市政路面改造工程病害分析及處治建議

陳艷芬 李銘

摘要：文章分析了我國當(dāng)前舊瀝青混凝土路面存在的路面病害及形成原因，并結(jié)合廣西百色市中山路舊路改造工程項目，采用美國PCI評價模型對路面損壞情況進(jìn)行全面評估，同時運用激光路面平整度檢測系統(tǒng)及落錘式彎沉儀對路面損害情況進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)該路面主要存在網(wǎng)裂、碎裂、沉陷、修補破損等病害，并提出了后期改造技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：舊瀝青混凝土路面;病害;路面改造;PCI評價模型

0 引言

為滿足國家經(jīng)濟(jì)水平高速發(fā)展的需要，近些年我國公路建設(shè)全面展開并取得了輝煌成績。但隨著城市道路的交通量和車輛軸載飛速增長，對公路質(zhì)量提出了更高的要求：一方面，原有市政道路因城市快速發(fā)展已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足正常交通量要求;另一方面，許多城市道路在運營期間缺乏日常維護(hù)管理，在惡劣天氣和荷載反復(fù)作用下，行車路面出現(xiàn)裂縫、沉陷、車轍、坑槽等諸多病害，影響城市美觀，嚴(yán)重降低日常行車舒適性，影響日常通行量，且易引發(fā)交通事故[1-2]。在這種背景下，當(dāng)前國內(nèi)城市正如火如荼地進(jìn)行城市舊路改造工作，常規(guī)復(fù)合路面和新建復(fù)合式路面等舊路改造技術(shù)在各大城市廣泛推行[3-4]。

進(jìn)行舊路改造前需要對原有路面病害及質(zhì)量情況進(jìn)行全面調(diào)查和質(zhì)量評估，并根據(jù)調(diào)查和檢測結(jié)果制定經(jīng)濟(jì)合理的改造方案，這對檢測工作提出了更高的要求。路面路況調(diào)查與評價的目的是全面掌握路面的使用狀況，分析路面產(chǎn)生病害的原因，研究其變化規(guī)律，擬定處治方案，為道路養(yǎng)護(hù)管理部門制定資金需求和資金分配計劃、制定道路養(yǎng)護(hù)工作計劃，確定大、中、小修及保養(yǎng)對策和方案提供依據(jù)[5]。本文以廣西百色市中山路舊路改造為工程依托，采用美國PCI（PavementConditionIndex）評價模型[6-7]對路面損壞情況進(jìn)行全面評估，同時運用激光路面平整度檢測系統(tǒng)及落錘式彎沉儀，對舊瀝青混凝土路面質(zhì)量進(jìn)行全面調(diào)查和檢測，結(jié)合檢測結(jié)果給出相應(yīng)處治建議，為其它相關(guān)市政舊路改造工程提供相參考借鑒。

1 工程概況

1.1 實體項目介紹

中山路是百色市市區(qū)一條貫穿東西的主干道，東面連接中山橋、西面連接百林大橋，是車輛進(jìn)出城區(qū)的主要道路，同時還是南北向車流匯流集中的主要道路。中山路途經(jīng)學(xué)校、醫(yī)院、商業(yè)中心、部隊等，是一條重要城市道路，對提升百色市的城市形象起到重要作用。本次檢測道路現(xiàn)狀為瀝青混凝土路面，道路等級為城市次干路，地理位置如圖1所示

1.2 路面病害情況

通過對百色市中山路進(jìn)行路況調(diào)查，匯總瀝青混凝土路面病害情況如圖2所示：

從路面拍攝情況可知，舊路面主要存在坑槽、線裂、沉陷、碎裂、修補破損和剝落等病害。通常認(rèn)為當(dāng)?shù)貧鉁氐慕惶孀兓爱?dāng)?shù)匦熊嚭奢d因素及二者的聯(lián)合作用是導(dǎo)致路面裂縫和沉陷等病害出現(xiàn)的主因。對于氣候濕潤的地區(qū)，濕度因素也將為路面裂縫和沉陷的產(chǎn)生創(chuàng)造條件[6]，而百色市受亞熱帶季風(fēng)氣候影響，光熱充沛，雨熱同季，夏長冬短，受大氣干濕交替影響顯著，為路面病害的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。

2 路面檢測結(jié)果及分析

為徹底對路面進(jìn)行改造，采用路面損壞PCI等級評價、車轍試驗和結(jié)構(gòu)強度等檢測試驗方法，對百色市中山路舊瀝青混凝土路面進(jìn)行了全面系統(tǒng)地檢測，為路面改造工程的方案設(shè)計提供科學(xué)決策的依據(jù)。

2.1 路面損壞狀況PCI等級評價

路面損壞一般用路面損壞狀況指數(shù)（PCI）評價模型，該方法能充分考慮不同損壞的評分及重復(fù)性損害所帶來的影響，對整體損壞程度進(jìn)行精準(zhǔn)和有效計算。根據(jù)路段狀況調(diào)查得出的病害類型、輕重程度和密度數(shù)據(jù)，按照規(guī)范計算出PCI。

路面損壞狀況指數(shù)（PCI）：

式中：PCI為路面狀況指數(shù)，取值范圍0～100（數(shù)值小于0時，PCI=0）;n為單類損壞類型數(shù)，對瀝青路面，n=4，對應(yīng)裂縫類、變形類、松散類和其它類;m為某單類損壞所包含的單項損壞類型數(shù)，對瀝青路面的裂縫類損壞，m=3，分別對應(yīng)線裂、網(wǎng)裂和碎裂，其它依次類推;DPij為第i單類損壞中的第j單項損壞類型的單項扣分值;Wij為第i單類損壞中的第j單項損壞類型的權(quán)重。相關(guān)技術(shù)指標(biāo)參考應(yīng)按《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》[8]（CJJ36-2006）進(jìn)行。路面損壞狀況PCI等級評價及病害數(shù)量見表1。

從表1可知，百色市中山路舊瀝青混凝土路面損壞狀況PCI指數(shù)在71～85范圍內(nèi)，按評價等級可劃分為B級。前期路況調(diào)查發(fā)現(xiàn)其主要路面病害為網(wǎng)裂、碎裂、沉陷和修補破損等病害，各種面積分別達(dá)：153m2、290m2、52m2、324m2。

2.2 路面彎沉試驗

采用落錘式彎沉儀FWD[9]對百色市中山路進(jìn)行路面動態(tài)彎沉測定。測試工作原理如圖3所示，路面彎沉分布如圖4所示。

從圖4可知，本次彎沉檢測的單元分段中彎沉最大值為294.7（0.01mm），最小值為4.0（0.01mm），彎沉代表值在88.2（0.01mm）～214.2（0.01mm）之間，整個檢測路段彎沉值變異較大。除K0+820～K1+140右幅2車道彎沉代表值<100（0.01mm）外，其他檢測路段彎沉代表值均>100（0.01mm），局部路段甚至>200（0.01mm）。左幅1車道路面平均彎沉值為82.8（0.01mm）;左幅2車道路面平均彎沉值為69.2（0.01mm）;右幅1車道路面平均彎沉值為82.0（0.01mm）;右幅2車道路面平均彎沉值為80.1（0.01mm）。

從以上數(shù)據(jù)分析可知，該舊瀝青混凝土路面的平均彎沉值偏大，反映出左右兩側(cè)車道的彎沉出現(xiàn)明顯的差異性。差異性沉降極易引起相應(yīng)位置出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，當(dāng)集中剪應(yīng)力超過瀝青混凝土加鋪層的抗剪強度時，造成反射裂縫的出現(xiàn)。隨溫度應(yīng)力和行車荷載的反復(fù)作用，板縫處過大豎向位移引起較高水平的應(yīng)力集中，使瀝青面層過早地疲勞開裂，加劇路面損壞程度[9-10]。

2.3 路面平整度檢測

采用激光路面平整度檢測系統(tǒng)對百色市中山路舊瀝青混凝土路面平整度狀況進(jìn)行現(xiàn)場檢測，繪制平整度等級分布圖如下頁圖5所示。

由圖5可知，整個路段平整度較差，D級占有比例較大，A、B級占有比例不大，其中右幅2車道和左幅2車道D級占有比例達(dá)到50%。在常年交通荷載反復(fù)作用下，加上百色地區(qū)干濕交替的氣候條件使得路面出現(xiàn)不同程度車轍和沉陷，而雨期雨水聚集，使得路面病害加劇，中期修補路面與周邊路面易產(chǎn)生不均勻沉降，使得路面平整度進(jìn)一步變差。

3 結(jié)語

（1）從路面損壞情況PCI評價指標(biāo)可知，百色中山路舊瀝青混凝土路面普遍存在網(wǎng)裂、碎裂、沉陷和修補破損等病害。對于該路面的改造，建議在進(jìn)行罩面工程加鋪時，對裂縫類病害視具體情況進(jìn)行灌縫、修補坑槽或進(jìn)行銑刨清除等處理，必要時采取防裂措施后再加鋪瀝青層。綜合考慮道路的交通和環(huán)境影響因素，建議采用高質(zhì)量、高黏度瀝青，以提高瀝青混合料的使用性能。

（2）針對舊瀝青混凝土路面平整度差、平均彎沉值較大的情況，建議在路面改造施工過程中嚴(yán)格控制施工工藝，保證每一個結(jié)構(gòu)層厚度均勻、表面平整，同時對路面強度不足的路段進(jìn)行補強，以滿足交通荷載對路面承載能力的要求。

（3）百色市位于亞熱帶季風(fēng)氣候分布區(qū)，受大氣干濕交替影響顯著，建議在路面維修改造過程中加強路面排水設(shè)施建設(shè)，路面加鋪后應(yīng)相應(yīng)地提高排水口標(biāo)高，在道路使用過程中要加強日常養(yǎng)護(hù)，確保路面排水通暢，以減少水對路基路面的影響。

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