市政道路常見路面病害及成因分析

唐羽玲 覃文

摘要：文章通過選取南寧市部分典型市政道路進(jìn)行路況調(diào)查，闡述了常見的路面病害類型，并從原材料控制、施工過程控制等方面，分析了各種常見路面病害的成因，以期有助于改進(jìn)新建市政道路的建設(shè)水平，同時(shí)對(duì)市政道路選擇更科學(xué)、合理的養(yǎng)護(hù)措施和管理方式提供參考。

關(guān)鍵詞：市政道路;路面病害;成因分析

0 引言

近年來，城市規(guī)模不斷發(fā)展壯大，市政道路建設(shè)里程也隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大而不斷增加，部分市政道路的建設(shè)在更多地強(qiáng)調(diào)建設(shè)進(jìn)度的同時(shí)，往往容易忽視建設(shè)質(zhì)量的細(xì)節(jié)，導(dǎo)致部分市政道路在使用一段時(shí)間后，往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的路面病害。路面病害的發(fā)生和持續(xù)發(fā)展不僅影響行車舒適性及行車安全，并且縮短路面工程的使用壽命。市政道路由于使用地點(diǎn)的特殊性，在修復(fù)及保養(yǎng)上均存在一定程度的困難。因此通過分析常見路面病害的成因，從源頭上控制路面工程質(zhì)量，對(duì)延長(zhǎng)路面使用壽命以及保證行車舒適性方面有重要意義。

本文通過選取南寧市內(nèi)多條主要市政道路進(jìn)行路面破損狀況調(diào)查，統(tǒng)計(jì)主要路面病害類型，并對(duì)路面常見病害的成因從原材料控制、施工過程控制等方面進(jìn)行分析，以期在路面建設(shè)過程中進(jìn)行更科學(xué)地管理，對(duì)改進(jìn)路面建設(shè)技術(shù)水平，提高路面的服務(wù)質(zhì)量有所幫助。

1 市政道路路面常見病害統(tǒng)計(jì)

本次路面病害調(diào)查主要選取南寧市內(nèi)主要市政道路進(jìn)行路況調(diào)查，其中瀝青路面累計(jì)調(diào)查里程約80km·車道，水泥路面累計(jì)調(diào)查里程約30km·車道，路面病害調(diào)查內(nèi)容參照《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ36-2006）中附表C瀝青路面損壞類型表中的裂縫類、松散類、變形類及其他類，以及水泥路面裂縫類、接縫破壞類、表面破壞類及其他類進(jìn)行。通過路況調(diào)查統(tǒng)計(jì)，主要路面病害匯總?cè)缦马?yè)表1～2所示。

由圖1～4可見，調(diào)查的市政道路中，車轍病害在瀝青路面病害面積中占比最大，破碎板病害面積則在水泥路面病害面積中相對(duì)最大;通過對(duì)病害發(fā)生的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)瀝青路面中線裂、網(wǎng)裂、坑槽以及水泥路面中線裂、板角斷裂病害分布的數(shù)量相對(duì)其他病害更多，在所調(diào)查的市政道路中均有分布。結(jié)合以上調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，將對(duì)瀝青路面中車轍、線裂、網(wǎng)裂、坑槽以及水泥路面中破碎板、線裂、板角斷裂作為常見病害并進(jìn)行成因分析。

2 瀝青路面常見病害成因及施工建議

2.1 瀝青路面常見病害成因分析

上節(jié)所述市政道路瀝青路面常見病害以車轍、網(wǎng)裂及坑槽為主。本次對(duì)瀝青路面病害成因的分析主要通過在病害位置附近鉆取路面芯樣，觀察芯樣的側(cè)面，直觀地判斷瀝青芯樣的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)。典型病害附近所鉆取代表芯樣如圖5～7所示。通過對(duì)路面芯樣進(jìn)行相關(guān)室內(nèi)試驗(yàn)，計(jì)算路面芯樣的空隙率、油石比，進(jìn)一步分析礦料級(jí)配組成情況，從原材料及施工過程方面分析瀝青路面病害成因。

從常見病害代表芯樣的側(cè)面直觀效果可見，其中車轍病害處的路面芯樣，上面層細(xì)集料較多，沒有形成穩(wěn)定的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，造成上面層在高溫和重載的作用下，發(fā)生明顯的擠壓變形，形成車轍病害;坑槽病害處的路面芯樣，上下面層空隙明顯，通過密度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其空隙率達(dá)到15%左右，空隙率偏大容易導(dǎo)致路面滲水，在動(dòng)力水作用下，路面更容易出現(xiàn)沖刷松散的情況，最終形成坑槽病害;線裂及網(wǎng)裂病害處的路面芯樣，上下面層的空隙同樣較為明顯，但空隙率相較發(fā)生坑槽病害處芯樣較低，致使面層芯樣沒有發(fā)生完全的松散病害，而是以網(wǎng)裂的形態(tài)呈現(xiàn)。

同時(shí)通過礦料的級(jí)配組成試驗(yàn)分析可見，選取調(diào)查的市政道路中其瀝青路面芯樣普遍存在以下特征或不足：

（1）集料顆粒形狀差，針片狀顆粒明顯。通過鉆取的路面芯樣可見，瀝青芯樣內(nèi)部礦料存在較明顯的針片狀顆粒。當(dāng)針片狀顆粒含量過高時(shí)（超過20%），瀝青混合料的路用性能會(huì)顯著降低，對(duì)瀝青混凝土路面質(zhì)量將造成較大的不利影響。針片狀顆粒含量增加，容易造成瀝青混合料壓實(shí)困難，壓實(shí)不足從而也影響瀝青路面的高溫抗車轍能力。

（2）壓實(shí)度欠佳，空隙明顯。瀝青路面芯樣存在較明顯空隙。通過對(duì)病害附近路面瀝青芯樣壓實(shí)度進(jìn)行測(cè)試可見，瀝青芯樣壓實(shí)度在85%～90%之間，壓實(shí)度明顯偏小，即空隙率偏大，路面更容易出現(xiàn)水損害的情況，對(duì)路面承載力造成不利影響，從而容易出現(xiàn)網(wǎng)裂及坑槽病害。

（3）礦料級(jí)配組成不合理。通過對(duì)鉆取的瀝青混凝土芯樣進(jìn)行混合料抽提和級(jí)配分析試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)大部分病害路段的礦料級(jí)配組成不符合施工技術(shù)規(guī)范要求。以市政道路較為常見的上面層AC-13為例，級(jí)配篩分典型如圖8所示。與AC-13規(guī)范級(jí)配范圍相比，9.5mm篩孔通過率普遍大于級(jí)配范圍上限。說明礦料組合普遍偏細(xì)，缺少粗集料致使瀝青混合料無法形成穩(wěn)定的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，影響瀝青路面的穩(wěn)定性。

2.2 瀝青路面施工過程及維護(hù)建議

鑒于市政道路瀝青路面常見病害的特征及代表缺陷，建議在市政道路瀝青路面施工過程中，宜加強(qiáng)對(duì)集料質(zhì)量的控制，保證集料的顆粒形狀，盡可能減少集料對(duì)瀝青混合料所造成的不良影響;加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，保證路面壓實(shí)度及礦料級(jí)配組成符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于現(xiàn)階段已發(fā)生的路面病害，可以考慮將病害嚴(yán)重處重新銑刨加鋪，加鋪過程同樣要保證集料質(zhì)量及施工質(zhì)量，對(duì)于輕微病害則可以考慮采用薄層罩面的方式，以進(jìn)一步提高路面使用性能及路面使用壽命。

3 水泥路面常見病害成因及施工建議

3.1 水泥路面常見病害成因分析

市政道路水泥路面常見病害以板角斷裂和破碎板為主。水泥路面病害成因分析通過在病害板塊上鉆取水泥混凝土芯樣，以相關(guān)試驗(yàn)分析判斷，產(chǎn)生板角斷裂和破碎板的原因主要是由于水泥混凝土板塊承載能力不足造成。而承載能力不足主要受以下幾個(gè)因素影響：

1. 水泥混凝土板塊厚度不足。根據(jù)《城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ169-2012）相關(guān)規(guī)定（見表3），對(duì)各等級(jí)的市政道路水泥混凝土面層厚度均提出了參考范圍。由于水泥混凝土面層厚度無法滿足規(guī)范要求，以致于水泥混凝土板塊承載力不能滿足交通量要求，導(dǎo)致水泥混凝土板塊發(fā)生斷裂和破壞。如下頁(yè)圖9所示，在相同路段，在破碎板鉆取的芯樣厚度較無病害板塊芯樣厚度薄約5cm。

（2）水泥混凝土芯樣彎拉強(qiáng)度不足。通過水泥混凝土芯樣劈裂試驗(yàn)計(jì)算水泥混凝土芯樣的彎拉強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生病害的水泥混凝土板塊芯樣彎拉強(qiáng)度普遍無法滿足《城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ169-2012）中對(duì)水泥混凝土路面標(biāo)準(zhǔn)彎拉強(qiáng)度的要求。水泥混凝土路面標(biāo)準(zhǔn)彎拉強(qiáng)度要求詳見表4。

（3）板塊脫空，接縫傳荷能力不佳。通過落錘式彎沉儀測(cè)定彎沉試驗(yàn)方法對(duì)水泥混凝土板塊脫空情況進(jìn)行判斷。檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在發(fā)生病害路段普遍存在水泥板塊脫空情況，由于板底支撐條件較弱，從而造成水泥板塊斷裂和破碎。

目前大部分水泥路面城市道路都在原有路面上加鋪瀝青路面，俗稱“白加黑”路面。這種路面結(jié)構(gòu)最常見的路面病害以反射裂縫為主。反射裂縫主要是由于水泥路面板塊的位移超過瀝青層抗拉強(qiáng)度造成。而水泥板塊的位移原因主要也是由于舊水泥板塊脫空或是破碎，加鋪前未進(jìn)行合理的處治所引起。

3.2 水泥路面施工建議

鑒于市政道路水泥路面常見病害成因，在水泥路面施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，保證水泥混凝土板塊厚度滿足設(shè)計(jì)要求;混凝土面層施工完成后，應(yīng)及時(shí)開始養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期應(yīng)在7d以上，保證混凝土養(yǎng)護(hù)條件，可用濕的織物及塑料薄膜覆蓋在路面上養(yǎng)護(hù)，滿足養(yǎng)護(hù)齡期要求后方可開放交通，以確?；炷翉?qiáng)度;對(duì)于存在脫空板塊路段，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行灌漿處理，以加強(qiáng)板底支撐。而對(duì)于“白加黑”復(fù)合式路面，建設(shè)前宜首先對(duì)板底脫空板塊進(jìn)行灌漿處理，以保證基層穩(wěn)定，并對(duì)破碎板進(jìn)行處理，舊板鑿除時(shí)，不得造成相鄰板塊破損、錯(cuò)位。瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)宜適當(dāng)考慮舊路結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)、抗反射裂縫能力，可考慮采用土工格柵、改性瀝青油氈、土工布等防治反射裂縫，同時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮一定抗車轍性能，并應(yīng)做好路面結(jié)構(gòu)防排水。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)所選取的市政道路進(jìn)行路面狀況調(diào)查，對(duì)常見病害進(jìn)行匯總，分析路面病害產(chǎn)生的普遍因素，得到如下結(jié)論：

（1）市政道路常見大面積路面病害或是發(fā)生頻率較高的路面病害，瀝青路面結(jié)構(gòu)以車轍、坑槽、線裂、網(wǎng)裂病害為主;水泥路面結(jié)構(gòu)則以板角斷裂及破碎板病害為主。

（2）瀝青路面常見病害的發(fā)生主要是由于集料組成不合理以及空隙率偏高造成;水泥路面常見病害則是由于板塊厚度及彎拉強(qiáng)度不滿足規(guī)范要求造成承載能力不足而引起。

（3）應(yīng)加強(qiáng)市政道路的路面施工質(zhì)量控制。瀝青路面的施工過程應(yīng)特別重視集料質(zhì)量的控制，保證集料的顆粒形狀，減少集料對(duì)瀝青混合料所造成的不良影響;水泥路面的施工過程應(yīng)重視后期路面養(yǎng)護(hù)，保證混凝土養(yǎng)護(hù)條件，滿足養(yǎng)護(hù)齡期后方可開放交通，以確?；炷翉?qiáng)度。

后續(xù)的調(diào)查研究可以擴(kuò)大市政道路調(diào)查數(shù)量，進(jìn)一步確定影響市政道路使用的主要路面病害情況，并從路面結(jié)構(gòu)或是基層施工質(zhì)量等方面進(jìn)一步判斷路面病害的成因，從而為市政道路的建設(shè)過程提供技術(shù)參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]CJJ169-2012，城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]CJJ36-2006，城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].