鄂西南山区道路主要病害类型及其成因分析

张建功

(湖北交投智能检测股份有限公司,武汉 430030)

我国目前90%以上的道路均采用沥青混凝土铺筑，这主要是沥青路面具有易铺筑、行车舒适、低噪音等一系列的优势[1]。但沥青路面在长期服役过程中也会出现多种不同形式的病害，如路面坑槽、车辙、开裂等，各种病害的产生严重威胁到道路的安全服役。尤其对于山区道路而言，其处于更复杂的气候环境中，同时山区地势陡峭、道路坡度较大，这些特征都使得山区道路面临更严酷的服役环境和更严苛的安全性要求。因此充分认识山区道路的病害类型及其成因对于科学改善山区道路的服役耐久性、安全性具有非常重要的现实意义。

1 项目背景

位于鄂西南的恩施、长阳、五峰等地山区很多，地势陡峭，其道路多为盘山公路，且坡度较大。因此研究鄂西南地区道路病害对于充分认识山区道路病害具有较好的代表性。在该研究中，以位于恩施、长阳、五峰山区的3条道路为调查对象，在确定山区道路主要病害类型的基础上，进一步分析了各种病害的成因。3条道路均为国道，采用半刚性基层与沥青面层复合式结构。道路服役时间超过5年，最大坡度超过30°。

2 试验方法

确定山区道路主要病害类型：对于车辙、坑槽、开裂、鼓包等常见的路面病害形式，对3条道路的斜坡路段和平整路段分别进行调查，每条道路选取的斜坡路段和平整路段总长分别为10 km。所选路段在服役期未进行翻修或者养护处理。对于路面沉降、唧浆等不常见病害，基于整条道路的历史突发情况处置记录加以分析，进而确定鄂西南山区主要的路面病害类型。分析主要路面病害成因：在确定主要路面病害类型的基础上，深度分析调查数据和历史突发情况处置记录，进一步确定鄂西南山区道路主要病害的成因。

3 结果与讨论

调查发现，在鄂西南恩施、长阳、五峰3个区域，对于常见的路面病害类型，无规则的网状开裂以及大大小小的坑槽最为常见。由于网状裂纹往往相互交联向周围延伸开来，如图1(a)所示，不方便对其进行计数。因此研究中采用网状裂纹在道路纵向上的累计长度占调查路段总长度的百分比例来量化网状开裂病害。网状开裂病害调查结果如图2(a)所示，可见三地区路面的无规则网状开裂病害均比较严重，发生病害的路段长度占到调查路段总长度的20%以上。坑槽这类病害比较容易计数，如图1(b)所示，因而直接以坑槽的数量来反映路段坑槽病害的严重程度。坑槽病害调查结果如图2(b)所示，可见，虽然三地区道路上的坑槽数量各不相同，但是三者的坑槽数量均超过了250个，说明三地区路面的坑槽病害也较严重。而对于车辙这种非常普遍的路面病害，在三地区调查路段观察到的数量却比较少，这可能与当地的气候环境以及交通量大小直接相关。而对于不常见的路面病害类型，结合3条道路服役期内的历史突发情况处置记录来看，路面局部沉降变形或者坍塌偶有发生。研究所选恩施、长阳、五峰三条道路在服役期均发生了十多次路面局部沉降变形或者塌陷的突发事故。

进一步分析上述3类病害的成因。图3(a)显示，对于恩施、长阳、五峰三个区域的道路，斜坡段的网状开裂累计长度并非恒大于或者恒小于平整段的情况。具体来看，对于五峰和长阳山区的道路，平整段路面更容易发生网状开裂病害；而恩施山区的道路情况正好相反，斜坡段路面的网状开裂病害要比平整段严重的多。由此说明，网状开裂病害的形成与所选取路段是否有坡度并无严格对应关系，网状开裂病害是随机产生的。而对于平整路面和坡度路面而言，在相同交通荷载及环境因素的作用下，理论上后者产生病害的概率更高。而三地区道路的网状开裂病害并未呈现出相一致的规律，表明网状开裂病害的产生主要是沥青自身性质在服役过程中的改变引起的。众所周知，沥青路面在长期服役过程中，沥青逐渐发生老化、疲劳，产生裂纹的概率也随之大大提升。不同于网状开裂病害，坑槽病害与道路是否存在坡度有非常好的关联。从图3(b)中可以看出，不管是五峰山区道路，还是长阳或者恩施山区道路，斜坡段对应的坑槽数量总是大于平整段。这主要是因为鄂西南山区地势普遍比较险要，对于坡度较大的道路，在雨水充沛季节，路面不断受到水流的冲刷，集料与沥青间的粘附性能被逐渐破坏，久而久之就形成了严重的路面坑槽病害。而对于平整路面，受到的雨水冲刷作用较弱，路面稳定性要好，发生坑槽病害的可能性显著降低。根据历史突发情况处置记录来看，路面局部沉降或者塌陷主要受地质构造的影响。鄂西南地区是典型的喀斯特地貌，可溶性岩石受水侵蚀而发生溶蚀。这一破坏过程如果不能尽早被发现，随着岩石逐渐被侵蚀，路层下的局部区域形成岩溶地质，给道路的稳定性及承载力均带来极大的损害。在交通荷载及其他外力的作用下，岩溶区很可能产生坍塌，造成路面的下沉或者塌陷。

4 结 论

研究针对山区道路的病害进行了调查分析，以鄂西南恩施、长阳、五峰三个区域的道路为研究对象，确定了山区道路的主要病害类型以及病害的成因。结果表明，不规则开裂、坑槽、沉降变形为鄂西南山区道路的主要病害类型；不规则开裂主要由沥青路面的老化造成，坑槽的产生与山区道路坡度大、受水损害严重有关，路面局部沉降、塌陷则主要与山区岩溶地质的发展有关。