對湖北省中西部農村道路病害的研究

向需文，宋 陽，劉 舉

（武漢理工大學土木工程與建筑學院，武漢 430070）

根據(jù)湖北省道路網規(guī)劃的普通干線公路網規(guī)劃方案［1］，湖北普通國道約9 377km，普通省道約18 740km，普通干線公路網共計約28 117km，其中二級及以上公路16 261km，按照普通國省道基本達到二級公路標準控制，需要實施改擴建11 020km（三、四級公路），需新建公路863km（四級以下和現(xiàn)狀無路）。目前，農村道路建設越來越快，村村通在快速普及，但隨之而來的矛盾越來越明顯，由于公路養(yǎng)護部門形同虛設，建設、管理和養(yǎng)護不協(xié)調，重建設輕管養(yǎng)的問題十分突出，造成了鄉(xiāng)村公路路況不良、各種破損時有發(fā)生和交通不暢的不良后果。

1 調查內容、方法及結果分析

1.1 調查內容

對湖北中西部道路的調查分析采用了抽樣調查法，水泥路有鐘祥游泳館至鐘祥公交、鐘祥古鎮(zhèn)燈至城南大綜合停車場、鐘祥御景園到東方加油站、洪湖市赤衛(wèi)路一巷至沿河西路段、襄陽衛(wèi)東廠、襄陽尹集某公路（編號A1、A2、A3、A4、A5、A6）；瀝青路有鐘祥大廟至永新涂料廠、鐘祥梁橋華怡家店至延山橋、洪湖茅江大道（洪林路至州陵大道段）、襄陽環(huán)山路（編號B1、B2、B3、B4）。水泥路中各條路都存在較多的裂縫、修補，而沉陷較少，瀝青路中各段路裂縫類病害、松散類病害較多，而較為特別的是鐘祥調研的部分瀝青路修補，泛油類病害相對較多，襄陽地區(qū)的變形類病害相對較多。調查內容主要從路面損害情況的表象入手，根據(jù)表觀特征、實測損壞情況結合周邊環(huán)境，了解病害成因。

1.2 研究方法

調查的水泥道路病害有4大類：裂縫類［2］（橫裂、縱裂、板角斷裂）、變形類（沉陷、車轍）、接縫損壞類（接縫料損壞）、表面損害類（坑槽、露骨、修補），調查的瀝青道路病害有4大類：裂縫類［3］（橫裂、縱裂、網裂、龜裂）、松散類（松散、坑槽）、變形類（沉陷、車轍）、其他類（泛油）。對路面的破損面積進行測量記錄后，得出各單類損壞類型中各單項損壞類型的損壞密度，然后按照GJJ 36—2006城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護技術規(guī)范［4］中對路面破損情況評價指標的介紹分析計算。

路面狀況指數(shù)PCI采用百分制，即用100分扣除每一單類損壞類型的扣分值，用得到的最終值作為對路面損壞情況的評價指標。首先由得到的單項損壞密度對應查表得到各單項損壞類型的扣分值，進而得到單類損壞類型的扣分值，各單類扣分值求和即得到總的扣分值，根據(jù)規(guī)范采用公式

其中，PCI為路面狀況指數(shù)，其值只能取0～100，若出現(xiàn)負值，則取0；DPij為每單類病害中單項損害類型的扣分值；i為水泥、瀝青道路病害中4大類病害；j為四大類病害中的每個小類別；ωij為第i單類損壞中的第j單項損壞類型的權重。

計算流程圖如圖1所示。

其中考慮到除A5外的其他道路車流量較大，出于安全考慮只在道路兩側進行測量，實際測量寬度約為道路寬度的一半，故在計算各單項病害的損壞密度時，將其值擴大1倍。

而在計算單類損壞中單項損壞類型的扣分值時利用損壞評價權函數(shù)曲線，權函數(shù)由以下公式計算

其中，ui＝DPi/∑i＝1DPi

1.3 結果分析

經過前文對問題情況的分析和調查方法的探討，計算調查對象水泥、瀝青等路面的損壞狀況指數(shù)，所得結果分別如表1，表2所示，路面損壞狀況評價標準參見表3。

表1 調查的水泥路面損壞狀況指數(shù)（PCI）

表2 調查的瀝青路面損壞狀況指數(shù)（PCI）

表3 路面損壞狀況評價標準

根據(jù)以上分析結果，參照路面狀況評價標準發(fā)現(xiàn)，所調查的A1、A2、A4、A5水泥路路段PCI指數(shù)均介于51～70之間，而A3也近似為50，所調查的水泥路損壞狀況等級幾乎都為中，需要小修或者中修，再結合調查得到的損壞數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)水泥路面的扣分值大多集中在裂縫類病害、表面損害上，所以這兩大類病害是他們重點需要解決的對象。

而所調查的瀝青路中B2、B3、B4PCI指數(shù)均介于51～70之間，B1的PCI指數(shù)僅為46.70，已經算得上差的級別，需要中修或者大修，再結合各單項損壞類型損壞密度以及其扣分值發(fā)現(xiàn)瀝青路面的損害重點在裂縫類損害以及松散類損害。

上述的不論是水泥路面病害還是瀝青路面病害，破損均在于路面的裂縫和表面的一些損壞。實際上［5］湖北地區(qū)四季區(qū)分明顯，夏季時溫度可持續(xù)達40℃以上，而冬季時溫度持續(xù)為－2℃，而且夏季時晝夜溫差也較大，這樣由于溫度的反復變化，溫差在道路中產生持續(xù)的溫度應力，再結合實際的反復行車荷載，很容易將路面拉裂，產生裂縫以及一些表面損壞。

湖北處于長江中下游平原，地勢較為平坦，下部地基也較為均勻，地基經過一番處理后，很少會產生大幅不均勻沉降的問題，故調查的路中變形類病害較少。

2 路面病害成因分析

2.1 水泥路面病害形成的原因

2.1.1 裂縫類病害產生的原因

由于水泥路面的各處質地不均勻且韌性較低，在高溫等環(huán)境條件的影響下、車輛等可變荷載的反復作用下以及施工水平的隨機性下，水泥混凝土路面很難避免裂縫的產生，故裂縫類病害是那幾個地區(qū)中道路病害中尤為常見的［6，7］。

1）縱向裂縫

由于湖北地區(qū)四季分明，還存在梅雨時期，所以降水量較大，經調查發(fā)現(xiàn)，那幾個地區(qū)部分路段排水系統(tǒng)存在一定問題，路堤兩側沒有有效的排水，故設施、路堤兩側就會產生積水，積水除向地基滲透外，還能滲入路堤下部，水又逐步滲透而上，使道路邊緣也變得潮濕，這樣邊緣的強度逐漸降低，而道路中部強度高，使得道路產生橫向不均勻沉降，在行車荷載作用下，久而久之，路面就會出現(xiàn)縱向裂縫。

2）橫向裂縫

經詢問了解調查地區(qū)有幾條水泥路面混凝土澆注后，縫切割較晚，在切縫前混凝土產生了收縮，各處產生了拉應力，而板與基層各處摩擦系數(shù)不等，導致了應力集中的產生，而混凝土抗壓不抗拉，這樣很容易就發(fā)生了斷裂。

還有就是白天與晚上的溫差較大，導致混凝土持續(xù)熱脹冷縮，產生了一定程度的疲勞破壞，故而產生橫向裂縫。

3）破碎板

（1）調查區(qū)域交通情況復雜，路段車流量較大，載重貨車、客車也較多，公路運輸超載嚴重，路面板厚度普遍偏低，基層的強度不足，在反復的車輛荷載作用下，致使板損壞，并逐步發(fā)展擴大形成破碎板。

（2）道路地勢較低，湖北省年降雨量較大，致使地下水位上升，在長期的水浸泡下將路基軟化，導致土基不均勻，在不均勻荷載作用下將強度較為薄弱的部分壓裂，而有的部分保存完整，故在表面形成了破碎板。

2.1.2 表面損壞類病害

在他們的調查區(qū)域內，表面損壞類病害也占據(jù)著主要作用，而在表面損壞類病害中，露骨和坑洞就是出現(xiàn)頻率最高的了，對這兩種病害研究也是他們的重點。通過查閱資料以及對實況的了解，他們總結分析出了該地區(qū)這兩類病害的成因。

1）露骨

露骨是指板塊表面細集料散失、粗集料暴露或表層松疏剝落。

通過分析、了解，把這地區(qū)的露骨原因總結如下：

（1）在修筑這幾條路時，施工單位為了節(jié)約水泥的用量又為了滿足規(guī)定的混凝土的流動性的要求而導致水灰比過大，在施工時有泌水提漿現(xiàn)象，在平板振搗后，砼就開始凝結，導致后來石子已壓不下去，抹平后，石子外露表面。

（2）水泥漿用量不夠，組成混凝土的砂和石子得不到水泥漿的充分潤滑粘接作用，在外部風雨以及行車荷載作用下導致混凝土表面脫落，產生露骨。

2）坑洞

該調查區(qū)域坑洞現(xiàn)象產生的原因有兩個：

（1）施工時骨料里含有各種各樣大大小小的雜質混雜在混凝土里面，在混凝土抹面后，在行車荷載作用下這些雜物逐步脫掉，形成小坑洞，水分滲入坑槽并經過反復凍脹逐漸擴大而成。

（2）混凝土振搗不密有孔隙，雜物和水分進入孔洞，而施工時工作人員沒及時清理，通車后雜物脫落形成小坑槽，而那幾個地區(qū)季節(jié)性變化明顯，在冬季反復的凍融循環(huán)作用下，小坑槽逐步放大，最終形成坑洞

2.2 瀝青路面病害成因分析

2.2.1 裂縫類病害成因分析

在裂縫類病害中，縱向裂縫、橫向裂縫、龜裂和網裂這4種出現(xiàn)得最多［8］。

1）橫向裂縫

通過分析總結，那幾個地區(qū)橫向裂縫產生的原因如下：

（1）湖北地區(qū)氣候多變，溫度變化頻繁，那幾個地區(qū)的氣候條件不適合使用瀝青，瀝青隨溫度變化敏感，故容易在熱脹冷縮反復應力變化作用下產生橫向裂縫。

（2）基層收縮產生裂縫，這種收縮變形使面層底面承受拉力，當拉力超過瀝青面層的抗拉強度時就使瀝青面層底部拉裂，并隨著溫濕的循環(huán)變化及行車荷載的反復作用而產生瀝青面層底面裂縫。

2）縱向裂縫

（1）湖北地區(qū)降雨量較高，軟化了局部基礎，由于地基承載能力的差別出現(xiàn)不均勻沉降，造成路面縱向開裂。

（2）施工時天氣干燥，某些路段的填料沒有粉碎充分，有的很大、有的很小，導致路基壓實不均勻，路基邊緣壓實長度有限制，致使路基邊緣壓實度不夠，引起縱向裂縫。

3）網裂和龜裂

（1）路面整體強度不足，在行車荷載的重復作用下而引起的疲勞裂縫，產生龜裂和網裂。

（2）路面材料配合不當或未拌和均勻等使瀝青路面質量較低，從而在面層材料的收縮和溫度的周期性變化下產生龜裂或網裂。

（3）當瀝青路面上縱向裂縫出現(xiàn)后，地下水滲透到基層，逐步將基層中細部成分帶出，掏光基層，在反復移動荷載作用下，致使龜裂產生。

2.2.2 松散類病害成因分析

1）松散

（1）瀝青逐步老化，集料失去粘結力；

（2）瀝青混合料潮濕，粘接時受水分影響嚴重，顆粒相互間引力變?。?/p>

（3）施工質量不高，車流量大，在車輛反復作用下，嵌縫料脫落。

2）坑槽

（1）因路面與基層黏結不牢；

（2）因路面嚴重龜裂養(yǎng)護不及時，隨著雨水的下滲造成路面面層破損；

（3）因路面基層強度不足等，造成基層破損而產生路面坑槽。

3 農村路面病害防治

3.1 水泥病害的防治

在處理水泥道路病害問題時，他們將防和治結合起來，聯(lián)系實際，根據(jù)出現(xiàn)的具體病害表象及所分析出的成因總結出有針對性的切實可行的防治措施［9］。

3.1.1 路面裂縫的處理

1）針對湖北地區(qū)雨量大，雨水滲透到基層邊緣，降低邊緣強度而形成不均勻沉降引起的裂縫，可以先將邊緣雨量較大處挖除，然后在其中設置一層防潮層，接著按原設計要求逐層鋪好路面，在邊緣處道路問題解決后，可以在裂縫處直接進行灌縫處理。

2）對于由溫差變化、熱脹冷縮應力引起的裂縫，主要需從施工時抓起，要求施工人員嚴格按照規(guī)定合理、合時的設置脹縫和縮縫，達到防治效果，而在處理這類裂縫時可以直接將新配置的混凝土填料填入。

3）嚴格限制車流量，防止道路長期在超荷載下工作，避免長期大型的反復荷載作用，防止裂縫的產生。

3.1.2 坑洞的處理

處理坑洞時，首先劃出坑洞的影響范圍，然后沿修補范圍切割，深度控制在6cm左右，然后將坑洞中的雜質都清理掉，接著配制出與原設計強度相匹配的混凝土填料并填入坑洞，夯實，最后養(yǎng)護數(shù)日后即可。

3.1.3 露骨的處理

修補這些病害雖然很簡單但仍需按程序來，首先將露骨和脫皮處清理干凈，然后以規(guī)定的水灰比、水泥漿的用量、砂率調制好所需的混凝土填料，再將填料涂上壓實即可。倘若為了美觀的要求，想要修補后與修補前區(qū)別不大，可在混凝土填料中少量加顏料聚合物，使其外觀上大體一致。

3.2 瀝青路面病害的防治

瀝青路面損壞應堅持以預防為主，從設計和施工環(huán)節(jié)防止損壞的發(fā)生。瀝青路面施工過程中，質量控制手段的合理以及執(zhí)行到位，是瀝青路面不遭受破壞的根本保證。處理時必須徹底、到位，絕不留隱患，避免重復損壞，多次修補［10］。

3.2.1 裂縫的處置措施

1）縱向裂縫

在前面瀝青縱向裂縫的成因中就提到，湖北那幾個地區(qū)降雨量大，逐步軟化了基礎，導致路面基層強度不足引起縱裂，所以在處理該病害時，首先要處理的是基礎，首先要確定出基礎破壞范圍，然后挖除這部分不良的基土，然后用砂土填實，達到修復要求。

2）橫向裂縫

經調查，調查的幾個地區(qū)主要是在氣候多變、晝夜溫差大的影響下經疲勞破壞引起的橫向裂縫，這時它們的處理分為兩類：若縫寬較小，可以先將縫內雜質清理掉，然后用乳化瀝青灌縫壓實；若縫寬較大，可先清除雜質，然后用細集料如米砂填充，然后用乳化瀝青涂抹、壓實。

3）龜裂、網裂

在網裂階段，只需要先將破損的病害部位進行清理，在清理干凈后，向網裂的裂縫處噴灑乳化瀝青，在乳化瀝青變干變實后，可稍微撒點米砂，然后壓實。

若病害已由網裂演變?yōu)辇斄眩瑒t此處的問題較為嚴重，應進行挖補處理，即將龜裂層進行挖除，然后逐層填補修復，直至將面層修復壓實。

3.2.2 松散類病害處理

1）坑槽

針對湖北那幾個地區(qū)的天氣、溫度等多變的環(huán)境條件，可以直接用冷料修補，首先要將坑槽處處理干凈，然后將冷補料涂在坑槽處，夯實后即可。

倘若對修補后的美觀程度以及質量沒有過多的要求，只是追求修補的簡單適用性，可以先將坑槽切成方形，將里面的雜質清理掉，然后灌上熱油夯實即可。

2）松散

調查區(qū)域一般都是基層軟弱引起的松散，故可采用“挖補”的方法，先將松散部分全部挖除，然后對基層進行夯實，在基層部分處理完后用瀝青料填補，這樣對癥下藥，達到修補效果。

3）波浪擁包

對于由基層問題引起的波浪擁包，可采用挖框補強的方法處治；若屬瀝青面層的問題引起的，則按規(guī)范操作程序更換瀝青面層。

3.2.3 其它類病害

其它類病害以泛油為主要說明對象。

若泛油面積較大，則在泛油地方撒米砂，然后用輕型壓路機反復將米砂壓實，在處理的同時還要經常的將飛散了的集料掃回，最后回收多余的細集料。

若為小塊泛油以及產生了一定的擁起，可以直接將這部分挖除，然后用集料填補。

若是在瀝青混凝土路面僅僅是較輕微的泛油，如局部出現(xiàn)油點，則可撒米砂，然后夯實。

4 結 語

鄉(xiāng)村公路由于處于無養(yǎng)護機構、無固定養(yǎng)護人員、無養(yǎng)護經費、無養(yǎng)護機具的“四無”狀態(tài)，造成了鄉(xiāng)村公路路況不良、各種破損時有發(fā)生和交通不暢的不良后果，相關部門必須嚴格按照規(guī)范進行養(yǎng)護施工，采取合理的措施進行養(yǎng)護，杜絕各種不利因素的發(fā)生，減少不必要的資源浪費，延長道路的使用壽命。

［1］ 付軍明.湖北省交通運輸廳湖北省省道網規(guī)劃（2011－2030年）［R］.湖北：湖北省交通運輸廳，2012.

［2］ 李 華，繆昌文，金志強.水泥混凝土路面修補技術［M］.北京：人民交通出版社，1999：10－23.

［3］ 常魁和，高 群.公路瀝青路面養(yǎng)護新技術［M］.北京：人民交通出版社，2001：9－11.

［4］ CJJ36—2006，城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護技術規(guī)范［S］.

［5］ 汪高明.湖北省近47年氣溫和降水氣候特征分析［D］.甘肅：蘭州大學，2009.

［6］ 遇 芳.沈陽地區(qū)農村公路路面病害研究［J］.北方交通，2010（1）：4－6.

［7］ 郭志成.水泥混凝土路面設計和施工中若干問題的探討［J］.華東公路，2006（5）：132－133.

［8］ 張慶印，楊玉杰.農村公路瀝青路面病害成因分析［J］.河南科技，2011（24）：93.

［9］ 王 翔，簡曉瑞.農村公路水泥混凝土路面病害原因與防治措施［J］.科技風，2009（17）：162.

［10］孫 禾，于 玲，包龍生，等.遼寧省農村公路瀝青路面病害特點及養(yǎng)護對策的研究［J］.北方交通，2008（8）：64－67.