河北省高速公路路面使用情況分析

王 勇

（張家口市公路管理處，河北 張家口 075000）

1 河北省高速公路路況簡介

河北省高速公路的發(fā)展經(jīng)歷了起步階段、探索階段、穩(wěn)定發(fā)展階段、快速發(fā)展與路面技術(shù)迅速提高階段。各種路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的病害主要有：車轍、擁包、裂縫、推移、坑槽、泛油、松散、泛漿、瀝青剝落、沉陷等十幾種形式。經(jīng)過調(diào)查分析認為，從破壞類型分，主要有三類：車轍、開裂和水損害，即荷載高溫穩(wěn)定破壞，低溫破壞和水損壞，多數(shù)表現(xiàn)為早期損壞。這些早期損壞一般有兩個特征：

（1）路面在施工完成并通車后2～3年或3～5年內(nèi)即發(fā)生功能性損壞或結(jié)構(gòu)性損壞。

（2）所有損壞都是在未達到設(shè)計使用年限（15年）內(nèi)發(fā)生的損壞，造成路面中修和大修的提前。

2 河北省代表路段的檢測情況

2.1 保津高速的路況檢測結(jié)果

（1）全線的抗滑性能（SRI指標(biāo)）偏低。

（2）部分路段的彎沉值較高，例如保定方向K49～K52、天津方向K44～K46等，在日常養(yǎng)護工作中應(yīng)加強監(jiān)測，并加強對路面基層的治理。

（3）部分路段路面狀況指數(shù)偏低，路面病害較重。例如：天津方向K69～K70、保定方向K70公里處PCI（路面狀況指數(shù)）指標(biāo)較低，導(dǎo)致PQI（路面養(yǎng)護質(zhì)量指數(shù)）指標(biāo)低于75[1]。在大量行車荷載的作用下瀝青混凝土路面存在網(wǎng)裂、沉陷、車轍、縱向裂縫等不同種類、不同程度的病害。變形類病害主要有車轍和少量的波浪擁包等；裂縫類病害在全線均有分布，主要表現(xiàn)為橫向裂縫、縱向裂縫和網(wǎng)裂，部分裂縫帶有一定寬度的破碎，唧漿現(xiàn)象比較明顯，有的輪跡帶部位有沉陷網(wǎng)裂；縱向裂縫在全線分布比較廣，表現(xiàn)形式復(fù)雜，裂縫帶寬度從幾毫米至幾十毫米不等，沉陷深淺程度不同；部分路段有不規(guī)則裂縫和網(wǎng)裂現(xiàn)象，嚴重程度不同。自2006年開始至今已分別就不同路段進行了微表處罩面和瀝青混凝土罩面養(yǎng)護措施。

2.2 京滬高速的路況檢測結(jié)果

個別評測路段代表彎沉值相對較大，超過其容許彎沉值，如上海方向（上行）K056～K058及部分百米評測區(qū)間，路面結(jié)構(gòu)強度較差。日常養(yǎng)護工作中，應(yīng)加強對相應(yīng)路段的監(jiān)測。

全線雙幅均有部分路段路面抗滑性能實測SFC值較小[1]，數(shù)據(jù)較為離散，現(xiàn)場觀測與道路維修狀況有關(guān)。相對其他指標(biāo)，路面抗滑性能稍差。針對以上路段，特別是各相關(guān)指標(biāo)檢評為“中”及以下的路段，日常應(yīng)加強監(jiān)測，并按照高速公路養(yǎng)護質(zhì)量要求和相應(yīng)養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范規(guī)定，采取合理的養(yǎng)護維修措施加以改善。該路自2006年開始對局部路段進行了重點病害治理和養(yǎng)護罩面，路面服務(wù)水平已顯著提高。

2.3 京秦高速（寶山段）的路況檢測結(jié)果

寶山段主線中個別評測路段代表彎沉值相對較大，超過其容許彎沉值，如主線上行K165～K166和下行K134～K133、K296～K295及部分百米評測區(qū)間，現(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn)路面有較為嚴重的縱向裂縫。

主線雙幅均有部分路段路面抗滑性能實測SFC值較?。⊿FC＜45）[1]，次差率稍高。相對其他指標(biāo)，路面抗滑性能稍差，對道路使用質(zhì)量會產(chǎn)生一定影響。京沈高速公路寶山段主線1999年9月建成通車，2005～2006年進行了中修罩面，罩面后路面狀況得到了全面改善，路面服務(wù)水平大大提高。

2.4 石安高速的路況檢測結(jié)果

主線中個別評測路段代表彎沉值相對較大，超過其容許彎沉值為25.2（0.01mm），如主線安陽（上行）方向K376～K377、K285～K287和石家莊（下行）方向K372～K370、K301～K300等十處，占2.3%。日常養(yǎng)護工作中，應(yīng)加強對相應(yīng)路段的監(jiān)測。主線雙幅均有部分路段路面抗滑性能實測SFC值較?。⊿FC＜45）[1]，次差率較高。相對其他指標(biāo)，全線路面抗滑性能稍差，對道路使用質(zhì)量會產(chǎn)生一定影響。針對以上這些路段，特別是各相關(guān)指標(biāo)檢評為“中”及以下的路段，日常應(yīng)加強監(jiān)測，并應(yīng)按照高速公路養(yǎng)護質(zhì)量要求和相應(yīng)養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范規(guī)定，相應(yīng)采取合理的養(yǎng)護維修措施加以改善。

2.5 唐津高速的路況檢測結(jié)果

由于唐津高速公路大部分路段開通時間較長且交通流量較大，部分路段路面破損較為嚴重，路面狀況指數(shù)偏低。路面主要病害為橫向裂縫及縱向裂縫，另外部分路段龜裂、縱縫、沉陷和輕度車轍等路面病害也較嚴重。

2.6 丹拉高速的路況檢測結(jié)果

丹拉高速公路通車兩年內(nèi)，A標(biāo)段的所有車道的公里評測區(qū)間，其路面代表彎沉值均不大于路面設(shè)計彎沉值，合格率為100%?？够瑱z評結(jié)果顯示，該路段全部公里及百米檢評區(qū)間橫向力系數(shù)SFC值≥54[1]，路面抗滑性能合格率為100%。

2.7 京昆高速的路況檢測結(jié)果

京昆高速公路通車三年內(nèi)，交通量較小，其路面代表彎沉值均不大于路面設(shè)計彎沉值，合格率為100%，路面抗滑性能合格率為100%。近兩年開始出現(xiàn)一些小的病害，只需要日常養(yǎng)護即可。

3 常見病害及產(chǎn)生原因分析

3.1 裂縫類病害

裂縫的表現(xiàn)形式一般分為橫向裂縫和縱向裂縫兩種。裂縫是高速公路早期破壞中最普遍的病害，尤其橫向裂縫是半剛性瀝青路面的一個典型特征，它以基本規(guī)則間隔，由行車道向超車道和硬路肩擴展，幾乎分布于每條高速公路，只是數(shù)量多寡不同而已。這些半剛性基層的反射裂縫破壞了路面結(jié)構(gòu)的整體連續(xù)性?？v向裂縫并不像橫向裂縫普遍和隨處可見，除了石太、保津和京滬有較為明顯的路段外，其他路上并不是很嚴重。由于裂縫的及時封堵很難實現(xiàn)，不可避免地造成雨水下滲，并引發(fā)其他病害。

通過對出現(xiàn)裂縫的瀝青路面進行系統(tǒng)的調(diào)查，記錄裂縫的種類、數(shù)量、長度、位置等，建立高速公路瀝青路面裂縫數(shù)據(jù)庫。在此基礎(chǔ)上對裂縫進行統(tǒng)計分析，以把握裂縫的發(fā)展?fàn)顩r。此外結(jié)合調(diào)查資料和國內(nèi)外一系列研究成果，從自然環(huán)境、材料、結(jié)構(gòu)等方面對瀝青路面產(chǎn)生裂縫的原因、機理進行分析發(fā)現(xiàn)，裂縫的表現(xiàn)形態(tài)有橫向裂縫、縱向裂縫、不規(guī)則裂縫以及龜裂等。按照國際上的一般認識，瀝青路面的裂縫大體可分為以下6種類型：橫向裂縫（包括溫縮裂縫及半剛性基層瀝青路面的反射性裂縫）、縱向裂縫及網(wǎng)裂、塊狀裂縫、邊緣裂縫、沉陷裂縫、構(gòu)筑物接頭裂縫。

我國瀝青路面大多使用水泥穩(wěn)定處理級配碎石半剛性上基層。很多地區(qū)，特別是北方地區(qū)瀝青路面早期開裂現(xiàn)象比較普遍，伴隨降水浸入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，在行車荷載、凍融等綜合作用下，使路面的使用性能急劇衰減，成為水損壞的主要原因之一，對高速公路的投資效益產(chǎn)生越來越嚴重的影響。雖然人們對早期裂縫損壞的研究越來越重視，采用柔性基層、其他組合措施的試驗路面有逐漸增加的趨勢，但還沒有在設(shè)計階段從結(jié)構(gòu)組合、材料組合的角度實施大規(guī)模的根本對策。需要在初始設(shè)計中考慮一系列措施防止裂縫的早期出現(xiàn)，從而達到控制使用性能衰減的目的。

3.2 車轍病害

調(diào)查結(jié)果顯示，車轍主要發(fā)生在高溫季節(jié)，尤其是渠化交通嚴重的重交通道路上或行車道上。在我國，半剛性基層瀝青路面的結(jié)構(gòu)是最為普遍的結(jié)構(gòu)形式，由于半剛性基層強度較高，基層變形相對較少，從對車轍鉆芯以及整個車轍行車道斷面切割觀測來看，車轍往往發(fā)生在瀝青面層，基本上都是瀝青混合料產(chǎn)生的流動型車轍，由發(fā)生在瀝青面層以下各結(jié)構(gòu)層永久變形引起的結(jié)構(gòu)型車轍基本沒有或者很少。

根據(jù)車轍病害形成的原因，可將其分為以下四大類型，其中以失穩(wěn)型車轍居多（一般情況下所指的車轍是失穩(wěn)型車轍），它是目前有待解決的主要問題。

（1）失穩(wěn)型車轍

失穩(wěn)型車轍是由于瀝青路面結(jié)構(gòu)層在車輛荷載作用下，路面抗剪強度不能滿足重載車輛荷載要求而產(chǎn)生橫向位移的剪切流動變形，表現(xiàn)為明顯的向外推擠、兩側(cè)隆起現(xiàn)象，標(biāo)線表現(xiàn)為嚴重的變形。車轍斷面呈W非對稱形狀。多發(fā)生在高速公路瀝青路面行車道的輪跡處、上坡路段、交叉口附近，即車速慢、輪胎接地產(chǎn)生的橫向應(yīng)力大的地方。此類病害主要由于瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性不足而產(chǎn)生。

（2）結(jié)構(gòu)型車轍

結(jié)構(gòu)型車轍是由于路面結(jié)構(gòu)在車輛荷載作用下產(chǎn)生的整體永久變形。這種變形主要發(fā)生在瀝青面層以下包括路基在內(nèi)的各結(jié)構(gòu)層的永久性變形。這種車轍橫斷面變形觀察一般較寬，兩側(cè)沒有明顯的隆起，呈凹形。

（3）壓密型車轍

壓密型車轍是由于壓應(yīng)力超過瀝青混合料的抗壓強度，使得瀝青面層碾壓追密造成的車轍。這類屬于非正常車轍。主要原因是由于施工時沒有充分壓實，通車后的第一個高溫季節(jié)混合料繼續(xù)壓密，一般達到極限的殘余空隙率后才趨于穩(wěn)定。這種車轍從外形看，兩側(cè)沒有隆起，橫斷面呈V字形或凹形，標(biāo)線一般沒有變化，車轍深度一般小于10mm。

（4）磨損型車轍

磨損型車轍主要是瀝青路面表層在車輪磨耗和自然環(huán)境作用下持續(xù)不斷的損失形成，尤其是汽車使用了防滑鏈和突釘（膠釘）輪胎后，這種車轍更容易發(fā)生。

3.3 坑槽、松散等水損害類病害

瀝青路面的水損害問題已越來越引起道路工作者的重視。我國許多高速公路，尤其是多雨潮濕地區(qū)，水損害已成為高速公路通車后最引人注目的早期損壞，普遍將之排在我國高速公路瀝青路面早期損壞模式中的第一位。

水損壞是指路面在水及車輛荷載的作用下發(fā)生的唧漿、坑槽、松散、龜裂等破壞，一般主要發(fā)生在行車道上，無論表面層瀝青混凝土是密實式的還是半開式的，都曾發(fā)生過這類面層水破壞。最初一般表現(xiàn)為小面積網(wǎng)裂、唧漿，然后松散成坑槽。發(fā)生水損壞破壞的位置一般透水嚴重且排水不暢，挖開后可見積水或浮漿。與局部路段瀝青混合料不均勻有關(guān)，有些路段泛油與水損壞同時發(fā)生。

（1）路面水損害的內(nèi)因

產(chǎn)生水損害的內(nèi)因首先是瀝青混凝土的空隙率較大和壓實度不足。河北省的瀝青路面表面層大多是Ⅰ型，即使是調(diào)整后的SAC也屬于Ⅰ型的范疇。Ⅰ型密級配瀝青混凝土也有3%～6%的空隙[2]。其次，由于瀝青與碎石的黏結(jié)力不足。再次，由于路面設(shè)計中路面結(jié)構(gòu)排水和防水層的設(shè)計不夠。

（2）路面水損害的外因

①降水量（在冰凍地區(qū)還包括冬季的降雪）。降水次數(shù)多和降水量大，特別是降水延續(xù)時間長時，自由水可能進入瀝青面層或進入水泥混凝土板下的機會就多，自由水滲透進瀝青面層或進入水泥混凝土下的量就可能大。有時連續(xù)幾天的大雨可能導(dǎo)致嚴重破壞。

②車流量大（特別是載重貨車高速行駛）。在行車荷載的作用下，瀝青與集料分離，造成混合料的松散、剝落，這是瀝青路面水損壞的早期癥狀；若水滯留在中面層，松散很快達到一定面積和破壞程度；若繼續(xù)向下滲入，在基層中長期滯留使集料與結(jié)合料分離形成泥漿，在行車荷載的擠壓下泥漿從縫隙中到達路表形成唧漿；隨著面層和基層強度的進一步衰減，瀝青面層的有效厚度減小，降低瀝青層的整體強度，網(wǎng)裂、唧漿進一步發(fā)展導(dǎo)致瀝青層破碎，在車輪的行駛下與面層脫落最終形成坑槽。隨著水的進一步侵蝕，使得瀝青中下面層及基層大面積松散。

③瀝青路面內(nèi)部水的存在。通常，內(nèi)部水的來源有：夏季為了使路面降溫和防止車轍的灑水；汽車降溫向輪轂噴水，這種情況在超載車眾多的山區(qū)路段特別常見；中央分隔帶的綠化澆水；挖方路段的裂隙水、泉水；在瀝青層鋪筑過程中采用水沖洗方法處理層間污染。以上原因均導(dǎo)致瀝青路面內(nèi)部水的存在幾乎不可避免，只不過程度不同而已。由于瀝青層的水易進不易出，如不能及時排走，則危害性很大。

河北省石安高速公路、石太高速公路的經(jīng)驗均表明，采用密級配瀝青混凝土路面的水損壞，明顯少于透水性較大的級配瀝青混凝土路面。近年來，河北省高速公路建設(shè)采用部分石灰、水泥代替礦粉，取得了明顯效果。

4 結(jié)語

在河北省境內(nèi)，開通時間相對較短及交通量稍小的幾條高速公路，全路各項養(yǎng)護指標(biāo)都比較好，說明交通超載是道路破壞的根本原因。部分路段施工質(zhì)量控制不嚴，也促成了路面結(jié)構(gòu)的早期損壞。今后需要加大科研投入，儲備養(yǎng)護技術(shù)，加強管理建設(shè)和運營中的車輛超載等。

[1] JTJ 073.2—2001，公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].