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摘要:介绍了近期对广东省某高速公路沥青路面进行的相关检测,检测内容包括路面破损状况、路面结构强度、路面平整度和路面车辙深度等。对路面病害进行了分析评价,并提出了养护维修建议,为道路养护设计提供重要依据。
关键词:沥青路面;道路检测;病害分析
中图分类号:U416.1文献标识码:A
1 工程概况及检测内容
广东省某高速公路全长153公里,由A段:K0+000~K45+000、B段:K45+000~K94+366、C段:K94+366~K151+000组成,其中A段和B段为双向六车道,C段自K95+800之后为双向四车道。 全线除隧道外,其余均为沥青混凝土路面,路面总厚度为76cm。路面结构为:上面层:4cm AK-16A型;中面层:5cmAC-20I型;下面层:6cmAC-25I型;沥青下封层:1cm下封层;基层:40cm水泥稳定碎石(水泥含量5%~6%);底基层:20cm水泥稳定碎石(水泥含量3%~4%)。
为配合路面维修养护路段的设计及施工,近期对本项目进行了路面检测调查,检测内容包括:路面破损状况调查、路面结构强度调查、路面平整度和路面车辙深度调查。
2 检测结果及分析
2.1 路面破损调查
本次路况调查主要采用ARAN4900多功能道路综合检测车进行检测,对于局部路段的病害采用人工调查的方式进行复核。根据道路检测车现场采集的照片,依照规范要求将沥青路面破损分为四类,即:裂缝类、松散类、变形类及其他类,再按照各种病害不同的程度将病害分为轻、中、重,分别对各类病害进行统计,计算路面综合破损率DR、路面状况指数PCI。沥青路面破损状况采用路面状况指数作为评价指标,PCI计算公式为:
PCI=100-15DR0.412
式中:Ai—第i类路面损坏的面积;A—调查的路面面积
将路面质量分为优、良、中、次、差五个等级,根据现场采集的路面病害数据,本项目路面破损病害K0+000~K95+000主要以横向裂缝、纵向裂缝、唧浆、坑槽、局部修补为主,少数位置出现局部沉陷、龟裂及车辙;K95+000~K151+000主要以车辙病害为主。根据PCI统计结果,按照规范要求的评价等级进行评价,全线路面状况指数评价结果如表1所示:
表1路面状况指数PCI统计表
方 向 分布百分率(%)
优 良 中 次 差
东行 车道1 89.5 10.5 0.0 0.0 0.0
车道2 79.1 20.2 0.7 0.0 0.0
车道3 47.9 51.0 1.0 0.0 0.0
西行 车道1 99.3 0.7 0.0 0.0 0.0
车道2 79.6 18.5 2.0 0.0 0.0
车道3 65.6 33.3 1.0 0.0 0.0
从统计数据情况来看,本项目路面状况整体较好,绝大多数的路面状况均在“优良”以上,优良率占整条路段的99%以上。东行的路面状况差于西行的路面状况,三个车道比较而言,车道1最好,车道3次之,车道2较差。主要路面病害为横向裂缝、纵向裂缝、唧浆以及车辙等病害。
2.2 弯沉检测及路面强度评价
国内外普遍采用回弹弯沉值来表示路基路面的承载能力,通常所说的回弹弯沉值是指标准后轴载双轮组轮隙中心处的最大回弹弯沉值,在路表测试的回弹弯沉值可以反映路基、路面的综合承载能力,本次弯沉检测采用丹麦产的落锤式弯沉仪(FWD)。
沥青路面强度采用强度指数作为评价指标。路面强度指数(SSI)按下式计算:SSI= LD /LR
式中:SSI______路面强度指数;
LD______路面设计弯沉值;
LR______路面代表弯沉值。
路面设计弯沉:A、B段为20.3(0.01mm),C段为20.7(0.01mm)。根据上述公式计算各路段路面强度指数,并对每个车道进行强度评价,根据分公里的强度指数统计结果,为进一步了解各标段、各车道路面强度分布情况,表2统计了分布百分率。
表2 路面强度指数分布表
PSSI评定等级 优 良 中 次 差 汇总
西行方向
(km) 134 13 3 2 0 152
88.16% 8.55% 1.97% 1.32% 0.00% 100.00%
东行方向
(km) 148 2 1 0 0 151
98.01% 1.32% 0.66% 0.00% 0.00% 100.00%
注:表中括号中的数值为指标中各评定等级路段长度占所测试路段总长度的百分比。
表2表明,东行99.32%路段强度满足要求,西行96.7%路段强度满足要求,东行的路面强度好于西行路面强度。影响路面强度指数主要有两个方面,一是原路面分段,二是对弯沉超过3倍均方差的数据如何处理。《公路沥青路面设计规范》强调,在同一路段内,各测点的弯沉值应比较接近;若局部路段弯沉值很大,应先进行修补处理,再进行补强。
2.3 平整度检测
沥青路面平整度数据采集,采用ARAN4900路面综合检测车,在病害严重路段用上海普勒思LIPRES路面激光断面仪进行复检,分6个车道进行。为保证数据采集的准确和稳定,检测速度一般为40~50km/h,最大不超过80 km/h。
路面的行驶质量采用行驶质量指数(RQI)作为评价指标,行驶质量指数由国际平整度指数(IRI)计算,他们的关系式为:
式中:IRI——国际平整度指数,单位m/km。
__高速公路和一级公路采用0.026,其他等级公路采用0.0185;
——高速公路和一级公路采用0.65,其他等级公路采用0.58。
检测结果表明,广惠高速公路全线行驶质量优,局部路段平整度指数IRI大于2.0m/km,东行方向小客车道、快车道、慢车道100m最大IRI分别为3.66m/km、3.75 m/km、4.75 m/km,西行方向小客车道、快车道、慢车道100m最大IRI分别为3.70 m/km、4.36 m/km、4.87 m/km。通过对比发现,广惠高速公路小客车道的平整度优于快车道,快车道的平整度优于慢车道。本项目路段对平整度养护建议以日常养护为准。
2.4 车辙检测
沥青路面车辙数据采集,采用ARAN4900路面综合检测车,并在车辙严重地路段采用APRES路面车辙自动测定仪(自动化路面横断面剖面检测与分析系统)比对,全线六个车道分别检测。检测速度一般为40~50km/h,最大不超过80 km/h,采样间距为0.5m,结果统计时的分段长度以5m计,取两个轮迹的最大值为该断面的车辙深度。本次检测每公里为一个评定路段,计算各评定路段的平均车辙深度、最大车辙值、车辙深度大于15mm累计长度。
根据规范规定,高速公路沥青路面车辙养护质量标准为车辙深度不大于15mm;车辙深度15~25mm为轻,车辙深度大于25mm为重。检测结果汇总如表3,从中央分隔带往路肩依次为车道1、车道2、车道3。
表3车辙检测结果统计表
车道 平均车辙深度
(mm) 最大车辙深度
(mm) 不满足养护要求的路段合计(m)
RD≥15
东行车道1 10.2 44 1709
东行车道2 10.1 39 22958
东行车道3 9.9 55 2429
西行车道1 8.9 32 4310
西行车道2 9.7 37 12140
西行车道3 14.1 41 1172
车辙检测结果表明:本路段车辙情况不是很严重,车辙深度基本上均小于25mm,属于轻度车辙。6个车道车辙深度大于15mm的累计长度约44.7km,车辙主要集中出现在桩号K95以后的路段,主要是第2车道。从统计结果显示,东行的车辙要明显严重于西行的车辙。车道2的车辙最重,车道3次之,车道1的车辙非常轻微。根据现场调查结合钻芯取样结果,车辙主要形式为失稳型车辙,由于沥青混合料的高温稳定性不足,在外力作用下中面层产生剪切变形,发生向两侧隆起的现象。通过钻芯发现,车辙主要发生于中面层,车辙发生的位置往往油石比较大,粗集料筛孔集料偏少,细集料筛孔集料偏多。
3结语
检测结果表明,该高速公路的车辙较小,平整度较好,路面强度基本满足要求,病害主要集中在路面破损上,包括横向裂缝、纵向裂缝、唧浆等。若不及时对病害路面进行维修,将影响交通的正常运营,降低道路功能与服务水平,并且影响行车安全。为配合路面维修养护路段的设计及施工,针对路面破损造成的病害,应根据病害情况确定处治面积和深度,挖除或铣刨破损的沥青面层(包括出现病害的基层和底基层),通过粘层加强面层与基层连接。对零星破坏的路段,按现行规范修补方法进行维修。
参考文献:
[1] 公路沥青路面养护技术规范(JTJ073.2-2001)[S].
[2] 公路技术状况评定标准(JTG H20-2007)[S].
[3] 公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)[S].
作者简介:杨慧游(1986-),男,硕士研究生,研究方向:路基路面工程