广佛高速公路半刚性路面弯沉与破损相关性分析
半刚性基层路面的病害及其分析
半刚性基层路面的病害及其分析摘要：本文通过对现今我国沥青路面主要使用的半刚性基层的分析，讨论了半刚性基层沥青路面存在的病害，主要是其裂缝形式，分析了裂缝的形成机理，并提出了预防裂缝产生的措施。
关键词：半刚性基层沥青路面裂缝形式形成机理预防措施1 引言随着我国经济的迅速发展，高等级公路的里程不断增加。
为适应高等级公路重交通、重载对道路的要求，以无机结合料稳定粒料(土)类为基层，沥青混凝土为面层的半刚性路面被大量用于高等级公路路面。
半刚性路面具有两个较明显的特点，其一是：具有较高的强度和承载能力。
其二是：半刚性基层刚度大，从而提高了沥青面层抵抗行车疲劳破坏的能力。
然而，由于半刚性基层性脆，抗变形能力差，在温度或湿度状况变化时及在荷载作用下易产生开裂，这种裂缝往往要扩展到面层，随着道路使用期限的延长，路面裂缝仍然在不断增加和发展。
通过对国内已建成的高速公路使用调查表明，半刚性沥青路面裂缝问题日益突出，并已成为该结构的主要缺陷。
2半刚性基层沥青路面结构破坏模式2.1材料特点目前国内较多采用的水泥稳定碎石及石灰、粉煤灰稳定碎石二种半刚性基层，具有承载力大、刚度大、模量高、板体性强、弯沉小而且投资经济，缺点在于这种材料变形小，特别是温缩、干缩变形大，易开裂，属于脆性材料。
2.2半刚性基层路面的破坏模式由于半刚性基层材料温缩和干缩特性，以及材料本身的脆性，裂缝的产生不可避免。
裂缝的存在导致三种结果：首先当车轮从裂缝的一侧经过到达裂缝的另一侧时，形成突变，并在裂缝处产生较大应力集中，表现为面层在裂缝处的上下剪切和层底弯拉，这些应力，加之温度应力的综合、反复作用，最终导致面层疲劳破坏而产生反射裂缝；其二，水沿裂缝渗入路面结构内，在行车荷载作用下，对基层、底基层、路基形成水力冲刷，将材料中的细料挤出，材料松散并形成坑槽，半刚性基层失去板体性，弯沉迅速增大，最终导致结构破损；第三，界面上水的存在改变了界面接触条件，于是结构不再连续，界面成为半连续甚至光滑接触模式，这种情况使得路面的受力状态变得十分不利，沥青层底有可能出现超过极限拉应力，导致沥青面层开裂，承载力降低，产生车辙等病害，成为导致路面破坏的又一原因。
高速公路软基沉降变形监测与分析
高速公路软基沉降变形监测与分析摘要：文中针对广佛高速扩建工程软基情况，分析了典型断面软基的表面沉降、分层沉降和侧向水平位移等监控观测结果，以为确保软基路段施工期的安全稳定、有效控制工后沉降及保证工程质量提供科学依据。
关键词：公路；软基；沉降；位移；施工质量广佛高速扩建工程全长15．18 km。
佛开高速所在地为珠江三角洲平原地带，沿线近一半路段为软基地段，主要地貌类型为海冲积向平原，沿线表层基本为0．9～3．2 m 厚填筑土，在填筑土下广泛分布一层软土，基本由淤泥质亚粘土、淤泥质亚砂土和淤泥质粉砂土组成，连续分布。
软土埋深浅，层厚变化大(3．5～35 m)，具有含水量高、空隙比大、压缩性高、容许承载力低、抗剪强度弱、易触变的特点，对路基、路面、人工构造物及桥梁桩基的稳定具有破坏作用。
要有效地解决稳定问题和变形控制问题，软基监控工作很重要，可根据监控所收集的数据，调整施工期加载速率；预测沉降发展趋势，确定预压时间；提供施工期间沉降土方量的计算依据，确保软基路段施工期的安全稳定，有效控制工后沉降，保证工程质量。
1 软基监测为了更全面、准确地掌握软基在施工过程中的变化动态，根据广佛高速扩建工程软基段淤泥层厚度、路堤填土高度、软基处理方式等情况，对典型断面进行表面沉降、分层沉降、水平位移等现场观测，具体观测断面见表1。
1．1 表面沉降观测通过表面沉降监测和理论分析，控制全线的填土速率，达到安全、快捷填筑的目的；提供沉降土方与中心沉降量的关系，为全线施工土方的工程计量提供依据；通过对软基沉降的观测和最终沉降的计算，掌握软基路段的地基固结和沉降情况，以便采取最佳措施减少工后沉降。
沉降板由底板、金属测杆、保护套管组成。
底板埋设于路堤底面位置，金属测杆和保护套管随填土高度的增加而逐步接高。
通过水准仪测量金属测杆标高以确定沉降量。
K9+328处软基厚度全线最大，达32 m，采用袋装砂井+预压处理，路堤填土6 m。
该路段的路堤填筑安全要求较高，须防止路基失稳。
路面弯沉与平整度及破损关系研究
路面弯沉与平整度及破损关系研究2007年第4期吉林交通科技SCIENCEANDTECHNOLOGYOFJILINCOMMUNICA TIONS总第110期路面弯沉与平整度及破损关系研究孟莹琳闫红梅白日华长春公路规测设计院有限公司长春市市政建设集团公司吉林省中信公路科技咨询有限责任公司(长春130021)(长春130000)(长春130000)【内容摘要】路面弯沉,路面平整度和路面破损分别是路面结构承载力,路面行驶质量以及路面结枷}生能的调查指标,是从不同的角度考察路面状况的项目.本文从以下两个方面展开讨论:弯沉与平整度的关系,弯沉,平整度及破损状况的关系,并将对三者关系的讨论结果应用到实际工作中.【关键词】弯沉平整度破损路面弯沉值与平整度及破损关系研究分别从不同的角度表征路面的使用性能IlJ.其中路面弯沉值采用落锤式弯沉仪测定,准确快速,如果能将弯沉值与路面其他性能指标或破损状况建立关系的话,将会提高公路检测社会效益和经济效益.换句话说,三者之间任意二者的关系能够确定的话,必将对路面调查工作有较大帮助,提高其工作效率.1研究数据介绍本文所作的弯沉,平整度及破损状况关系研究以吉林省内的三条高速公路:长吉高速公路,长余高速公路及长营高速公路数据为例,展开讨论内容. 长余高速公路于2002年9月竣工通车,路面结构为:上,中,下面层材料为沥青混凝土,厚度分别为0.04m,0.05m,0.06m;基层材料为石灰,粉煤灰土稳定粒料,厚度不等,分别为0.25m,0.28m或0.30m; 底基层材料为石灰,粉煤灰土,厚度不等,分别为0.16m,0.20m或0.30m;部分路段有砾石,角砾垫层, 厚度不等,分别为0.28m或0.15m.长营高速公路全线于1997年9月10日建成通车,路面结构为:上,中,下面层材料为沥青混凝土, 厚度分别为0.04m,0.05m,0.06m;基层是厚度为0.25m的石灰,粉煤灰土稳定粒料,底基层是厚度为0.15m的级配碎(砾)石,垫层是厚度为0.25m的其它材料.长吉高速公路全线于1997年9月9日建成通车.弯沉数据使用落锤式弯沉仪测定;平整度数据3采用Dynatest5051MK--llI型激光断面仪(RSP)测试系统测量,数据采集时得到每公里的百米整平整度测定值.路面状况数据资料由红外车辙识别仪及自动摄像车及相关病害识别软件进行破损检测.2弯沉值与平整度的关系讨论在弯沉值与平整度的关系讨论之前,要对两类数据作以下说明:弯沉值是针对路面一点提出的检测数据;而平整度是针对一个路段的检测数据,一般以100m为单位.2.1初步数据关系讨论初步的数据研究就是简单的对应平整度值和弯沉值.由于两类路面调查数据是从不同的角度以及方向提供路面调查信息,因此,在研究二者之间的关系的时候,要有效将二者的信息结合在一起,笔者采用如下方法:第一,将百米平整度值分别与这100m 路段的起点弯沉值和终点弯沉值相对应,得到两组数据;第二,计算路段起点弯沉值与终点弯沉值的均值以及终点弯沉值与起点弯沉值的比值两项数据, 分别与百米平整度相对应,得到两组数据.根据以上所述的四组数据,利用Excel的内置功能绘制了相关的(x,Y)散点图,通过散点分布及位置,分析弯沉和平整度二者之间的关系.对于长吉高速公路,上面所属的四组数据对应的散点图如图1所示.由图1可见:单纯将区间平整度与区间起终点弯沉值相对应,如图1-a,图1-b,二者关系不明确;区间平整度与区间弯沉均值散点图(如图1-c)散点帑恭.j}I路恭.j}I公恭恭鬻总第110期孟莹琳等:路面弯沉与平整度及破损关系研究2007年第4期,分布较为集中,凌乱分布的散点数量减少,但是集中的范围仍然不是能够用一个关系式就可以表示出来的;图1-a,图1-b和图1-e中散点似乎是分布在一个扇形面积内,也就是说用扇形面积的几条半径应该是可以表示上述两图的散点分布的;区间平整度鋈量凶0.002.004.006.00区间平整度(m)a)区间平整度与区间起点弯沉值散点图120.0081O0.O0e80.00删60.00蚕40.O020.O0厘0.O0凶0.002.004.006.00区间平整度(m)与区间弯沉比值散点图(如图1一d)散点分布有横向发展的趋势,无论区间平整度如何变化,区间弯沉比值大多数在数值1上下徘徊,比值超过2的数值也存在,但属于少数情况.总的来说,四幅散点图散点分布均不能用独立0.002.004.006.00区间平整度(m)b)区间平整度与区间终点弯沉值散点图0.002.004.006.00区间平整度)c)区间平整度与区间弯沉均值散点图d)区间平整度与区间弯沉比值散点图图1长吉高速公路区间平整度与弯沉散点图的关系式表示,也就是说上述四组数据关系不明确.同样的,长余高速公路和长营高速公路的同类散点图散点分布呈现了同样的杂乱分布,很难从四组散点图中找出一些散点的分布规律.但是对应的区间平整度与区间弯沉均值散点图散点分布呈明显的扇形面积分布趋势.上述分析证明:对于区间平整度和区间弯沉及区间弯沉的一些推导值之间的研究,不做任何数据分组和额外的数据处理的情况下,是不存在简单的对应关系的.但是从弯沉和平整度的定义和受环境影响以及发展方面有许多的共同之处方面考虑,有必要进行进一步的数据研究.2.2分段研究平整度与弯沉值之间的关系在初步的数据研究中没有找到平整度和弯沉之间在数值方面的联系,分析其原因有以下两点:第一,路段数据没有进行任何分类,路段之间难免会存在差异,所以造成无规律可循的散点分布杂乱无章现象;第二,路段平整度不能仅与路段的起终点弯沉相关联,必须加人其他相关因素作参考,例如破损; 或者是结合路段内其他点的弯沉值,才有可能建立弯沉值与平整度之间的关系.因此下面进行分段数据分析工作:小距离路段进行分段数据分析工作,即每5kin或1Okra分一组. 分段研究的目的,简而言之:即试图通过减小路段差异的方法寻求平整度与弯沉值之间的关系.同样采用绘制各组数据散点图的方法分析,首先对长吉高速公路分段散点图进行了分析:长吉高速公路按5km或lOkm进行分段数据处理,共划分为13段.对于长吉高速公路的区间平整度与区间起点弯沉值散点图,区间平整度与区间终点弯沉值散点图的分析总结如下:这两个散点图散点分布均不集中, 从中很难找寻平整度与弯沉值之间关系.究其原因, 可能存在于所采用平整度为区间平整度,即每百米的累积平整度值,这样就不能仅把区间平整度和区间的起点弯沉值或终点弯沉值联系起来,有必要将00000000000000208642(1茸_【00.0_)静鞭星凶∞∞∞∞∞∞∞6543210一_【一丑静厘凶2007年第4期孟莹琳等:路面弯沉与平整度及破损关系研究总第llO 期二者集合在一起.将区间起终点弯沉值联系在一起两个弯沉推导值是区间弯沉均值以及区间弯沉比值.首先解释后者,即区间终起点弯沉比值与区间平整度之间散点图的研究讨论结果:这一类散点图,散点分布不是很集中,而且大部分散点有向横向分布发展的趋势,也就是说,在平整度有大幅变化的时候,区间终起点弯沉的比值数变化不大.相比之下,区间平整度与区间弯沉均值散点图散点分布较为集中,并且结合了区间两端点的弯沉值.仅从图上观察,散点图的散点分布也只能说是相对集中,相对的意思就是指集中在几个范围内.因此对这一组散点图作了如下分析:尝试按照散点的位置提出一部分散点,留下其余分布比较集中的散点, 将每一分段的数据分为2或3个小组,力求每一个小分组散点分布均可以用独立的关系式来表示,而这些关系式大部分是线性关系式,也有部分二次多项式关系式.当然也有特殊情况的存在,仅仅将数据分二组或三组还不能够达到散点集中的目的,需要更多的分组.但是可以认为:有效的分组后,区间平整度和区间起终点弯沉均值存在一定的数值关系.2-3分段方法再研究按照位置分组就是通过反复的散点分组以求每一组数据都能够尽量减小组内差异并使得到的趋势线相关系数较高.在汇总每一段路的分组,发现每一小段分组后得到的区间起终点弯沉均值与区间平整度关系都不尽相同.与此同时,因为其繁琐的反复数据分组,使这种方法在研究总体数据时不再适用.也就是说,上面反复试算数据分组法只适合数据量比较小时使用;在数据量比较大,也就是整体数据研究的时候不再适用.在研究整体数据时,笔者采用了以下方法进行数据分组:首先计算弯沉均值与区间平整度的比值,根据这个比值的范围就可以明确将数据分为几组, 这样做的结果就是组内的差异较小,得到的趋势线相关系数较高.采用上面所说的方法,按照区间起终点弯沉均值与区间平整度的比值(以下简称M值)将长吉高速公路分成6个小组.这样分组后,除了M值小于5的6个路段,其他的分组相关系数都可以达到0.9以上,但是分组时,应注意排除明显特异数据.5如果能够掌握组内路段的特点,那么就可以达到分组的真正目的了:解决弯沉和平整度二者关系问题.找出组内数据的特点,可以从以下几个方面着手.第一:路段的结构层状况,面层和基层的类型与厚度;第二:交通量状况;第三:破损状况.对于长吉高速公路,从分组数据来看,每一组的路段均不是连续的路段,这样的话,用路面结构或交通量分组不可行.接下来的任务就是引入破损状况数据.与此同时,对长余高速公路作了上述同类的数据分析.其中分段研究时,每一分段均为lOkm,根据长吉高速公路数据分析的已有经验,只对长余高速公路的区间平整度和区间起终点弯沉均值散点图作了分析.相对于长吉高速公路的分段散点图,长余高速公路的各分段散点图散点分布均较集中.散点的分布主要集中在一个小范围内,呈现散点上升趋势. 因此对这一组数据进行了同样的按照M值分组. 长余高速公路KO+O00一KI51+700段的数据分组共分8组,组内路段并不连贯.也就是说,同一公里的是各百米路段分布在不同的组内,因此无法就路面结构层情况或交通量情况着手分析组内数据的共同点,这一点同长吉高速公路是相同的.根据对已有两条高速公路的数据分析:整体研究弯沉和平整度数据,无论采用何种方式,都没有找到二者之间明确的关系.按距离分段研究二者关系时,由于区间起终点弯沉的均值和区间平整度这一类散点图散点分布的相对集中,得到分段的按散点位置分组法.回到整体的数据的研究时,该方法演变成M值分组法,这种M值将整个路段分为几组,组内路段的区间起终点弯沉的均值和区间平整度可以用独立的线性关系式来表示.下一步将讨论,引入破损状况数据来寻找组内路段的相关性.3路面破损,弯沉及平整度三者关系讨论这一部分内容以上一部分所作的分组情况数据为基础:结合按照M值分组法,引入破损状况,考虑弯沉,平整度和破损状况三者之间的关系.长吉高速公路的主要破损类型为车辙和横向裂缝,其中车辙尤为严重.于是将横向裂缝连同车辙与区间平整度和区间起终点弯沉均值联系在一起做了分析工作.组内的车辙数据并没有明确范围,而且组与组之间的车辙数据也有重复情况.也就是说并不是根据车辙的数值大小就判定该校路段数据的属于任何一个分组.需要注意的是:分组的每一个路段均总第110期孟莹琳等:路面弯沉与平整度及破损关系研究2007年第4期为lOOm,而破损检验的时候一般以lkm为单位,所以在百米路段的破损状况对应的时候,采用的是这百米路段所在的整公里路段的破损数据.对于长余高速公路,主要的破损类型为横向裂缝和车辙.核对分段内的车辙破损数据,路段间并无明显可总结出来的规律.下面考虑横向裂缝数据对于分组的影响.对于长吉高速公路的每一组的重度横向裂缝数据,取组内横向裂缝数据的均值,其中M范围边界值最小的一组的重度横向裂缝均值为66.60,M范围边界值最大的一组重度横向裂缝均值为42.20,基本上是随着M范围边界值的增大而递减的关系,除了M值在5～7这个范围以外,这个范围内的分段占总路段的极少数.此外,尽管纵向裂缝不是长吉高速公路的破损类型,笔者也作了部分研究,发现对于长吉高速公路,重度纵向裂缝的数据随着M的范围值的增加而逐渐增加的,这方面与重度横向裂缝数据相反.对于长余高速公路的重度横向裂缝数据也呈现了随着M范围边界值的增大而逐渐减小的趋势,除了在25～32这个范围内有微小的差异之外.但是重度纵向裂缝数据没有呈现有规律的变化.并且对于长余高速公路的M值大于40的分组没有包括在讨论范围内,因为这一组的四个路段散点分布无任何规律.同样,出现异常状况的M分组路段占总路段的极少数.长营高速公路的重度横向裂缝数据同样呈现了随着M值范围的增加而逐渐减小的趋势,而重度纵向裂缝的数据则是M的范围值的增加而逐渐增加的.以上所述横向裂缝和M值数据见汇总表1.总结3条高速公路的分析数据,可以认为随着M值范围的推移,横向裂缝数据呈现了减小的趋势. 而M值由起终点弯沉得均值与区间平整度的作比值而来,其中平整度数据以米为单位,而弯沉数据以O.Olmm为单位,而弯沉均值数据的波动最大也是只是在0.8.10-4m,也就是说弯沉对于M值得影响是比较小的.所以可以认为M值范围边界值的增大的过程基本上可以认为是平整度值在减小的过6表1M值与横向裂缝数据关系汇总长吉高速公路数据长营高速公路数据长余高速公路数据组内路段组内路段组内路段M值横向裂缝均值M值横向裂缝均值M值横向裂缝均值(m)(m)(m)66.605～8133.10<710o.6558.598-14110.957～10.588.6165.5814～231O9.5410.5～1487.8264.7223～36101.4814～1981.2852.9736～5484.2819～2577.8442.19一一25～3277.99一一一324077.83程.结合上面的结论,可以表明平整度值和横向裂缝数据成正比例的关系.以上是分组路段横向裂缝数据的相关信息,出现微小差异的路段占总路段的少数,不影响大体趋势.4结束语本文对3条高速公路的整体数据作平整度和弯沉及弯沉相关值的散点图绘制及分析,但是从零乱分布的散点图中并没有总结出任何规律.随后进行的分段的数据分析工作,在这一部分中根据散点的位置作了初步的散点分组,达到了组内散点分布集中的目的.这种方法在研究整段路的数据的时候演变成根据M值分组法.应用这种方法分析3条高速公路,得到了分组M值和横向裂缝数据之间的发展关系:M范围边界值的增大,组内路段的平均横向裂缝面积有减小的趋势.这一点研究结论在实际应用时可以认为:在测得路面的平整度和弯沉值之后,可以按照前面所述的方法进行路段分组,进而推断组内路段的横向裂缝情况.而根据路段的弯沉状况分析,可以简化上面的结论:随着平整度值的增加,区间横向裂缝数据呈增加趋势,即平整度值和横向裂缝数据之间的正比例发展关系.参考文献1姚祖康.路面管理系统.北京人民交通出版社,1999.(收稿日期:2007.11.7) 2～～～,113。
沥青路面病害案例、混凝土路面病害案例
编号 1
2
3
4 5 6 7 8
路段 路面结构
主要病害现象
主要原因
来源
浙江 03 25cm 石灰渣掺级配砂砾垫层 以全长 9.7km 路段 施工原因为主：
[1]
省 道 诸 +15cm 水泥稳定级配碎石基 为例：
未对老路基进行加固；垫层石灰
暨段
层 +6cmAM-25 沥 青 碎 石 明显龟裂 12805m2 渣掺级配砂砾混合料拌合不均；
25cm 混凝土路面+18cm 底 面层+17cm 基层 水泥混凝土面层
水泥混凝土面层
病害现象
可能原因
纵向裂缝，破碎板， 施工时路基密实度不均匀，施工
冒水、唧泥及局部 不规范。
脱空
填缝材料老化快，排水设施不完
善
纵横裂缝，交叉裂 过境公路承担供重载车辆行驶
缝，路面错台，边 的矿山道路的功能
角严重剥落
裂缝、沉陷、破碎、 两边路基抬高，公路成水沟，
[19]
高速
（AC-16I）
龟裂，沉陷
+5cm 粗 粒 式 沥 青 混 凝 土
（AC-25I）
原设计沥青混凝土面层过薄， 路基压实度不够，施工不规范， 石料级配差，水泥掺量过高。
超载现象突出。
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广佛高速公路路面病害深层次原因分析
术 任 编 编 辑 辑
由于 主 １ 、主 ２ 道 上 行 驶 的 重 车 较 多 、 车 车 流 量 较 大的 原 因 。特 别 是 佛广 方 向 ， 货车 多而 且超 重 车 多 。
◆ 裂 缝
或结 构物 台 后 的路堤 填 土下 沉 所致 。
◆翻 浆
宋 李 君 微
当 水 透 过 沥 青 面 层 滞 留在 半 刚 性 基 层 顶 面 Ｎ－ ，在 行 车 挤 压 作 用 下 ，自 由 水
广 佛 沥 青 路 面 裂 缝 一 部 分 分 布 在 桥 产 生 很 大 的 压 力 ，并 冲 刷 基 层 表 面 的 细
＿ ０ ｊ ０ 曩 曩ｌ ｌ 。。
实 度 不 够 ，含 有 淤 泥 、泥 质 岩 或 地 下 水
广 佛 高 速 公路 沥 青 路 面 车 辙 主 要 分 布 在 位 较 高 等 均 可 造 成 土 基 或 基 层 的 软 弱 ，
广 州 至 佛 山方 向 Ｋ０ ８ ｍ ～Ｋ２ ７ ｍ 从 而 导 致 路 面 出 现 沉 陷 。 ＋３ ０ ＋９ ０
路 层次原 因分析
■ 广佛 高速公路有限公 司 林 俊能
１ 主 ２车 道 病 害 较 多 。 和
◆ 沉 陷
复 作 久 变 形 ，由 轮 迹 的 凹 陷 及 两 侧 的 隆 起 组 成 。
路 面 出现 沉 陷 只 是一 种表 面 现 象 ， 根 本 原 因 是 土 基 或 基 层 强 度 不 足 。因 密
现 场 开 挖 个 别 病 害 处 ， 们 发 现 基 层 已 我
经 松 散 ，含 水 量 相 当 高 ，可 见 其 路 面 结
广州至佛山方向 多为空车行驶。
构 的 排 水 、防 水 效 果 并 不 好 。而 且 从 现
沥青路面裂缝破损与弯沉的灰色关联分析
出优点是其直观性 和可操作性 ， 它建 立在大量实 测数据统计 回归 的基础 上 ， 于交 通不 太繁 重 ， 对
面弯沉的影响远大于路 面不均匀 性对其 的影响 ，
因为 路 基 是 全 幅 铺 筑 的 ，左 、右 幅 均 匀 性 基 本
一
１ｍ统计一个代 表弯 沉值 。依据 省 交通 科研 所 ｋ 曾经承担的广东省交 通厅 “ ・ 科研项 目《 八 五” 沥
致 ；而路 面 是 分 幅 摊 铺 的 ，左 、右 幅 施 工 变
１ 弯沉调 查
为 了揭 示 沥 青 路 面 裂 缝 破 损 与 路 面 弯 沉 之
路 面的典型路段 （ 较好 和 较差 ） 主 车道裂缝 破 损率相差较大可得到证 实 。至于 Ｊ 高速公路弯沉
变 异 较 大 的 原 因 可 能 与该 公 路 为 山 区高 速 公 路 ， 路 基 填 、挖 交 接 过 于 频 繁 有 关 。 此 外 ，从 图 １ 还 可 看 出 ，各 条 高 速 公 路 的 上 、下 行 弯 沉 变 异 系 数 基 本 一 致 ，说 明公 路 地 基 或 路 基 状 况 对 路
的成 因提供 了参 考 。 关键词 ： 沥青路 面 ；裂缝 ；弯沉；灰 色关联 分析
中 图 分 类 号 ： ４ ６ ２７ Ｕ １ ． １ 文 献 标 识码 ： Ａ
０ 引言
经 过长 时 间 的 研究 ， 姆 （ ｖｅ 于 ｌ５ 维 Ｈ ｅｍ） ９５年
青路 面结构 可靠性 设计 参 数研究 》 的成 果 ， 可认 为沥青路面弯沉基 本符合 正态分布 。基 于此 ， 可 计算 出我省部分高速公 路代表弯沉值 （ １ｍ为 每 ｋ
高速公路半刚性路面裂缝修复技术应用分析
高速公路半刚性路面裂缝修复技术应用分析
:对高速公路半刚性路面进行分析，结合路面裂缝情况与特点，提出关于裂缝的修复技术建议，致力于提升公路工程的建设效果与水平，圆满完成裂缝修复任务，提出相关技术措施与建议，为相关技术的发展夯实基础。
关键词:高速公路;半刚性路面;裂缝修复技术
前言
高速公路路面的半刚性材料有着刚性强、稳定性良好、强度高等优势，在基础设施施工期间，能够为机械化工程建设提供便利，且可以提升整体方面的性能，降低工程的建设成本，提升经济效益，因而在我国高速公路工程中受到了广泛的重视。
然而，目前在高速公路实际使用的过程中，经常会出现一些问题，严重影响整体工程的使用与发展，难以满足时代进步的真实需求，这就需要在高速公路施工建设的过程中，通过正确的方式预防路面裂缝问题，为其后续的使用夯实基础。
1常见裂缝类型
在高速公路相关路面结构实际使用的过程中，可以将裂缝分成四个类别:横向类型、纵向类型、块状类型、龟裂类型。
在路面结构出现裂缝问题之后，就代表着结构被破坏，如果不能进行合理协调、控制，将会导致高速公路受到不良影响，长此以往，在外部湿度环境、雨水冲刷、车辆荷载等相关因素的作用之下，很容易导致路面裂缝问题更加严重，使得整体工程的使用强度与稳定性降低，甚至导致驾驶安全性受到影响。
1．1横向类型的裂缝问题。
半刚性基层路面的破损及处理措施
面温 度 与底 层 温 度之 差 愈大 再 者 在天 � 气 很 热 的情 况 在半 刚 性基 层 施工 中 如 果石 灰 消 解 不够 完 全 有 下突 然 � 一场 暴 雨使 面 层 温度 迅 速降 低 与 底 层 造成 很 夹生 石 灰块 在 基 础中 这 样 这个 部 位 的基 础 强 度就 受 大的 温 差 在 雨天 我 们会 看 到裂 � 缝 宽度 � 或 裂 缝 更加 明 到影 响 在 行 车荷 载 作用 下 局部 就 会 产生 裂 缝 下 沉 显就 � 是这 种温 差变 � 化造 成的 � 经遇 雨天 雨 水作 用 就会 形 成坑 槽 同 样 如果 半 刚性 力 学 计算 表 明 半 刚 性 基 层 破 损� 时 对于较薄的 基层 的 含水 量 过 高或 过 低也 都 会造 成 局 部强 度 较 低 沥青 路 面会 � 产 生 拉裂 这 是 由于 基 � 层 承载 能 力 下降 而 经 过反 复 行 车 荷 载 作 用 雨 水 作 用 会 形 成 坑 槽 唧 泥 表 面 底 现象
1.2 路面 的坑 槽唧 泥现 象
挥其 特性 的路 面可 � 称为 半刚性 路 面 沥青 路 面避 免 不了 产 生 裂缝 我国 生 产 的 大部 分
1.1 � 路面� 的裂 缝 沥 青含 蜡 量 较 高 延 度 低 沥 青 面 层 本 身 的 收 缩 裂 缝
� 石灰 土 水 泥 石 灰粉 � 煤 灰 土 等这 些 稳 定 细粒 土 十分 严 重 沥 青 面层 一 旦产 生 收缩 裂 缝 就 会 促 使其 的 干缩 性 和 � 温 缩 性 都 较� 稳定中粒土和 � 稳定粗粒土的 下面 的 基 层在 面 层裂 缝 下 也 随之 开 裂 特别 在 雨 季 � 干缩 性 和温 缩 性大 的 多 从 � 而使 沥 青面 � 层 出 现 反射 裂 雨水 下 渗 使 裂缝 两 侧的 稳 定细 粒 土 浸水 甚 至 饱 和 缝或 对应 裂缝 � 会使 稳 定 土层 下 裂缝 附 近的 土 基局 部 变 软 在 动荷 载 的 反 复 作用 下裂 缝 附 近 的 饱 和 稳 定 细 粒 土 被 冲 刷 软 化成 浆 这 种 混合 料 浆在 动 荷 载的 反 复作 用 下 通过 裂
高速公路半刚性路面裂缝分析及养护技术研究
高速公路半刚性路面裂缝分析及养护技术研究作者：丁婉玉来源：《环球市场》2018年第13期摘要：半刚性材料具有非常明显的优点，刚度大、价格便宜、稳定性好，在高速公路施工中具有非常重要的应用。
在实际的施工过程中，高速公路路面会出现不同类型的裂缝，对高速公路的质量产生了一定程度的影响。
本文对半刚性基层路面的特征、高速公路半刚性路面裂缝类型以及具体的养护技术进行了详细的分析和探讨。
关键词：高速公路；半刚性路面；裂缝一、半刚性基层路面的特征在我国高等级公路中半刚性基层沥青路面是主要的路面结构形式，由于该路面与柔性路面的结构特征不同。
所以，它产生病害的原因及维修对策与柔性路面也是不同的。
半刚性基层具有较高的刚度，具备较强的荷载扩散能力。
所以施工及运营过程中一定要保持半刚性基层的整体性；半刚性基层起着结构承载能力作用，而沥青面层只起着功能层作用。
因此半刚性基层沥青路面结构的主要破坏形式是半刚性基层的弯拉疲劳损坏；该路面采用防水下渗措施是十分重要的。
这里就其高等级公路半刚性基层沥青路面的病害特征及其产生原因，对传统的路面维修方法进行了修正和改进，同时新对策在路面养护维修实践中保证了路面维修的有效性和m2久性。
二、高速公路半刚性路面裂缝类型分析作为高速公路半刚性路面损坏最常见的病害，一般从形态上将路面裂缝分为4类：横向裂缝、纵向裂缝、块状裂缝与龟裂。
以上裂缝在对路面结构产生破坏的同时，还将对路面整体承载能力、行驶功能及行车安全造成严重影响。
为此，本文对高速公路半刚性路面裂缝做了以下分析。
（一）横向裂缝垂直于道路中线的裂缝被称为横向裂缝，通常存在若干支缝。
产生此类裂缝的主要原因包括2点：第一，因基层收缩开裂导致面层开裂，进行出现反射裂缝；第二温度骤降或很低，也就是温宿裂缝。
（1）反射裂缝。
强度、刚度大及变形能力差为半刚性基层材料的主要特点，此类材料在温度、湿度发生极大改变的情况下，将产生开裂等问题。
基层开裂过程中，当面层和基层之间连接紧密，面层可提供一定约束能力，这种情况下在沥青面层内部将出现一定拉应力与拉应变，并与行车荷载出现的应力充分结合，沥青层与基层裂缝对应部位则会出现底部开裂问题，当具有较薄面层时从下到上裂缝将向面层表面发展，最终产生反射裂缝。
半刚性基层沥青路面结构性破损
沥青表面层 沥青中面层 沥青下面层 半刚性基层 半刚性底基层
土基
10～22cm 40～60cm
半刚性基层沥青路面典型结构
沥青面层 基层及底基层 路基
2015/9/1
-5-
研究背景
调研表明，半刚性基层沥青路面使用过程中和服役期末表现出
的主要结构破坏有：
荷载疲劳裂缝 （纵向裂缝）
基层温缩及干缩开裂引起 渗水导致结构水损坏 的反射裂缝（横向裂缝） （唧浆、坑槽）
路基现场残余 强度测定
半刚性基层现场 材料衰变规律
泡沫沥青水泥基层再 生材料
乳化沥青水泥基层再 生材料
半刚性基层破碎改造 技术
半刚性基层现场冷再 生技术
高速公路实体工程现 场实施
野外试验 实施效果验证
2015/9/1
功能性检测 结构性检测
检测、评价 与诊断
确定设计参数
结构方案设计 维修材料设计 设计厚度验算
二、路面结构使用状况检测
1、路基参数检测方法
承载板模量与贯入度之间的关系
二、路面结构使用状况检测
1、路基参数检测方法
承载板模量与贯入试验模量之间关系
二、路面结构使用状况检测
1、路基参数检测方法
承载板模量与FWD模量之间关系
二、路面结构使用状况检测
1、路基参数检测方法 结论：
提出了基于土基材料模量与反算模量修正关系的 现场回弹模量的快速无损检测方法。
STEP 4 方案评价与效果评估
2015/9/1
•是是否否进进行行补补强强设设计计
是
否
是
路基是否需要处置
否 是
半刚性基层、底基层 是否需要处置
否 是
沥青层是否需要处置
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11. 53 15. 35 16. 28 13. 31
6. 08 9. 74 12. 27 4. 75
20. 58 26. 69 31. 08 22. 51
路在近 2 年来对大部分地方进行了修补, 大部分地 方已不具备可比性) , 见表 4。 3 3 主 1 车道弯沉与破损统计
为评价路面弯沉与破损的相关性, 有必要对 各路段的弯沉与破损进行分析。因广佛路各车道
广东华路交通科技有 限公司( 原广东省 交通 科学研究所) 曾于 1998 年、2001 年 8 月、2001 年 12 月对广佛高 速公路 作了较 详细的 路况 调查及 研 究。根据调 查得到的主线强度与 破损资料, 本文 对广佛路半刚性路面承载力与破损作简要的相关 性分析, 希望可供同行参考。
2 半刚性路面承载能力及常见破损分析
测点个数 /个
&
25 26 52
平均值 / 0. 01mm
12. 4 16பைடு நூலகம் 5 21. 0 30. 5
标准差 / 0. 01mm
5. 1 7. 5 5. 8 13. 7
弯沉代表值 / 0. 01mm
20. 8 28. 8 30. 5 53. 0
调查日期
竣工 1997 1998. 10 2001. 12
表 3 主线路面破损统 计评价汇总表
车道
超车道
广州至佛山
主 1 车道 主 2 车道
主 3 车道
超车道
佛山至广州
主 1 车道 主 2 车道
主 3 车道
裂缝度/ ( m/ km2)
61. 2 55. 1 19. 2 28. 3 51. 8 43. 0 17. 3 17. 5
裂缝率/ ( m2/ km2 )
要包括温度裂缝和路基不均匀沉降引起的纵向或横 向裂缝。对荷载型裂缝通常认为有以下情况:
( 1) 路面结构设计不合理或厚度不足, 路面强 度明显不能满足行车要 求, 使路面在行车 反复作 用下( 特别是重车作用下) 很快破裂, 出现网裂破 坏, 甚至局部沥青面层脱落。
( 2) 路面 强度日 趋不 足, 回弹 弯沉 值逐渐 增 大, 满足不 了交通量迅速增长和汽车荷载 重量明 显增大的需要。使路面轮迹带 出现网裂, 并伴有 纵缝和形变, 且轮迹带回弹弯沉值大于其 他位置 ( 常归属于疲劳破坏) 。
( 3) 从力学计算分析, 当半刚性基层的底基层 也为半刚性材料时, 直接位于土基上的半 刚性底 基层底面往往可能遭受较大的车轮荷载引起的拉 应力; 特别在土 基较软时, 该拉 应力会更大, 从而 可能导致弯拉疲劳破坏, 故需检验半刚性 底基层
2003 年第 2 期 陈佩林 谭积青 马立军 胡志涛 广佛高速公路半刚性路面弯沉与破损相关性分析 总第 78 期
通过对广佛路路面进行详细的破损调查, 主 线路面的破损情况统计评价如表 3。
为探讨广佛路 破损发展规律, 研究组特 选择 了 K13+ 200~ + 720( 广州至佛山) 和 K6+ 300~ + 800( 佛山至广州) 两路段主 1 车道进行对比( 广佛
最小值 / 0. 01mm
平均值 / 0. 01mm
但是, 对于半刚性基层路面, 所存在的另外一 些特点也是肯定的:
( 1) 从经济性考虑, 沥青混合料的造价约为水 稳材料的 3~ 4 倍, 且从降低弯沉上水稳材料更有 效, 故许多 设计者愿意用增加半刚性基层 厚度的 办法减少路面设计弯沉, 也减少沥青面层厚度。
( 2) 但半刚性材料层达到一定厚度后, 如继续 增加其厚度, 将不会再明显提高路面的承载能力, 故半刚性材料层的厚度一般控制在 45~ 60cm。
位置
K4+ 920~ K5+ 060 K12+ 950~ K14+ 450 K6+ 960~ K7+ 140 K7+ 900~ K8+ 020 K1+ 700~ K1+ 765 K0+ 850~ K1+ 030 K11+ 280~ K12+ 830 K12+ 300~ K12+ 545 K10+ 200~ K10+ 500 K7+ 500~ K7+ 770 K2+ 330~ K2+ 420 K10+ 900~ K11+ 250 K7+ 026~ K7+ 210 K12+ 105~ K12+ 190 K7+ 310~ K7+ 390 K14+ 180~ K14+ 350 K13+ 230~ K13+ 320 K4+ 300~ K4+ 800 K10+ 850~ K11+ 250 K8+ 190~ K8+ 300 K4+ 630~ K4+ 730 K1+ 210~ K1+ 310 K8+ 425~ K9+ 130 K0+ 700~ K0+ 793 K8+ 950~ K9+ 130 K5+ 982~ K6+ 800 K13+ 100~ K13+ 150 K4+ 900~ K5+ 630 K3+ 490~ K3+ 540
( 3) 细粒土含量过多的基层表层软化, 沥青面 层在行车作用下产生龟裂, 甚至推移破坏, 并可能 出现冲刷与唧泥现象, 导致原裂缝两侧破碎。
( 4) 施工质量差, 无机结合料稳定层没有拌合 到底, 在底部留有素土夹层, 而成为沥青路面结构 中的软夹层, 导致产生块状裂缝。
3 广佛高速公路路面弯沉与破损情况
8. 0 158. 6 221. 6
5. 6 1997. 04 17. 5 1998. 10 19. 6 2001. 12
表 5 主 1 车道弯沉与破损 统计分析表
车道
右主 1 右主 1 左主 1 左主 1 右主 1 右主 1 右主 1 左主 1 右主 1 右主 1 右主 1 右主 1 右主 1 左主 1 右主 1 左主 1 左主 1 左主 1 左主 1 右主 1 右主 1 右主 1 左主 1 右主 1 右主 1 左主 1 左主 1 左主 1 左主 1
关键词: 高速公路; 半刚性路面; 弯沉; 破损; 相关性分析
中图分类号: U416. 223
文献标识码: B
1 引言
广州至佛山高速公路( 以下简称广佛路) 主线 全长 13. 838km, 于 1989 年建成通车。原路面结构 为 4cm 中粒式沥青砼 + 5cm 粗 粒式沥青砼 + 6cm 沥青碎石+ 25cm 水 泥稳定石屑 + 28cm 水泥 稳定 土, 1993 年初又全线采用 PE 改性沥青加铺了 4cm 罩面层。罩面后, 局部出现了坑槽、松散等病害破 坏, 但经处理后的数年内路况 基本保持良好。随 着行车荷载作用次数的增长, 为缓解交通压力, 于 1999 年 10 月扩建成单向 4 或 3 车道( 其中横沙至 雅瑶出口为单向 4 车道, 雅瑶出口至谢边出口为单 向 3 车道) 。在加宽工程开工后, 由于路基边坡开 挖与施工车辆影响, 病害越来越严重, 使道路服务 水平大大降低, 有必要对广佛路进行大修。
是否会遭受弯拉疲劳破坏。如半刚性基层下为柔 性集料底基层时, 则需检验半刚性基层是否 会遭 受弯拉疲劳破坏。
( 4) 基层的刚度( 回弹模量) 必须与面层 的刚 度相配。如 面层和基层的刚度差 别过大, 则 面层 会由于过大的拉应力或 拉应变而过早开裂破 坏。 因此, 在使用水稳材料作为基层时, 需严格控制水 泥用量, 正确理解稳定的含义。但事实上, 在实施 过程中, 质检人员通常只限制了下限, 而忽略了上 限。如不控 制住水泥用量上限, 则首先基层 模量 便会出现完全不一样的结果。当前广东省一般取 水稳基层的模量为 1 500MPa 左右, 但如水泥用量 增大, 则可能使实际模量达到上万兆帕( 贫混凝土 便可达 30GPa) , 导致沥青面层拉应力过大或基层 严重出现裂缝。
3 1 路面弯沉调查 为评价广佛 路路面强度, 采用贝克曼 梁法对
广佛路路面进行了详细的弯沉检测( 共检测 8 000 多个点) 。根据检测数据, 各车道路面弯沉统计结 果如表 1。
表 1 各车道弯沉汇总
检测和统 计的位置
测点数 /个
最大值 / 0. 01mm
广州- 佛山 ( 右幅)
佛山- 广州 ( 左幅)
综合破损 率/ ( % )
调查日期
K13+ 200~ K13+ 720 ( 广州至佛山)
28. 1 12. 8 65. 5
21. 2 120. 8 276. 1
2. 7 1997. 04 12. 1 1998. 10 21. 0 2001. 12
K6+ 300~ K6+ 800 ( 广州至佛山)
15. 8 20. 8 58. 7
100. 2 101. 3 216. 4 92. 8 58. 9 134. 8 210. 9 48. 0
综合破 损率/ ( % )
7. 25
9. 08 22. 96 8. 36
4. 28 12. 74 22. 64 6. 59
表 4 不同时期破损调 查对比
起讫桩号
裂缝度/ ( m/ km2)
裂缝率/ ( m2/ km2)
中, 主 2 车道受加宽连接纵缝影响极大, 主 3 与 超车道受边缘失稳影响较大 ( 中央分隔带与硬路 肩) , 故本文仅选择了主 1 车道作为分析对象, 见 表 5。
% 43 %
2003 年第 2 期
广东公路交通
总第 78 期
表 2 不同时期弯沉对比
路段 全线 K13+ 200~ K13+ 720 ( 广州 & 佛 山主 1 车道)