路面病害分析方法在養(yǎng)護(hù)工作中的綜合應(yīng)用

余泳亮

(上海東海大橋管理有限公司 ，上海市 201308)

0 引言

隨著我國(guó)高等級(jí)道路交通量的日益增加，道路路面正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。目前，很多瀝青混凝土路面均表現(xiàn)出不同程度的早期破壞[1]。瀝青混凝土路面最常見(jiàn)的病害現(xiàn)象有[2]：裂縫、水破壞、松散、推移等，不僅嚴(yán)重影響著道路的通行能力，而且嚴(yán)重地威脅著交通安全[3]。因此，路面病害的防治任務(wù)是公路養(yǎng)護(hù)工作中的重點(diǎn)[4]。而對(duì)路面病害的“診斷”，則是“治療”病害的關(guān)鍵[5]。本文針對(duì)海堤段瀝青混凝土路面發(fā)生的路面病害情況，以監(jiān)測(cè)、測(cè)量、無(wú)損探傷等非破損勘查技術(shù)為手段，根據(jù)長(zhǎng)期跟蹤記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出了路面病害發(fā)生的原因、病害的程度，得出了可信的結(jié)論。

1 工程概況

東海大橋海堤段路面為瀝青混凝土路面。海堤工程樁號(hào)從 K27+940 至 K29+160，總長(zhǎng) 1 220 m。海堤結(jié)構(gòu)采用拋石斜坡式結(jié)構(gòu)，地基加固方案采用塑料排水板堆載預(yù)壓排水固結(jié)法，海堤與兩島連接區(qū)域地基采用清淤拋石置換法。路基采用強(qiáng)夯法加固。道路面層結(jié)構(gòu)由下至上為 300 mm 厚級(jí)配碎石、300 mm 厚水泥穩(wěn)定碎石、玻纖格柵層、80 mm 厚 AC-25、60 mm 厚 AC-16。根據(jù) 2008年5月沉降監(jiān)測(cè)成果看，路面后期沉降依然存在。

2 路面觀測(cè)數(shù)據(jù)分析

2006年12月，發(fā)現(xiàn)海堤段瀝青路面存在較多橫、縱向裂縫。在 2008年5月的觀測(cè)中，裂縫存在不同程度的發(fā)展延伸且分布較為集中，如圖1所示。最大裂縫寬度 1～2cm，局部橫、縱向裂縫的縫隙有高差現(xiàn)象，且 B 線側(cè)石與路面產(chǎn)生分離裂縫。同時(shí)，經(jīng)對(duì)海堤結(jié)構(gòu)及周邊情況進(jìn)行檢查，并未在海堤結(jié)構(gòu)處發(fā)現(xiàn)明顯裂縫。

圖1 2007年3月以后裂縫發(fā)展速率曲線圖

2006年11月至 2008年5月間對(duì)裂縫進(jìn)行了跟蹤觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)裂縫呈持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)，但裂縫發(fā)展速率有明顯收斂跡象。如圖1所示，2007年3月份裂縫發(fā)展達(dá)到最大速率,3月份至 9月份出現(xiàn)迅速收斂。

3 路面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

路面監(jiān)測(cè)區(qū)域從 K27+579(PM459)至 K29+387.929(PM463),海堤段區(qū)域?yàn)?K27+940 至 K29+160。

圖2為海堤段沉降監(jiān)測(cè)曲線圖。如圖2所示，沉降累計(jì)值較大區(qū)域主要分布在 K28+179（T11 監(jiān)測(cè)點(diǎn)）至 K28+728（T20 監(jiān)測(cè)點(diǎn)）。此區(qū)域 2006年11月1日至 2007年12月28日路面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，最大沉降量為 26.12 cm（監(jiān)測(cè)點(diǎn) T13），平均沉降量19 cm。2007年12月28日至 2008年5月22日路面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，最大沉降量為 6.18 cm（監(jiān)測(cè)點(diǎn)T13），平均沉降量 4.7cm。

對(duì)沉降量較大的 T11 至 T20 共 10 個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行沉降速率分析，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位共有 3 個(gè)沉降監(jiān)測(cè)值，構(gòu)成一個(gè)沉降監(jiān)測(cè)斷面，各斷面上 1號(hào)點(diǎn)位沉降速率曲線如圖3所示。其中,2007年3月沉降速率達(dá)到最大,3月至 6月出現(xiàn)迅速收斂,2007年6月至 2008年1月速率有回升，2008年3月至 2008年5月又是一個(gè)迅速收斂情況。

圖2 海堤段沉降監(jiān)測(cè)曲線圖

圖3 各斷面上 1 號(hào)點(diǎn)位沉降速率曲線圖

T11 至 T20 沉降監(jiān)測(cè)斷面中，選取沉降較為明顯的 T11、T13 和 T20 沉降監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的 3 個(gè)點(diǎn)位中，1 號(hào)點(diǎn)位的沉降量明顯大于 4 號(hào)點(diǎn)位沉降量，即海堤段路面南側(cè)沉降量大于北側(cè)沉降量，橫斷面存在差異沉降。其中T11 沉降監(jiān)測(cè)斷面的 3 個(gè)點(diǎn)位沉降量如圖4所示。

圖4 T11 斷面沉降監(jiān)測(cè)值曲線圖

4 裂縫觀測(cè)與沉降監(jiān)測(cè)比對(duì)分析

根據(jù)裂縫觀測(cè)值與沉降觀測(cè)值的比對(duì)，說(shuō)明海堤段路面沉降的過(guò)程也是裂縫產(chǎn)生的過(guò)程，從裂縫與沉降發(fā)展的速率來(lái)看，兩者的時(shí)間關(guān)聯(lián)比較明顯，沉降速率較大時(shí)，裂縫的發(fā)展速率也較大，反之亦然。從裂縫和沉降數(shù)據(jù)可以看出，2007年3月裂縫發(fā)展速率和沉降速率均達(dá)峰值，隨后迅速收斂。經(jīng)查看海堤建成后外部環(huán)境后發(fā)現(xiàn)，這是由于 2007年3月海堤南側(cè)扭王石進(jìn)行了集中吊運(yùn)引起。

另外，根據(jù)裂縫統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，橫向裂縫與縱向裂縫并存，縱向裂縫最長(zhǎng)已達(dá) 80 m，說(shuō)明在海堤段瀝青路面橫斷面產(chǎn)生差異沉降造成橫向裂縫的同時(shí)，路面伴隨發(fā)生了滑移，由 A、B 線路面邊緣與側(cè)石間存在的縫隙情況表明路面?zhèn)认蛭灰撇簧儆? cm。

5 無(wú)損探測(cè)情況分析

為進(jìn)一步查明海堤段道路路基的破壞情況，且避免封閉交通對(duì)道路通行造成影響，采用地球物理方法對(duì)沉降較大區(qū)域裂縫進(jìn)行探查，為了解道路基本情況及后期修整措施提供了依據(jù)。檢測(cè)選取海堤段 PM28+179 至 PM28+728 區(qū)域?yàn)r青路面進(jìn)行了抽樣檢測(cè)，選取的裂縫為橫縱裂縫各一條，每條裂縫探測(cè)一個(gè)斷面。

圖5、圖6為探測(cè)結(jié)果圖示，從中可以看出裂縫所處海堤段路面面層結(jié)構(gòu)基本連續(xù),無(wú)可見(jiàn)斷裂現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)層之間雷達(dá)反射線型較為清晰，無(wú)明顯差異沉降跡象,但路基拋石層存在部分輕微擾動(dòng)及下陷情況，但并未直接影響到路面結(jié)構(gòu)層。

6 結(jié)語(yǔ)

圖5 探測(cè)與結(jié)果圖示（一）

圖6 探測(cè)與結(jié)果圖示（二）

通過(guò)以上分析可以看出，海堤段瀝青道路路基發(fā)生沉降并產(chǎn)生側(cè)向位移是路面產(chǎn)生裂縫的主要原因。瀝青路面無(wú)明顯差異沉降跡象,但路基拋石層存在部分輕微擾動(dòng)及下陷情況。

路面的跟蹤測(cè)量、監(jiān)測(cè)是評(píng)判路面的直觀方式，合理的數(shù)據(jù)對(duì)比、分析能使路面各階段病害突變以數(shù)理形式表現(xiàn)出來(lái)，為查找病因提供了有效的手段。無(wú)損探測(cè)技術(shù)應(yīng)用于道路檢測(cè)目前還未廣泛采用，但其非開(kāi)挖的方式普查道路路基破壞情況，是其它查勘方式不能實(shí)現(xiàn)的。此方式為道路的局部補(bǔ)強(qiáng)提供了依據(jù)，如配合彎沉測(cè)試數(shù)據(jù)，則能起到更好的效果。

[1] 沙慶林.高速公路瀝青混凝土路面的早期破壞[J].公路,2004,(11):76-82.

[2] 郭永祥.半剛性基層瀝青混凝土路面病害分析與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2012.

[3] 胡江碧，費(fèi)雪良，劉小明，孫東銀.路面運(yùn)營(yíng)安全性評(píng)價(jià)模型[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，(7).