探坑法探測(cè)路面結(jié)構(gòu)層的病害研究

聶榮斌

(福建東南鐵證工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，福建 福州 350000)

1 測(cè)試原理

探坑法，主要是在調(diào)查區(qū)域，結(jié)合路面病害特征，基于病害典型之處，確定具體探坑位置，逐步展開(kāi)開(kāi)挖。具體操作方法是，可將路面病害程度作為參考，經(jīng)由典型病害之處，開(kāi)挖坑槽，依次遞進(jìn)，直至路基頂面。并且，需要把握坑槽開(kāi)挖深度。通常情況下，初始坑槽應(yīng)該以下層頂面作為開(kāi)挖深度極點(diǎn)，初始坑槽開(kāi)挖完畢，需要記錄破壞特征和開(kāi)挖厚度。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分析

2.1 車(chē)轍結(jié)構(gòu)病害測(cè)試

作為某省交通干道的一條一級(jí)公路，所在地區(qū)雨量充沛、夏長(zhǎng)冬短、氣候濕熱，建成通車(chē)之后，為期不長(zhǎng)，出現(xiàn)車(chē)轍病害。因此，需要通過(guò)探坑開(kāi)挖，查明病害形成原因。

2.1.1 探坑意義

通過(guò)開(kāi)挖，對(duì)觀察路面進(jìn)行取樣，發(fā)現(xiàn)車(chē)轍病害已然存在較大深度。另外，還通過(guò)抽提篩分、理論密度、車(chē)轍的穩(wěn)定度等對(duì)車(chē)轍病害處取瀝青混合料，進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)一步評(píng)價(jià)瀝青混合料與瀝青的高溫穩(wěn)定性能。

2.1.2 試驗(yàn)步驟

(1)在輪跡帶處橫放橫斷面尺，方向與道路中心線垂直，兩端支腳置于車(chē)道兩側(cè)，需要注意的是，此處輪跡帶應(yīng)該選擇處于慢車(chē)道的區(qū)域。之后測(cè)量車(chē)轍深度，確定此條一級(jí)公路為車(chē)轍損壞路段并且極具典型特征。

(2)車(chē)轍路段一經(jīng)確定，需要以3m長(zhǎng)、0.4m寬，為開(kāi)挖標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)挖坑槽。同時(shí)，將下面層底作為坑槽深度，進(jìn)而有效測(cè)量路段斷面的不同變形情況、損壞厚度。此項(xiàng)操作，需要注意，不可擾動(dòng)路肩處斷面開(kāi)挖板。

(3)利用切割機(jī)將損壞路段，合理切割，分成諸段，小心取出該層試樣裝入袋中封存，描述上、中、下各層損壞厚度，對(duì)車(chē)轍變形情況的各層實(shí)際狀況展開(kāi)分析。

(4)通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)比瀝青混合料各項(xiàng)性能。主要包括瀝青含量、瀝青性能、集料級(jí)配、瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度，以及瀝青混合料高溫穩(wěn)定性。

通過(guò)探坑，知悉車(chē)轍病害處不同層面的不同厚度。并且計(jì)算不同層面的壓縮量，結(jié)合室內(nèi)對(duì)比試驗(yàn)，明確車(chē)轍病害處瀝青混合料的瀝青含量、集料級(jí)配、老化性能等重要指標(biāo)，以及瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度。通過(guò)此次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)此處車(chē)轍病害的形成集中位于路面下面層、中面層，而上面層只有很少占有量。究其緣由，是施工過(guò)程中，未按照集料級(jí)配要求進(jìn)行正確設(shè)計(jì)，致使施工不夠均勻。通過(guò)試驗(yàn)可得，瀝青混合料中，含有大量瀝青，超出應(yīng)有范圍[1]。因此，該段公路在重力作用下，造成二次壓密，出現(xiàn)車(chē)轍病害。

2.2 路面裂縫，坑槽損壞

另一條國(guó)省干道，位于某省中部，是國(guó)家重點(diǎn)扶持規(guī)劃建造的交通干道，屬于跨省公路。建成之后，經(jīng)過(guò)運(yùn)營(yíng)，歷經(jīng)數(shù)年，出現(xiàn)多種路面損壞，如坑槽、車(chē)轍、裂縫等。因此，采用探坑法，分析造成路面損壞的病害原因。

(1)開(kāi)挖意義。通過(guò)探坑，觀察路面取樣坑槽、車(chē)轍、裂縫等損壞情況，查明原因，結(jié)合實(shí)際，采取合理措施，進(jìn)行有效處置。

(2)試驗(yàn)步驟。①通過(guò)自動(dòng)破損測(cè)試或人工徒步調(diào)查，對(duì)破損路面進(jìn)行分析研究，確定破損路面坑槽、車(chē)轍、裂縫等損壞較為嚴(yán)重的典型位置。②通過(guò)調(diào)查，精準(zhǔn)確定坑槽、車(chē)轍、裂縫的開(kāi)挖位置。根據(jù)破損路面，坑槽、車(chē)轍、裂縫的鮮明走向，畫(huà)出開(kāi)挖圖框。③沿著圖框，采用風(fēng)鎬，逐步開(kāi)挖。初次開(kāi)挖，需要以上層面厚度作為初始開(kāi)挖深度，還需確保上層面的干凈，因此需要將上層面集料有效清理。另外，開(kāi)挖過(guò)程中，需要記錄中層面坑槽、車(chē)轍、裂縫的實(shí)際情況，進(jìn)而繼續(xù)開(kāi)挖下層，直至基層。④記錄不同層面坑槽、車(chē)轍、裂縫的發(fā)展情況，判定損壞路段病害原因。

通過(guò)此次試驗(yàn)，可以明確，此條公路的損害情況，是具備基層反射裂縫明顯特征的橫向裂縫。出現(xiàn)這種路面病害，是因?yàn)榛鶎影l(fā)生溫縮和干縮開(kāi)裂后，抵抗拉應(yīng)力的能力已經(jīng)消失。因此，應(yīng)力被開(kāi)裂位置，傳于面層，在應(yīng)力集中作用下，導(dǎo)致出現(xiàn)開(kāi)裂的面層，逐漸拉裂，形成裂縫。

3 測(cè)試方法

遵照探坑法測(cè)試原理，結(jié)合不同路段現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分析，總結(jié)得出路面結(jié)構(gòu)層的病害，利用探坑法進(jìn)行測(cè)試的具體方法如下：

3.1 測(cè)試目的和適用范圍

探坑法，主要是通過(guò)逐層開(kāi)挖，抽絲剝繭，對(duì)路面病害，達(dá)到鞭辟入里的分析檢查效果。具體檢測(cè)中，可對(duì)路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況，全面了解，為進(jìn)一步修復(fù)路面、養(yǎng)護(hù)路面，提供重要參考依據(jù)。另外，根據(jù)公路病害的調(diào)查和養(yǎng)護(hù)需求，利用探坑法，可以獲悉路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)的多種性能指標(biāo)。

3.2 儀具與技術(shù)要求

探坑法在公路路面病害檢測(cè)過(guò)程中，需要應(yīng)用到切割機(jī)、路用吹風(fēng)機(jī)、量尺、風(fēng)鎬、鐵鍬、錘子、鑿子、毛刷以及小鏟、掃帚，其中切割機(jī)和風(fēng)鎬是最為關(guān)鍵的應(yīng)用設(shè)備。具體使用過(guò)程中，為更加精準(zhǔn)確定開(kāi)挖位置，需要配合多種型號(hào)釬子的手持式空壓風(fēng)鎬破碎機(jī)；切割機(jī)需要使用大于500mm直徑的刀片，進(jìn)行大于240mm深度的切割。切割機(jī)主要是為取樣車(chē)轍病害路段，展開(kāi)深度觀察，明確病害原因。

3.3 測(cè)試步驟

測(cè)試前，需要通過(guò)統(tǒng)籌調(diào)查，結(jié)合調(diào)查區(qū)域，典型病害類(lèi)別，確定檢查目標(biāo)，確定檢查位置，并且確定路面結(jié)構(gòu)層數(shù)，具體測(cè)試步驟如下。

(1)對(duì)觀察部位，展開(kāi)細(xì)致檢測(cè)，如果路面塵土飛揚(yáng)，或者存在污染，難以展開(kāi)具體觀測(cè)，需要用毛刷或掃帚有效清潔路面，消除觀察障礙。同時(shí)，還可使用吹風(fēng)機(jī)，對(duì)觀察部位進(jìn)行吹拂，排空細(xì)塵。

(2)對(duì)路面病害進(jìn)行深入檢測(cè)，并且記錄觀察所得各項(xiàng)情況，明確實(shí)際破損程度。

(3)根據(jù)觀察情況，結(jié)合破損程度，確定開(kāi)挖形狀。如若用于龜裂或坑槽病害，需要沿路線橫斷面，在病害邊緣位置合理劃線，進(jìn)而將需要開(kāi)挖的長(zhǎng)度、寬度、深度有效確定。通常情況下，開(kāi)挖寬度需要大于病害所在位置寬度，然后根據(jù)病害位置縱向畫(huà)線，確定開(kāi)挖位置長(zhǎng)度。通常情況下，為保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，開(kāi)挖長(zhǎng)度必須大于病害所在位置長(zhǎng)度。最后，再將寬度兩端、長(zhǎng)度兩端全部連結(jié)，形成矩形圖框，最終展開(kāi)開(kāi)挖。實(shí)際工作中，底層寬度和長(zhǎng)度也需大于400mm。這是因?yàn)?，可以便于觀察路段內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而更好確定路面病害原因。

(4)用手持式風(fēng)鎬徹底清除上面層材料。在此過(guò)程中，需要以下層頂面作為開(kāi)挖深度，避免開(kāi)挖過(guò)淺或開(kāi)挖過(guò)深。

(5)用風(fēng)鎬、錘子、鑿子同步修理上面層，直至四周比較整齊，再用小鏟或鐵鍬鏟出廢料。隨后用吹風(fēng)機(jī)和毛刷，將第一坑槽的廢料和浮塵，徹底清理，充分保障第一層坑槽四周以及底部的干凈。

(6)第一層開(kāi)挖完畢，并且對(duì)其檢測(cè)之后，可以開(kāi)始第二層開(kāi)挖，在開(kāi)挖之前需要觀察表面特征，并且準(zhǔn)確記錄觀察情況。

(7)層層遞進(jìn)，重復(fù)上述步驟，逐層開(kāi)挖，直到某一層位不再出現(xiàn)病害跡象，便可停止開(kāi)挖工作。開(kāi)挖過(guò)程中，第二層以外的其他層位，皆需要同比上層，縮短150mm，進(jìn)而使開(kāi)挖位置逐漸形成臺(tái)階狀，有100mm的寬度。

(8)將各層厚度準(zhǔn)確記錄時(shí)，可在坑槽的中間部位及四角地帶，有效測(cè)量斷面厚度。實(shí)際操作過(guò)程中，可以選用500mm的鋼尺，完成此項(xiàng)工作。具體記錄時(shí)，需要采用所有測(cè)量厚度的平均值作為記錄值。車(chē)轍病害在具體檢查過(guò)程中，可以用切割機(jī)，切割病害處的整個(gè)面層，進(jìn)而可使病害處，呈現(xiàn)光滑橫斷面，便于后期回填恢復(fù)。

(9)開(kāi)挖過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際情況，還需有效測(cè)試不同層位的含水率，以及材料模量等指標(biāo)。

(10)逐層完成開(kāi)挖，并且仔細(xì)檢測(cè)之后，需要在各階段有效記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，必要時(shí)應(yīng)該采用錄像或拍攝等方式，記錄檢測(cè)全過(guò)程，以備后續(xù)查看。

3.4 測(cè)試結(jié)果處理

通過(guò)上述內(nèi)容所闡述的測(cè)試過(guò)程，可以看出，可以將路面病害的各個(gè)檢測(cè)位置的檢測(cè)結(jié)果，作為整體區(qū)域病害的檢測(cè)結(jié)果。并且，可以更進(jìn)一步根據(jù)病害原因和結(jié)構(gòu)損傷，提供處理建議、制定實(shí)施方案。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，為有效測(cè)試公路路面病害，可以采用探坑測(cè)試方法，結(jié)合病害養(yǎng)護(hù)和病害調(diào)查等不同工作需要，選取路面典型病害，采用探坑法對(duì)其車(chē)轍、坑槽、裂縫等現(xiàn)場(chǎng)病害，展開(kāi)具體開(kāi)挖，并且根據(jù)結(jié)構(gòu)，探明病害原因。通過(guò)諸如此類(lèi)的系列探測(cè)方法，可以有效掌握公路出現(xiàn)路面病害的原因，進(jìn)而在維修方案制定中，可以提供更加現(xiàn)實(shí)可行的實(shí)施建議。本文上述內(nèi)容，因時(shí)間和范圍等不可控因素，仍然存在諸多不足，以期在后續(xù)深入探討中逐步完善。