石安高速公路路面检测评价与病害成因分析

石安高速公路主要检测评价情况

交工主要指标检测结果

石安高速公路于1997年12月交工通车，通车前检测的主要技术指标如下：

横向力系数平均61，合格率90.65%；

平整度IRI=1.47（σ=0.635），合格率100%；

弯沉合格率98.32%；

几何尺寸合格率100%；

路拱横坡值合格率89.5%。

各标段的路面厚度检测结果如表1。

从上述路面基本技术资料可以看出，石安高速公路路面设计标准偏低，路面结构厚度偏薄，路面基层只有约四分之一的路段采用了水稳碎石+二灰碎石的双基层结构，其余多数路段为20cm水稳碎石单基层结构。面层采用AH-90#沥青，且均未进行改性处理，而沥青标号偏高，高温稳定性相对较差。

2003—2004年路面使用状况检测与评价

主要指标检测评价

石安高速公路主线路面平整度的测试指标为国际平整度指数IRI，由此计算而得的石安高速公路主线行驶重量指数RQI约为95（需要说明的是，虽然局部段落的路面车辙较为严重，但因为平整度指标反映的是路线纵向平整性能，因此测试结果较好）；东、西两半幅行车道的路面强度指数SSI分别为89.9、98.8；主线行车道的抗滑性能较差，东、西两半幅的抗滑性能相差不大，抗滑性能指数SRI平均为50。从以上各项检测结果及综合评价结果可以看出，主线行车道路面平整度和强度指标加好，路面抗滑系数的评价指标偏低。

主线路面破损状况评价

    路面主要病害表现为车辙，泛油及不同程度的裂缝。路面病害尤以行车道上的车辙较为突出。大面积的泛油减低了路面的抗滑性能。从外观调查来看，路面破损的位置绝大部分位于行车道，超车道状况较好，仅有个别破损现象及较轻微的车辙。出现车辙的路段约占全线40%，较严重的车辙主要集中在A（东半幅）、D、F标段，邯郸段的车辙、泛油现象较轻。经分析，车辙测量值大于25mm的段落，东西半幅约占全线的18％和8％；车辙测量值在1 5mm～25mm的段落．东西半幅约占全线的2 4％和27％；不少路段已进行过稀浆封层及挖补等处理，处理长度已超过全线的40％。裂缝已进行灌缝处理，但仍有部分裂缝较严重。

    总而言之，石安高速公路自1 997年建成通车以来，各种路面病害在长期行车荷载，超载及外界环境的影响下逐渐加重。由于采取了必要的养护和治理措施．路面病害得到了一定的治理。从2003年各项检测结果以及综合评价结果可以看出(见表2、表3)，主线行车道路面的各项调查指标中，平整度及强度指标较好，路面抗滑系数的评价指标偏低，主线东半幅病害重于西半幅。目前主线路面破损尤以行车道车辙较为突出，车辙在各标段病害中所占比例较大。根据2003年6月底的统计结果．深度大于25mm的车辙路段约占全线的1 3％。裂缝、唧浆等病害在各标段病害中所占比例不大，但其存在影响了行车安全舒适性，降低了路面的使用寿命。另外，泛油在各标段病害中所占比例较大，大面积的泛油降低了路面的抗滑性能。

注：表中数据截止到2003年6月。

石安高速公路病害成因分析

路面车辙病害成因分析

石安高速公路主线路面病害以车辙和泛油为主，其中以行车道车辙病害表现较为突出。在往年的路面状况调查与检测中，均对车辙病害进行了较为系统和全面的检测。

    通过分析以往车辙病害检测与试验结果．可以看出，车辙路段沥青混凝土面层各结构层都存在不同程度的变形，尤其以中面层变形最为严重，表面层次之。而面层与基层在绝大多数段落粘结良好，且基层基本保持完好．整体强度较高，没有发现明显病害，只有个别路段的基层稍显变形，强度不足。

    石安高速公路本身在设计和材料等方面存在先天不足。从河北省沥青混凝土路面建设的时间段上看，石安高速公路建设期处于路面技术发展、提高，完善的中期阶段。从技术上看，原路面设计标准低，路面结构厚度偏薄．沥青均为AH-90#沥青，标号偏高且未进行改性，针入度较大，软化点较低，高温稳定性相对较差。设计路基宽26米，双向四车道．渠化交通严重。路面抗剪强度不能满足目前渠化交通下的重载车辆荷载要求．这是路面产生车辙病害的重要原因之一。

    交通量增长快，重载、超载车辆多，加上高温天气，这些均是石安高速公路近年来路面出现早期疲劳破坏和使用性能降低的主要外在因素。另外，由于设计没有考虑超载的问题，因而在设计中得不到准确的轴载．造成设计年限内累计标准轴次与事实不相符的情况，路面实际使用年限大大减少，造成路面提前破坏。

    石安高速公路路面的车辙病害主要发生在行车道上。现场切割面层实验结果表明，基层顶面一般都保持平整完好。因此，沥青混凝土面层以下由各结构层永久变形引起的结构性车辙基本上不存在。

    石安高速公路路面的车辙病害主要是由沥青混凝土面层的失稳变形引起的。沥青混凝土路面各结构层都存在不同程度的变形，尤其以中面层变形最为严重，主要表现为压密性车辙和失稳性车辙。

    从沥青混合料矿料筛分试验结果分析来看，中．上面层粗集料的筛孔通过量靠近或大于级配范围的上限，实际级配偏细，4.75mm以上的碎石含量少，沥青混合料的稳定度和抗拉强度随集料尺寸减少而减小。因此，路面高温稳定性差．沥青混合料容易产生流动变形。

    石安高速公路沥青混合料类型与结构层的厚度不匹配．以及施工过程中产生的离析，也是沥青路面出现早期损害的主要原因之一。

    通过对同一段落不同时间车辙深度的跟踪观测，可以看出，石安高速公路车辙病害的发展比较快，尤其夏季高温季节增长更快。在夏季6、7月间的一个月内，一般点位车辙深度可增加2～6mm．个别点位可达到1 0mm。从2002年6月到2003年6月，车辙深度年增长平均可达1 6 mm。

    根据资料显示，路面容许的永久变形以10 mm为破坏的临界状态，需加铺面层恢复其功能状态，20 mm即进入破坏状态。由于刚开始路面结构强度还在，车辙产生时间较长，但是车辙一旦出现，达到1 5mm以上(我国规定车辙养护技术标准为1 5mm)，路面就应及时进行治理。如果治理不及时，路面会处于破坏的临界状态，而且高速行驶车辆为了行车安全，沿车辙辙槽行驶，加上重载，超载车辆，在高温天气下行驶，车辙深度更会迅速发展。这是石安高速公路路面车辙在最近两年发展较快，车辙病害比较严重的重要原因。

路面裂缝病害成因分析

    石安高速公路路面裂缝类病害的面积较小，占病害总面积的比例也不大，但较严重的裂缝会对道路行驶功能带来不利影响，降低路面使用寿命。

    由于半刚性基层材料(水泥稳定级配碎石)具有的温缩和干缩特性，导致基层产生温缩或干缩裂缝。

    基层裂缝反射至面层，面层产生反射裂缝。路表面裂缝使两侧沥青混凝土长期受水或水汽的侵蚀，在车辆荷载作用下逐渐松散剥离，产生啃边现象，裂缝开口逐渐增大．形成“V”字形，严重处发展为坑槽。

    雨水．融雪盐水等沿面层和基层裂缝渗入路面结构层内部，在石灰土底基层顶面滞留，在车轮荷载作用下产生动水压力，冲刷、侵蚀石灰土底基层顶面，使石灰土产生软化现象。

    在车辆荷载反复作用下，底基层顶面泥浆沿基层和面层裂缝向路表面唧出，形成唧浆现象。

    随着底基层顶面泥浆的唧出，基层和底基层之间产生脱空区，致使路面产生局部沉陷。

    由于半刚性基层引起的路面反射裂缝，是石安高速公路难以避免的路面病害类型之一，所以

在日常养护中必须做到“早发现”、“早灌缝”。

超载、重载对路面使用寿命的影响

    在我国的路面设计方法中，都是将各种车辆轴载作用次数换算为某种标准轴载的作用次数，分析标准轴载对路面结构的损耗，以此来计算各种车辆轴载对路面结构的损耗。

    根据石安高速公路交通量调查情况进行计算分析可知，石安高速公路交通量的年平均增长率约为20％在车辆组成中，大型车占到了49.95％．而大型车辆中超载、超限车辆达到了60％～70％。

    根据实际交通量现状，交通量年平均增长率按20％计算，通过的原标准轴载车中30％的车辆属于重载．超载，按平均超载50％的情况计算，估算得出石安高速公路路面实际使用年限仅为8 2年。

    通过对以上路面使用寿命的估算．可以看出交通量的快速增长．重载、超载现象的日益突出．使得路面实际使用年限大大缩短，尤其在渠化交通影响下的行车道路面更是如此。