基于高速公路改扩建的路基路面质量检测与评价

束冬林

(安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司，合肥 230601)

随着我国国民经济的飞速发展和交通运输量的不断攀升，早期修建的部分高速公路已不能满足日益增加的交通量需求，严重影响了公路运输效率[1]。同时，由于气候环境、行车荷载、老化以及其他人为因素的影响,公路的使用品质也在逐年下降[2]，特别是20世纪末21世纪初修建的高速公路已经进入了大修期和改建期。

高速公路改扩建是今后我国公路建设的首要任务之一，为进一步统一改扩建工程的技术要求，交通部于2015年颁布了《高速公路改扩建细则》[3]，规范和指导高速公路改扩建工程的设计。然而，对既有高速公路的质量现状检测还未形成一个统一的标准。因此，需要制定一个统一的检测实施细则，为今后高速公路改扩建质量检测方案的制定提供依据。

1 检测前的资料收集工作

为了更好地评价路基路面的质量现状，在开展外业检测前，需要收集项目的资料主要有：1)原设计图纸；2)原竣工图纸；3)历年养护记录及交通量观测记录；4)水文、地质、气象以及地形地貌资料。

2 路基质量调查与检测

路基作为公路重要的组成部分，其质量直接影响着公路的使用寿命[4]。对路基质量的调查主要包括以下三个方面：1)既有路基主体的使用状况；2)既有路基支挡、防护、排水工程的实际状况；3)软土地区应调查既有路基的工后沉降情况。

2.1 调查与检测方法

在高速公路改扩建项目中，既有的路基主体作为隐蔽工程，对其质量的调查不同于新建的高速公路，目前主要利用干钻钻机对路基土进行钻芯取样，开展室内试验，钻芯位置的确定主要结合路面病害类型及不同的路基填方高度选取。工程可行性研究阶段建议单幅取芯每5 km一处，初步设计阶段建议单幅每2 km一处，施工图设计阶段建议单幅每1 km一处，每个取样孔按每60 cm向下分层取样，截取不少于3个土样，室内进行含水率、液限、塑限、塑性指数、密度、颗粒分析、稠度、凝聚力、内摩擦角、空隙比、自由膨胀率、标准吸湿含水率、压缩系数、压缩模量等指标试验。

路基主体的强度指标也尤为关键，应结合路面病害类型、不同的路基填方高度、路基填料类型和路基取芯试验结果选取典型代表处布设探坑位置，挖至路床顶面采用承载板试验确定回弹模量检测或采用落锤弯沉仪测定动态弯沉反算路基回弹模量，验证是否满足设计要求。

同时对既有路基的支挡、防护、排水工程的实际状况进行全线调查，记录破损情况。重点关注高填方路段路基的调查，包括高填方路段高度、填方的实际情况、路堤是否稳定、路段的防护情况以及边坡的冲刷情况等[5]。

软土地区既有路基工程沉降调查，一般采用测量高程变化并考虑路面加铺等因素的方法。

2.2 调查结果的分析与应用

路基取芯外观方面，从试样的完整密实程度、颜色、含砂情况等方面具体描述，配合照片记录，并比对路面结构层病害，辨识是否扩展至路基，如有扩展应判定病害的影响深度和范围。当路基发生翻浆病害时，应根据翻浆的类型和级别(翻浆程度)采取相应的防治措施。当由于软土地基沉降、路基翻浆等病害引起桥头跳车、路基沉陷时，应采取相应的技术措施进行处治。

室内试验及室外检测方面，综合各项物理力学指标，逐个对路基土试样进行评价和工程分类。当既有路基回弹模量不满足新建路基的要求，且路面出现严重破损时，可根据对含水率、压实度和填料类型的分析评价，分别采取改善排水措施、补充碾压、换填处治等措施。当条件受限不能翻挖既有路基时，可采取水泥碎石桩、水泥粉煤灰碎石桩、注浆等处理措施[6]。

3 路面质量调查与检测

路面的质量调查与检测主要通过无损检测以初步探明路面的整体状况，区分出问题路段。高速公路路面以沥青混凝土路面为主，水泥混凝土路面为辅。沥青混凝土路面主要分布在主线、匝道、互通立交等处，水泥混凝土路面主要分布在服务区、收费站等处。

3.1 调查与检测方法

对于沥青路面，应开展的检测项目有结构层厚度、弯沉、破损率、平整度、车辙、抗滑性能等，具体检测项目、方法及频率见表1。涉及到以下情况需补充相应的检测项目。

1)路面再生利用技术

在施工图设计阶段，若利用既有沥青混凝土路面进行铣刨后再生利用，需对路面取芯芯样分层进行以下项目检测：沥青含量、回收沥青三大指标(针入度、软化点、延度)、回收集料物理力学试验(级配、针片状颗粒含量、压碎值、洛杉矶磨耗)、沥青铣刨料再生配合比设计。

2)路面病害专项检测

根据路况调查结果，选取不同类型、不同严重程度、不同路基填方高度的裂缝，利用地质雷达检测技术，对路面裂缝的延伸情况进行检测，判定裂缝的影响深度。

选取不同类型的典型病害进行逐层开挖，开挖至路基顶，记录每层开挖情况，每处开挖面积约1.5 m×2.0 m，并及时修补。可与地质雷达检测同步开展验证。

3)基层顶回弹模量

基层顶回弹模量采用手持FWD(Falling Weight Deflectometer,落锤式弯沉仪)或承载板法进行检测，建议每个路面施工标段左右幅各选取2处，每处3点。

表1 不同工程设计阶段沥青路面检测项目、方法及频率一览表

对于水泥混凝土路面，应开展的检测项目有结构层厚度、断板率、破损率、错台量、接缝传荷系数、抗滑性能等。结构层厚度包括水泥混凝土板厚度和水泥稳定碎石基层厚度，采用钻孔取芯法进行检测，每侧服务区建议取3处；断板率、破损率和错台量采用人工调查结合仪器测量，逐块板进行调查；接缝传荷系数采用FWD法进行检测，检测频率建议每20 m不少于一处；考虑到服务区及收费站水泥混凝土路面车速低及车道长度较短的特点，抗滑性能可采用构造深度指标进行评定，每车道各检测一处。

根据需要，可对取芯后的水泥混凝土芯样进行劈裂强度检测，计算水泥混凝土面板弯拉强度。基层顶回弹模量采用承载板法进行检测，建议每侧服务区选取1处，每处3点。

3.2 调查结果的分析与应用

路面技术状况评定:以1 000 m为评定单元分车道计算路面破损率(DR)和路面损坏状况指数(PCI)、路面行驶质量指数(RQI)、路面车辙深度指数(RDI)、路面抗滑性能指数(SRI)、路面结构强度指数(PSSI)，汇总分析各车道的整体状况。沥青混凝土路面破损调查除计算PCI外，还应计算裂缝率、翻浆率、修补率等，并把各种破损形式根据破坏程度分级汇总分析，按照典型病害划分路段。服务区水泥混凝土路面除计算PCI外，还需计算断板率、错台量，进行路面损坏路况的整体评定。在利用FWD检测路面弯沉前，应与贝克曼梁法测定的回弹弯沉建立关系式，并将检测结果换算成回弹弯沉，再计算PSSI。另外需要注意的是硬路肩作为改扩建后的行车道，其弯沉的检测不可忽视。

路面取芯外观：钻孔位置结合路面病害及不同的路基填方高度选取，尽量与路基取芯保持一致，避免重复取芯给路基路面留下更多的质量隐患。路面取芯的检测内容包括面层、基层芯样的外观描述。外观描述重点放在病害的类型和严重程度以及病害扩展情况上，若扩展至路基结构层，应结合路基取芯结果共同分析病害成因及处治措施。在沥青路面破损调查的基础上，开展病害专项调查，利用探地雷达对裂缝的范围和深度进行检测，辅以取芯和探坑，验证探地雷达检测结果的准确性，从而可以更准确地确定老路面病害的处治范围。

室内试验：对路面面层各层厚度和基层厚度检测结果进行汇总并计算代表值和合格率，评定与设计厚度的一致性，并为路面铣刨料的再生利用量计算和场站的布置提供依据[7]。为了掌握沥青路面各层材料的稳定性，分层评价沥青含量和颗粒级配的一致性；再根据回收沥青的三大指标检测结果，评价沥青的老化程度和再生利用的水平， 同时结合再生矿料的力学性能，对再生利用材料的配合比进行初步设计。

4 结 语

路基路面质量检测是高速公路改扩建项目中一项关键的工作，不同于一般的养护检查，质量检测工作的目标更具有针对性，在不同阶段应制定不同深度的检测方案。

该文制定的检测实施细则基本涵盖了路基路面质量检测的关键性指标，检测方法优先应用现代无损快速检测技术，检测频率随着工作深度逐步加大，在检测结果的运用方面建立了科学合理的评价方法，做到重点突出，能够为设计部门制定既有路基路面的处置方案提供强有力的技术支撑。