地基因素。道路經(jīng)過(guò)的地基情況復(fù)雜、土質(zhì)不一、含水量偏高等原因造成地基承受力不一，從而形成不均勻沉降，產(chǎn)生縱向裂縫。②施工因素。施工時(shí)混合料攤鋪中縱向接縫質(zhì)量不滿足要求[3]或者用料不足等原因?qū)е驴v向裂縫出現(xiàn)。③其他原因。在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中行車道超載等情況也會(huì)造成路面縱向裂縫的產(chǎn)生。

1.1.3 網(wǎng)裂

網(wǎng)裂主要表現(xiàn)為在路面上呈現(xiàn)出一片相互交錯(cuò)的裂縫將路面分割成形似網(wǎng)狀或龜紋狀的銳角多邊形小塊。網(wǎng)裂產(chǎn)生的原因如下：①施工質(zhì)量。在施工過(guò)程中使用了不符合要求的原材料或者施工不均勻等造成路面強(qiáng)度不足，在承受車輛荷載或溫度荷載后產(chǎn)生網(wǎng)裂。②管養(yǎng)因素。在道路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中超載車輛長(zhǎng)期通過(guò)或者產(chǎn)生橫向裂縫后不及時(shí)封填也將產(chǎn)生網(wǎng)裂，從而降低路面的使用壽命。

1.2 車轍

車轍是在道路橫斷面上由于車輛輪胎反復(fù)作用而產(chǎn)生的一種路面沉陷現(xiàn)象，是瀝青混凝土路面特有的一種破壞形式，表現(xiàn)為沿行車軌跡產(chǎn)生縱向的帶狀凹槽，嚴(yán)重時(shí)車轍兩側(cè)出現(xiàn)隆起變形，在市政道路中，路口停車線處和公交車站處是車轍病害的多發(fā)部位[4]。車轍通常分為結(jié)構(gòu)性車轍、流動(dòng)性車轍、磨損性車轍和壓實(shí)不足引起的車轍，產(chǎn)生的原因主要有內(nèi)因、外因和其他因素。內(nèi)因主要涉及所選擇的瀝青材料的類型及用量，以及混合料的級(jí)配等，外因涉及道路的交通條件及氣候條件，其他因素主要指路面結(jié)構(gòu)層的基層及施工質(zhì)量等[5]。

1.3 坑凼、沉陷

坑凼是裂縫演變而來(lái)的，通常表現(xiàn)為在某一路段的凹陷。水和機(jī)動(dòng)車的油是產(chǎn)生坑凼的主要原因。瀝青混凝土具有耐水性差的特點(diǎn)，路面積水或降雨等原因造成水滲入基層，降低基層的承載力從而產(chǎn)生裂紋，不斷發(fā)展將形成坑凼；機(jī)動(dòng)車的油流至路面將滲入基層，降低基層的致密性，導(dǎo)致材料松散，在長(zhǎng)期交通荷載作用下形成坑凼。

1.4 泛油

瀝青混合料中的瀝青在天氣炎熱時(shí)向上遷移到路面表面，而在溫度降低時(shí)又不可逆流，瀝青積聚在路面表面形成一層有光澤的瀝青膜現(xiàn)象稱為泛油。

泛油將導(dǎo)致路面與車輛摩擦力下降，影響行車安全，并且瀝青溢出路面后，下層瀝青減少，會(huì)導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層破壞，影響路面使用壽命[6]。泛油產(chǎn)生的原因如下：①氣候原因。瀝青混凝土路面因?yàn)闅夂蚣敖邓虺霈F(xiàn)熱脹冷縮，導(dǎo)致瀝青的粘合力下降。瀝青空隙被水填充導(dǎo)致瀝青面層結(jié)構(gòu)空襲無(wú)法容納而溢出路面。②材料原因。瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)不合理，瀝青用量過(guò)多。③荷載原因。已出現(xiàn)泛油的路面在車輛的反復(fù)碾壓作用下，會(huì)加重泛油病害。

2 瀝青混凝土路面調(diào)查技術(shù)

2.1 工程概況

某城市道路路段長(zhǎng)920 m，按城市主干道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)車速為60 km/h，采用瀝青混凝土路面，標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100，路面結(jié)構(gòu)層為4 cm 改性瀝青（SMA-10）+6 cm 改性瀝青（AC-20C）+6 cm 普通瀝青（AC-20C）+40 cm 水泥穩(wěn)定隨時(shí)基層+20 cm 級(jí)配碎石基層+砂礫石。

2.2 路面檢測(cè)技術(shù)

為順利完成路面檢測(cè)，在前期做了現(xiàn)場(chǎng)踏勘、查閱原道路的竣工資料等工作?，F(xiàn)場(chǎng)踏勘是為了掌握項(xiàng)目的基本情況，查閱竣工資料是為了收集分析道路原設(shè)計(jì)參數(shù)和施工資料，為路面檢測(cè)實(shí)施提供依據(jù)。根據(jù)前期分析確定了本項(xiàng)目的調(diào)查內(nèi)容為路面行駛質(zhì)量、路面損壞狀況、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、路面抗滑性能檢測(cè)、綜合評(píng)價(jià)及檢查井調(diào)查。

2.2.1 路面行駛質(zhì)量調(diào)查

本項(xiàng)內(nèi)容的檢測(cè)指標(biāo)為路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI 和國(guó)際平整度指數(shù)IRI，路面平整度及行駛質(zhì)量主要與道路破損狀況、道路施工工藝相關(guān)，其結(jié)果直接影響行車安全性、行車舒適度。按CJJ 36—2016《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，瀝青路面行駛質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)根據(jù)RQI、IRI 或平整度標(biāo)準(zhǔn)差，將城鎮(zhèn)道路路面行駛質(zhì)量分為A、B、C、D 這4 個(gè)等級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)參照CJJ 36—2016《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于瀝青路面和水泥混凝土路面行駛質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。采用LIPRES-2 g 車載式路面激光平整度及構(gòu)造深度儀（雙激光）進(jìn)行檢測(cè)。

通過(guò)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)CJJ 36—2016《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，從平整度檢測(cè)情況來(lái)看，該道路的平整度狀況良好：A 級(jí)占58.7%、B 級(jí)占28.7%、C 級(jí)占12.6%、D 級(jí)占0%；從行駛質(zhì)量指數(shù)檢測(cè)情況來(lái)看，路面行駛質(zhì)量RQI 為3.77，該道路行駛舒適性實(shí)際較好，2 個(gè)檢測(cè)單元評(píng)定等級(jí)均為A 級(jí)，總體評(píng)定為A 級(jí)。

2.2.2 路面損壞狀況檢測(cè)

本項(xiàng)目檢測(cè)指標(biāo)為路面狀況指數(shù)PQI 及車行道完好率，根據(jù)規(guī)范將道路路面損壞狀況分為A、B、C、D 這4 個(gè)等級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)為A 級(jí)時(shí)，快速路PQI 為[90，100]，主干路和次干路PQI 為[85，100]，支路PQI 為[80，100]；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為B 級(jí)時(shí)，快速路PQI 為[75，90），主干路和次干路PQI 為[70，85），支路PQI 為[65，80）；標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)為C 級(jí)時(shí)，快速路PQI 為[65，75），主干路和次干路PQI 為[60，70），支路PQI 為[60，65）；標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)為D 級(jí)時(shí)，快速路PQI 為[0，65），主干路和次干路PQI 為[0，60），支路PQI 為[0，60）。PCI 計(jì)算過(guò)程較復(fù)雜，本文不介紹。

車行道養(yǎng)護(hù)狀況的檢查評(píng)定應(yīng)將所調(diào)查車行道單元破損狀況進(jìn)行記錄，按照式（1）計(jì)算車行道完好率：

式（1）中：CL為車行道完好率，%；F1為檢查單元車行道總面積，m2；F1i為檢查單元車行道各類破損的實(shí)際面積，m2；Ki為車行道各類破損換算系數(shù)。

車行道瀝青路面檢查面積為32 830 m2，其中裂縫面積為1.52 m2，坑槽面積為3.16 m2，換算破損面積為10.24 m2，完好率CL=99.97%，評(píng)定等級(jí)為優(yōu)。從本次路面損壞檢測(cè)情況來(lái)看，該道路瀝青路面損壞狀況較好，損壞類型主要包括線裂、坑槽等，其中以線裂破壞較多。車行道2 個(gè)檢測(cè)單元均為A 級(jí)，總體路面狀況評(píng)價(jià)等級(jí)為A 級(jí)。

2.2.3 路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)

路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是道路技術(shù)性能的重要參數(shù)之一，相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)為路表回彈彎沉值。 采用Dynatest8000、JSTRI-FWD-2000/TM 型落錘式彎沉儀檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，每車道按1 處/20 m 進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)測(cè)路面彎沉的大小取決于路基及道路結(jié)構(gòu)層的整體強(qiáng)度和厚度，通過(guò)這些測(cè)值能夠表明路面強(qiáng)度的狀況及相對(duì)差異，反映出結(jié)構(gòu)層位病害的弱點(diǎn)。

利用落錘式彎沉儀檢測(cè)的最大優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。對(duì)于瀝青路面，利用彎沉儀可自動(dòng)測(cè)量并記錄溫度，同時(shí)根據(jù)瀝青層厚度和檢測(cè)前5 d 平均氣溫計(jì)算溫度修正系數(shù)。

各檢測(cè)單元按測(cè)點(diǎn)平均值及標(biāo)準(zhǔn)差（S）計(jì)算彎沉值，即：

式（2）中：Lr為彎沉代表值，0.01 mm；L為實(shí)測(cè)彎沉的平均值；β為目標(biāo)可靠指標(biāo)；S為標(biāo)準(zhǔn)差；K1為濕度影響系數(shù)，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定；K3為溫度影響系數(shù)，路基頂面彎沉測(cè)定時(shí)取1。

路表彎沉測(cè)定時(shí)根據(jù)式（3）確定：

式（3）中：E0為平衡濕度狀態(tài)下路基頂面回彈模量，MPa；Hm為瀝青結(jié)合料類材料層厚度，mm；T為彎沉測(cè)定時(shí)瀝青結(jié)合料類材料層中點(diǎn)實(shí)測(cè)或預(yù)估溫度，℃。

本次所檢測(cè)的道路均為城市主干道，目標(biāo)可靠指標(biāo)β值參照一級(jí)公路取1.28。瀝青路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)應(yīng)根據(jù)瀝青路面路表回彈彎沉值，將不同基層類型和交通量等級(jí)的瀝青路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分為足夠、臨界和不足3 個(gè)等級(jí)，相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合CJJ 36—2016《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，交通量等級(jí)分為特重（AADT＞20 000）、重（10 000＜AADT＜20 000）、中（5 000＜AADT＜120 000）、輕（2 000＜AADT＜5 000）、很輕（AADT＜2 000）5 個(gè)等級(jí)，其中，AADT為年平均日交通量。

本次檢測(cè)道路路面總體構(gòu)層承載力代表彎沉值為17.3（0.01 mm），左幅為17.1（0.01 mm），右幅為17.4（0.01 mm）。該段瀝青路面彎沉值超出特異值上限點(diǎn)數(shù)共有10 點(diǎn)，區(qū)間范圍為（23.1～30.9）（0.01 mm），從分布來(lái)看較分散，個(gè)別點(diǎn)位彎沉較大主要存在于左幅⑤車道和右幅②車道及非機(jī)動(dòng)車道，原因在于重車反復(fù)作用下與施工過(guò)程存在薄弱點(diǎn)位。路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)需結(jié)合路表回彈彎沉值和交通量等級(jí)共同確定，該路交通量等級(jí)在“特重” 等級(jí)時(shí)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)：交通量等級(jí)為“特重”等級(jí)時(shí)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)等級(jí)為“足夠”。

3 路面抗滑性能檢測(cè)

雨天道路濕滑是發(fā)生道路交通事故的重要原因，所以路面抗滑能力成為保證道路行車安全的重要指標(biāo)。根據(jù)CJJ 36—2016《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，瀝青路面抗滑能力評(píng)價(jià)以橫向力系數(shù)（SFC）表示。根據(jù)SFC，可將瀝青路面抗滑能力分為A、B、C 和D 四個(gè)等級(jí)。

檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)：本次檢測(cè)總體檢測(cè)點(diǎn)數(shù)741 個(gè)，SFC 平均值為64.91，SFC 標(biāo)準(zhǔn)差為13.71，變異系數(shù)為21.12，保證率為95%，SFC 代表值為64.08，抗滑能力評(píng)定等級(jí)為A。該路段構(gòu)造深度TD平均值為0.08 mm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.09 mm。

路面抗滑能力綜述：從本次路面抗滑能力檢測(cè)情況來(lái)看，根據(jù)CJJ 36—2016《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，該道路路面抗滑能力為良好，整體評(píng)定為A 級(jí)。

參考JTG D50—2017《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，當(dāng)年平均降雨量大于1 000 mm 時(shí)，瀝青路面的構(gòu)造深度應(yīng)大于等于0.55 mm；當(dāng)年平均降雨量為500～1 000 mm 時(shí)，瀝青路面的構(gòu)造深度應(yīng)大于等于0.50 mm；當(dāng)年平均降雨量為250～500 mm 時(shí)，瀝青路面的構(gòu)造深度應(yīng)大于等于0.45 mm。成都市年平均降雨量為976 mm，接近1 000 mm 標(biāo)準(zhǔn)。從本次檢測(cè)及調(diào)查情況來(lái)看，該道路路面構(gòu)造深度均大于等于0.45 mm，抗滑能力能滿足要求。

4 綜合評(píng)價(jià)

4.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)CJJ 36—2016《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，通過(guò)瀝青路面的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（PQI），將道路狀況分為A、B、C、D 這4 個(gè)等級(jí)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。

4.2 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

經(jīng)過(guò)檢測(cè)計(jì)算K0+000～K0+920 左幅行駛質(zhì)量指數(shù)RQI=3.82，路面狀況指數(shù)PCI=98.0，綜合評(píng)價(jià)指數(shù)PQI=85.12，綜合評(píng)價(jià)等級(jí)A；右幅行駛質(zhì)量指數(shù)RQI=3.73，路面狀況指數(shù)PCI=91.74，綜合評(píng)價(jià)指數(shù)PQI=81.46，綜合評(píng)價(jià)等級(jí)B；總體行駛質(zhì)量指數(shù)RQI=3.77，路面狀況指數(shù)PCI=95.6，綜合評(píng)價(jià)指數(shù)PQI=83.48，綜合評(píng)價(jià)等級(jí)B。

4.3 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)綜述

從本次綜合評(píng)價(jià)指數(shù)評(píng)價(jià)情況來(lái)看，該道路車行道檢測(cè)總體評(píng)定為A 級(jí)。

5 總結(jié)

超流量和超載重車對(duì)道路路面結(jié)構(gòu)的影響比較嚴(yán)重，致使道路局部位置結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，破損反映為線裂、坑槽等。通過(guò)以上分析，該道路的平整度評(píng)價(jià)根據(jù)IRI 和RQI 這2 個(gè)指標(biāo)反映等級(jí)為A；路面損壞狀況從瀝青路面狀況指數(shù)和車行道完好率方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，等級(jí)為A；瀝青路面綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)PQI=8.48，綜合評(píng)價(jià)等級(jí)為B。路面強(qiáng)度從彎沉值角度進(jìn)行評(píng)價(jià)，可知路面強(qiáng)度評(píng)價(jià)等級(jí)為足夠。路面抗滑能力從橫向力系數(shù)SFC 和構(gòu)造深度角度評(píng)價(jià)為A。

6 結(jié)束語(yǔ)

識(shí)別城市道路路面病害，第一時(shí)間確定病害情況和發(fā)生的原因，采用科學(xué)的檢測(cè)手段為道路養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)，便于制定有針對(duì)性的處理方案，保證城市道路質(zhì)量。