公路沥青路面早期病害的原因分析

公路沥青路面早期病害的原因分析

黄胜强

长沙理工检测咨询有限责任公司

摘要：本文针对我国公路沥青路面早期病害的现状，深入分析病害产生的原因，并提出相应的养护措施。通过对沥青路面的病害原因和养护方法的研究，旨在提高我国公路沥青路面的使用寿命和行驶质量，为我国公路事业的可持续发展提供理论支持。

关键词：公路；沥青路面；早期病害；原因分析

引言：

随着我国经济的快速发展，公路建设取得了举世瞩目的成就。沥青路面作为公路的重要组成部分，其性能直接影响到公路的使用寿命和行驶质量。然而，在实际运营过程中，沥青路面容易出现早期病害，如裂缝、坑洼、车辙等，严重影响了公路的安全性和舒适性。为了确保公路的正常运行，对沥青路面早期病害的原因进行分析，并采取有效的养护措施显得尤为重要。

一、公路沥青路面早期病害概述

随着我国公路事业的快速发展，沥青路面在公路中的应用越来越广泛。然而，由于交通荷载、气候条件、材料性能等多方面因素的影响，沥青路面在使用过程中容易出现各种病害。为确保公路的安全、舒适和畅通，对沥青路面的病害进行及时、准确的识别和防治至关重要。本篇文章将对公路沥青路面的早期病害进行概述，以期为沥青路面的养护和管理提供参考。

二、公路沥青路面早期病害的原因分析

（一）设计与施工原因

1.设计方案不合理：在公路沥青路面设计过程中，若未充分考虑道路的使用功能、交通量、地形地貌等因素，可能导致设计方案不合理，从而为早期病害的发生埋下隐患。

2.施工质量问题：施工过程中，施工队伍的技术水平、施工设备的先进程度、施工工艺的规范性等方面都会影响路面质量。如沥青混凝土摊铺碾压不到位，压实不够，将导致沥青路面早期出现病害。

3.施工管理与监督不到位：施工过程中，监督管理部门对施工现场的监督不力，无法及时发现和纠正施工中的问题，容易导致路面病害的产生。

（二）材料与环境因素

1.材料质量问题：沥青路面材料涉及级配碎石、无机结合料、沥青混凝土等。如细集料含泥量超标、混合料合成级配不合格、沥青混凝土油石比不合格等，都会导致沥青路面早期病害的形成。

2.环境因素：环境因素涉及温度、湿度、紫外线等。如无机结合料、沥青混凝土摊铺低温施工，若未采取相应的保温措施，很容易导致早期病害的产生。

（三）交通与气候影响

1.交通负荷：随着公路交通量的不断增加，车辆荷载对路面的磨损和剪切力作用加剧，容易导致路面早期病害的产生。

2.气候条件：气候条件对沥青路面的使用寿命具有重要影响。降水、温度波动、湿度等气候因素会导致路面材料疲劳、龟裂等病害。

三、公路沥青路面早期病害的检测方法

公路沥青路面早期病害的检测方法是确保道路安全、提高路面使用寿命的关键。通过对早期病害进行及时、准确的检测，可以有效预防病害的发展和蔓延，降低维修成本，提高道路通行性能。本节将详细介绍几种常见的公路沥青路面早期病害检测方法。

（一）视觉检测方法

视觉检测方法是通过对路面进行直接观察，识别潜在病害的一种简单、直观的方法。检测人员通过观察路面表面的平整度、颜色、裂缝、变形等情况，判断路面是否存在病害。视觉检测方法适用于新旧路面，但在实际应用中，受限于观察角度、光线条件等因素，可能导致病害检测不全或误判。

（二）多功能路况快速检测系统检测方法

多功能路况快速检测系统集成了路面视频病害检测子系统、路面激光平整度检测子系统、路面激光车辙检测子系统、前景观检测子系统以及高精度GPS模块。设备技术成熟、性能稳定。路面损坏状况检测采用特种LED照明和红外激光照片，照度均匀清晰，消耗功率低。设备能以车流速度（非稳定速度，0~120km/h）自动检测路面损坏，路面平整度、道路前方图像等路况信息，该方法具有检测速度快，检测指标全面，能较全面地评价公路的技术状况，现在应用非常广泛。

（三）路面雷达检测方法

路面雷达检测方法是一种非破坏性检测技术，通过发射电磁波探测路面下方结构，根据回波分析路面厚度、基层状况、空洞等病害。该方法具有检测速度快、精度高、无损检测等优点，但设备成本较高，对检测环境有一定要求。

（四）钻芯取样检测方法

钻芯取样检测方法是通过钻取路面样品，观察样品内部结构，分析路面材料的性能和病害发展程度。该方法具有较高的准确性，但检测过程会对路面造成一定破坏，适用于已确定病害范围的情况。

（五）落锤弯沉检测方法

落锤弯沉检测方法是一种通过探头向路面施加动态荷载，测量荷载传递过程中能量变化的技术。根据测量数据，分析路面结构的强度、刚度等性能，从而判断病害发展程度。该方法适用于各类沥青路面，检测速度较快，但对设备精度要求较高。

（六）综合评价体系

为了更全面、准确地检测沥青路面早期病害，可以建立综合评价体系，将多种检测方法相结合。通过对检测数据的分析，评价路面的使用性能和病害发展状况，为维修决策提供依据。综合评价体系可根据实际情况调整检测方法，以满足不同道路、不同病害的检测需求。

四、工程案例分析

以湖南省邵阳县2022年G207线普通国省道大修工程路面处治早期损坏调查分析为例进行分析。本项目为邵阳县 G207 线，实施桩号为K3210+000～K3214+946，共4.946km，技术等级为二级公路，设计速度为60km/h，双向两车道，路面宽度为10.5m=1.75m（硬路肩）+2×3.5m（行车道）+1.75m（硬路肩），本项目采用旧水泥路面全厚式就地破碎冷再生半刚性基层再加铺沥青面层的大修方案，路面结构形式为：30cm 厚水泥稳定碎石基层+5cm 厚AC-20C 中粒式沥青混凝土下面层+4cm 厚AC-13C 细粒式改性沥青混凝土上面层。该项目完工后不久，局部路段出现车辙、坑槽等早期病害，影响了行车的舒适性，也造成了不良的社会影响。

（一）检测数据

1.材料抽检 

  为掌握邵阳县2022年G207线普通国省道大修工程路面处治早期损坏调查情况，对其沥青混合料拌合站进行了相关材料抽检，具体如表4.1所示。

表4.1 材料检测结果数据统计表

2.基层厚度、强度 

    对本项目进行水稳层钻芯，测其试件成型强度，具体如表4.2所示。

表4.2 基层厚度、强度检测结果数据统计表（钻芯法）

3.面层厚度

对本项目进行了面层钻芯，具体如表4.3所示。

表4.3 面层厚度检测结果数据统计表 

4.面层压实度

采用表干法检测面层芯样压实度，具体如表4.4、4.5所示。

表4.4 下面层压实度检测结果数据统计表

表4.5 上面层压实度检测结果数据统计表

注：标准密度由施工单位提供。

5.面层油石比及级配

   采用抽提的方法测定沥青混凝土路面油石比，具体如表4.6。对抽提后混合料进行筛分，级配如图4.1、图4.2所示。

表4.6  沥青混凝土路面面层油石比实测结果

图4.1  AC-20沥青下面层混合料级配

图4.2  AC-13沥青上面层混合料级配

6.路面损坏状况

采用CICS智能道路检测车对邵阳县2022年G207线普通国省道大修工程路面病害进行采集统计，采用人机交互软件可计算出公里路面损坏状况统计如表4.7~表4.8所示。

表4.7上行行车道DR及PCI公里统计表

表4.8下行行车道DR及PCI公里统计表

7.路面车辙深度

采用CICS智能道路检测车对邵阳县2022年G207线普通国省道大修工程路面车辙深度进行采集统计，路面车辙深度统计如表4.9~表4.10所示。

表4.9 上行行车道RD及RDI公里统计表

表4.10 下行行车道RD及RDI公里统计表

8.路面行驶质量

采用CICS智能道路检测车对邵阳县2022年G207线普通国省道大修工程路面行驶质量进行采集统计，路面行驶质量统计如表4.11~表4.12所示。

表4.11 上行行车道IRI及RQI公里统计表

表4.12 下行行车道IRI及RQI公里统计表

（二） 检测结论

1.材料抽检

根据材料试验检测结果，碎石压碎值、含泥量合格，细集料含泥量不合格，石油沥青、改性沥青三大指标均合格。

2.基层厚度、强度

根据JTG F80/1-2017、JTG 5220-2020，钻芯总厚度平均值不小于设计值；按单个检查值的偏差不超过单点合格值允许偏差来计算合格率（沥青路面：单层施工合格值允许偏差为-20%H），本次共检测基层厚度5点，代表值满足规范要求，单点合格5点，合格率100%；检测基层强度5点，平均值满足规范要求，单点合格5点，合格率100%

3.面层厚度

钻芯检测厚度：厚度代表值不小于设计值减去代表值允许偏差时（沥青路面：二级及以下8%H），按单个检查值的偏差不超过单点合格值允许偏差来计算合格率（沥青路面：二级及以下合格值允许偏差为15%Hmm），本次共检测面层厚度12点，代表值满足规范要求，单点合格点，合格率91.7%。

4.面层压实度

根据JTG F80/1-2017，压实度代表值不得小于标准密度的96%，单点值不低于95%评定为合格。本次共检测面层压实度24点，代表值满足规范要求，单点合格17点，合格率70.8%。

5. 面层油石比和级配

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004)，沥青油石比允许偏差为±0.3%，下面层油石比、上面层油石比均达到设计要求。

根据级配图4.1，AC-20混合料级配不合格；根据级配图4.2，AC-13混合料级配不合格。

6. 路面损坏状况

邵阳县G207线K3210+000～K3214+946段上行行车道DR为0.033 %，PCI为97.01，评定等级为优；下行行车道车道DR为0.008%，PCI为98.52，评定等级为优。邵阳县G207线由于对病害进行了修补，公路路面损坏状况指数目前整体为优，路面病害以块状修补为主，局部存在坑槽、车辙等病害。块状修补主要集中在K3211+934～K3211+992上行、K3212+142～K3212+318上行、K3213+182～K3214+686上行、K3214+756～K3214+820下行，修补面积合计68.81m2；零星的坑槽主要分布在K3212+060～K3212+100上行、K3213+004～K3213+178上行，坑槽面积合计约0.28m2。

7.路面车辙深度

邵阳县G207线K3210+000～K3214+946段上行行车道RD为5.18mm，RDI为94.82，评定等级为优；下行行车道车道RD为4.81mm，RDI为95.19，评定等级为优。公路路面车辙深度指数目前整体为优。车辙深度不合格路段主要集中在K3214+390～K3214+920上行，车辙深度最大至17.32mm。

8.路面行驶质量

邵阳县G207线K3210+000～K3214+946段上行行车道IRI为2.06m/km，RQI为90.51，评定等级为优；下行行车道车道IRI为2.02m/km，RQI为91.01，评定等级为优。公路路面行驶质量指数目前整体为优。平整度相对较差路段主要集中在K3212+310～K3212+950上行、K3213+320～K3213+970上行、K3214+130～K3214+970上行、K3213+100～K3213+520下行、K3214+680～K3214+950下行，平整度最大至18.50mm。

（三）病害原因分析

路面损坏以车辙、块状修补、坑槽为主。结合路况调查、钻芯、原有的施工记录分析和室内试验检测结果，分析路面早期病害主要有以下几个方面的原因：

1.细集料含泥量超标会对沥青混合料高温稳定性产生不利影响，泥土会使沥青与集料之间的黏附性降低，降低沥青混合料的黏结强度，从而影响沥青混合料高温时抵抗变形的能力，路面在车辆荷载作用下较易产生车辙病害。

2.细集料含泥量超标也会对沥青混合料水稳性产生严重不利影响，过量泥灰影响沥青与集料的粘附，在雨水和汽车荷载作用下产生冲刷，加速沥青在集料表面剥落分离，加之因施工期间降雨频繁，地面潮湿积水，影响路面压实并在路面结构内部集聚了一定水分，在荷载作用下水分对路面结构内部产生冲刷破坏，导致沥青混合料剥离脱落，路面在车辆荷载作用下很快产生坑槽、松散等病害。

3.AC-20、AC-13沥青混合料级配均不合格，整体均处于偏粗状态，从而导致沥青混合料摊铺成型空隙多，压实不够、加上长期经过水损坏因素影响，导致出现车辙、坑槽等病害。

（四）养护维修建议   

    根据邵阳县2022年G207线普通国省道大修工程路面处治早期损坏调查分析结果，提出以下几点养护维修建议。

（1）邵阳县2022年G207线普通国省道大修工程局部路段出现早期损坏主要是因为所用细集料含泥量超标影响沥青混合料高温稳定性、水稳性。由于病害发展过快，产生了不良的社会影响，因此建议采取动态把控、及时根治的原则，一方面减少过度返工造成新的浪费，又要避免病害反复产生而造成更大的社会舆论影响。

（2）根据病害产生的原因和病害发展的现状，建议将上行K3214+300～K3214+946车辙严重路段进行双层铣刨，重新加铺等厚AC-20改性沥青混合料+AC-13改性沥青混合料；将表面层病害较多的上行K3212+900～K3213+000、K3213+300～K3213+400、K3213+500～K3213+600、K3213+900～K3214+150段和下行K3214+000～K3214+100、K3214+300～K3214+800段进行表面层铣刨重，重新加铺AC-13改性沥青混合料。铣刨厚度应根据现场实际情况确定，确保将原有的新旧路面结合层界面完全铣刨清除，并利用机械设备将铣刨残留物碎屑等清扫干净，并将新铺的沥青混合料充分压实。

  （3）路面钻芯是一种以点代面的检测方式，难以对整个路面结构及层间病害状态精准把握。路面病害发展也是一个动态过程，施工单位在处治路面病害时应适当扩大勘探范围，结合现场情况及原有施工记录情况合理确定处治范围。并加强路面日常巡查和日常病害养护工作，发现新出现的病害及时进行养护处治，确保邵阳县G207 K3210+000-K3214+946大修段的路况水平及良好的路容路貌。

五、结论

公路沥青路面早期病害的养护措施是一项系统工程，涉及病害识别、养护方案制定、材料与设备选用、施工组织与管理等多个环节。只有加强每个环节的管理，才能确保养护措施的实施效果，延长路面使用寿命，确保道路安全畅通。同时，要及时总结养护经验，为今后类似工程提供借鉴。在我国公路建设与发展的新形势下，提高沥青路面早期病害养护技术水平，对保障国家交通基础设施安全运行具有重要意义。

参考文献；

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