沥青混凝土路面病害与处理

周 斌

（重庆交通大学，重庆400074）

1 项目概况

某公路工程建于20 世纪90 年代初，是连接县城与各个村镇的唯一道路，运输任务繁重。随着当地经济的快速发展，交通量逐年增大，大荷载车辆增多，加之公路早期养护管理工作粗放，路面病害问题较为普遍。为了提升道路服务性能，延长道路使用寿命，曾在2003 年前后对公路进行大中修改造，但距今已10 余年，经年累月的车辆荷载作用和风吹日晒、雨水冲刷，对公路平整度、稳定性、强度造成显著的影响，故决定对其再次进行养护改造。

2 沥青混凝土路面病害与强度分析

该道路沥青混凝土路面情况较为复杂，不同的路段，建设年代、老路结构、路基宽度、交通组成及交通量均不一样。项目调查过程中根据老路的病害特点，结合路段位置，分段分析调查原因，汇总结果，处治病害，在满足此路段交通量峰值的情况下，通过不同方案的比对，提出经济合理的处治方案。

2.1 路面损坏分析

依据老路路面调查情况，按照不同段落进行了汇总整理，将路面破损状况、行驶质量汇总后，根据《公路技术状况评定标准》（JTG H20—2007）中式（6.2.1-1）计算得出路面使用性能指数（PQI），其评定标准及结果如下：PQI评定等级为“优”、“良”、“中”、“次”、“差”的里程分别为1.0km、7.0km、9.0km、8.0km、5.0km，且全线路面状况指数较小的路段均为县城段落。

根据《公路技术状况评定标准》（JTG H20—2007），路面破损状况采用路面损坏状况指数（PCI）进行评价。PCI 由沥青路面破损率（DR）计算得出，路面损坏情况如下：PCI 评定等级为“优”、“良”、“中”、“次”、“差”的里程分别为0、4.0km、5.0km、4.0km、17.0km。可以看出，本线路沥青混凝土路面损坏等级被评为“差”的里程在总里程中占据了较大的比例。且对全线路面情况进行粗略勘察，发现龟裂、车辙、纵向裂缝和横向裂缝、沥青松散、块状裂缝等病害十分普遍。经详细调查和计算，路面总破损率超过17%，可见路面损坏状况较为严重，需对病害路段进一步钻芯取样分析，并制订有效的改造方案。

2.2 路面强度分析

路面结构强度指数的计算公式为：

式中：a0为模型参数；a1为模型参数；SSI 为路面结构强度系数；ld为路面设计弯沉；l0为实测计算弯沉。

老路至今运营已超过二级公路的设计年限12年，原设计弯沉轴载次数为64.31 万次，原设计弯沉为72.4、72.8（0.01mm），根据轴载次数计算，原设计弯沉值偏大，本次设计按照老路轴载次数重新计算了设计弯沉值为45.5（0.01mm），远小于原设计弯沉值。本次将全线道路分为4段，将原设计弯沉值和原设计交通量累计轴次重新计算的弯沉作为评定结果，分两组进行计算。

A 组：原设计弯沉值路面结构强度指数中，4个段落的平均PSSI 分别为91.12、87.89、75.38、92.69；其中PSSI 等级为“优”、“良”、“中”、“次”、“差”的里程分别为22.0km、4.0 km、3.0km、1.0km和0。

B 组：原设计弯沉值路面结构强度指数中，4个段落的平均PSSI 分别为62.41、87.89、75.38、69.63；其中PSSI 等级为“优”、“良”、“中”、“次”、“差”的里程分别为1.0km、6.0km、7.0km、10.0km、6.0km。

由以上两种设计弯沉评定结果的对比可知，A组采用老路设计弯沉进行的评价结果较B组评价结果明显要好，A 组评价结果主要以“优”为主，B组主要以“中”、“次”、“差”为主。结合外业实际调查2012 年交通量，重新调查计算现有交通量累计轴次数为242 万次，约为原设计轴次的4 倍，现有路面结构强度评价结果按计算弯沉值已不能满足交通量的增长需求，按照评定结果，需对老路进行补强设计。A组评价过程中，老路设计弯沉值参与了强度的评价，老路设计弯沉值较大，强度较低，难以满足现有重载交通量的要求，因而需采取有效的补强措施。

2.3 路面钻心取样调查分析

项目组为直观地了解项目路的路面使用现状，为病害成因分析提供参考依据，对全线病害典型部位进行了现场取芯。

根据现场情况，本次在裂缝、车辙、沉陷、块裂病害路段以及无病害路段取样，现场共取样32个面层芯样，其中18组面层芯样完好，11组病害处的面层芯样开裂。从钻心取样现场分析来看，面层厚度基本满足原设计要求，沥青面层与基层连接良好。

通过在横、纵向裂缝、块状裂缝和车辙、松散处取芯样，分析裂缝发展程度和趋势，并初步分析裂缝成因。

（1）横、纵向裂缝

从取芯样结果来看，本路段的横向裂缝面层基本全部贯通，裂缝大多是下部较宽而上部较窄，水稳基层段落裂缝发展至基层底部，裂缝处能取出完整面层芯样，部分芯样取出后开裂。

（2）龟裂、块裂

取芯发现，部分是由于反复荷载造成面层产生疲劳裂缝，裂缝发展深度贯通整个面层，部分发展到基层；大部分由于路面面层抗剪强度不足、沥青老化造成承载力下降，导致面层出现严重的裂缝病害。

（3）车辙

从取芯结果来看，车辙主要发生在沥青路面结构层，行车轮迹带处较为明显，在行车荷载重复作用下凹陷面层与隆起面层厚度差别较大，沥青混凝土面层材料受挤压向两侧位移产生累积。

（4）其他

老路面层结构分上下面层，钻芯过程中发现下面层混合料粒径偏粗，可见明显空隙，部分芯样取出后上面层完好，而下面层松散。

3 沥青混凝土路面养护改造方案

在路面回弹弯沉强度检测评价中，原有老路PSSI 指数评价虽然全线多为“优”、“良”、“中”，但在评价过程中，老路设计弯沉值参与了强度的评价，老路设计弯沉值较大，强度较低，难以满足现有重载交通的要求。此外，增加了根据原设计轴次数重新计算弯沉值进行强度评定的对比，计算后弯沉的评价结果多以“中”、“差”为主，说明老路结构强度较差。通过外业调查发现原沥青混凝土路面情况较为复杂，不同路段病害种类有所差别。

在此基础上，结合该公路当前交通流量及未来服务需求，将需要进行大中修养护改造的部分分为6 个段落，分别采取以下大中修改造方案：

（1）段落1：长9 900.0m，宽12.00m，采取补强改造方案为5.0cm AC—16C 中粒式沥青混凝土+下封层+18cm 4.5%水泥稳定砂砾+老路路面拉毛；

（2）段落2：长1 004.0m，宽14.00m，采取罩面养护改造方案为4.0cm AC—16C 中粒式沥青混凝土+黏层油+老路处置病害+老路路面拉毛；

（3）段落3：长2 930m，宽14m，采取重新铺设方案为5.0cm AC—16C 中粒式+ 下封层+30cm4.0%水泥稳定砂砾+老路挖除；

（4）段落4：长1 435.5m，宽14m，采取罩面改造方案为4.0cm AC—16C 中粒式沥青混凝土+下封层+老路处置病害+老路路面拉毛；

（5）段落5：长12 780.5m，宽14.00m，采取罩面改造方案为4.0cm AC—16C 中粒式沥青混凝土+黏层油+老路路面铣刨+老路处置病害+老路路面拉毛；

（6）段落6：长1 250m，宽12m，采取补强改造方案为5.0cm AC—16C 中粒式+下封层+18cm 4.5%水泥稳定砂砾+老路路面拉毛。

4 结语

本文中提出的沥青混凝土路面改造方案基于对原路面的实地勘察和路况评价，具有较强的针对性和可行性，且科学有效，大大提升了沥青混凝土路面强度和服务性能。

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