國道３１８吳江段路面狀況調查

摘要： 筆者對國道318吳江段進行了路面破損調查、現場取芯調查、路面彎沉測試及路基路面排水調查，對調查數據進行了統計分析，為道路改造方案提供了科學依據。

關鍵詞： 路面破損 取芯 彎沉

國道318（G318）起點為上海，終點為西藏友誼橋，全長5476km。其中吳江段53km，現階段吳江段部分路面水泥板破壞現象較為嚴重，路面狀況較差，已不能滿足日益增長的交通量需求。本調查利用現代化的檢測設備對路面進行詳細的檢測，通過對檢測數據的分析、評價，充分掌握現階段路面性能的總體情況，查找路面現階段病害發生的主要原因，為指導改造工作提供科學依據。

1. 路面破損調查

設計路段的路面破損狀況采用人工現場調查的方法進行統計，主要調查路面斷板、斷角、破碎板、接縫損壞等病害類型的破壞程度、發展狀況、位置等。

1.1 路面狀況指數（PCI）

路面狀況指數PCI反映調查路段路面總破損狀況，是決定路面養護或改造時機的重要參考指標。根據每百米PCI統計結果對路面破損狀況等級進行評定，將各破損等級路面里程占調查路段里程百分比加以統計，結果見圖1。

1.2 斷板率（DBL）

斷板率DBL反映調查路段的路面結構性破損狀況，是確定加鋪方案的重要參考指標。根據每百米DBL統計結果對路面破損狀況等級進行評定，將各破損等級路面里程占調查路段里程百分比加以統計，如圖2所示。

調查中發現車道上出現較多貫穿全厚的斷裂裂縫，板塊被分割成數塊。按裂縫出現的方位和板斷裂的塊數，分為縱、橫、斜向、交叉裂縫，角隅斷裂和破碎板3種。G318吳江段左、右幅行車道斷板率超過20%的路段分別為32.3km、34.1km。其中部分段落行車道斷板率超過50%，水泥混凝土路面結構性損壞較嚴重。

由PCI統計結果看出：雙向四車道PCI評價等級為優，占總測試里程的85%左右，但根據項目組現場調研情況，本次設計路段水泥板破損嚴重，行駛舒適感差，特別是部分路段斷板率評價等級為“差”，但相應的PCI評價等級卻為“優”。說明規范中對于PCI的劃分等級不盡合理，要求偏低。

DBL調查結果表明，左、右幅斷板率評價等級為次、差的路段均各占全線長度的80％左右，說明水泥混凝土路面板破損嚴重，即PCI和DBL評價結果存在較大差異。所以建議本次改造設計主要采用DBL作為路面破損狀況的評價依據。本次DBL統計結果表明，本次改造設計路段水泥混凝土路面破損嚴重。

2. 現場取芯

為了有效地評價當前水泥混凝土路面板的強度，并分析水泥板以下基層的狀況，必須進行鉆孔取芯。

［２］對于機動車道，分別在路面完好處、縱向裂縫、橫向裂縫處取芯，取芯間隔大約為1km，對取芯現場狀況做出描述（包括芯樣完整性、表面狀況和基層松散狀況等），對取出的水泥混凝土面層進行厚度測量，評價水泥混凝土路面板厚度合格情況。面層芯樣經過養生之后進行室內水泥混凝土劈裂試驗，以評價水泥混凝土路面材料的彎拉強度狀況［２］。在行車道上共取芯89個，其中路面完好處取59個、橫向裂縫處取15個、縱向裂縫處取15個。

對于非機動車道，由于是瀝青混凝土路面，面層厚度較小，基層已經嚴重松散，芯樣無法取出，因此在非機動車道位置取3個芯樣。

2.1 芯樣狀況

根據現場取芯情況描述，將基層的松散狀況加以統計，如圖3所示。

從取芯情況來看，路面完好處大部分芯樣面層完好，但表面有較多孔隙，這在一定程度上降低了水泥混凝土路面的強度，部分取芯處基層已存在不同程度的松散，甚至有少量取芯處的基層嚴重松散，基層芯樣無法取出［２］。

路面縱向、橫向裂縫處所取芯樣均完整裂開，說明裂縫已從水泥板的表面延伸至水泥板的底面，取芯處基層存在不同程度的松散現象，甚至已經完全松散，基層強度較低。

2.2 芯樣厚度與強度

對所取路面完好處的芯樣進行劈裂試驗，得到芯樣的劈裂強度值，由試驗結果計算得到路面混凝土材料的彎拉強度和彎拉彈性模量［４］。依據《公路工程水泥混凝土路面設計規范》（JTG D40-2002）關于水泥混凝土面層厚度和彎拉強度標準值的計算公式，將本次芯樣厚度和強度進行統計計算［３］，結果如圖4。

對路面芯樣進行室內試驗，結果表明：左幅水泥混凝土芯樣厚度平均值為在21.5cm，彎拉強度標準值為4.19MPa，對應的彎拉彈性模量為31091MPa；右幅水泥混凝土芯樣厚度平均值為21.0cm，彎拉強度標準值為4.31MPa，對應的彎拉彈性模量為31720MPa［4］。

3. 路面彎沉測試及分析

經過現場勘察的基礎數據，項目組針對G318吳江段路面整體狀況，在全線范圍內，選取10個具有代表性的段落，每個段落500m，100塊水泥板，段落內完好板每塊水泥板進行板中、板角彎沉測試［5］。每個段落板中、板角各測試100個點。

通過路面表面病害進行劃分為3個等級：好、中、差。由于斷裂板的彎沉不進行彎沉測試，狀況好的路面選取了4個段落，每個段落可測試的板塊數在95塊左右；狀況中的路面選取了4個段落，每個段落可測試的板塊數在60～70塊；狀況差的路面選取了2個段落，每個段落可測試的板塊數在50塊以下。

3.1 板中彎沉測試

針對選定段落，采用如圖5中所示的彎沉測點布置，對于行車道（水泥混凝土路面）每塊未斷裂水泥板進行板中彎沉測試［5］。

板中彎沉測試結果表明：

路面狀況較好的段落內板中代表彎沉平均值為14.2（0.01mm），基層及以下反算模量平均值為220.1MPa。

路面狀況中、差路段的板中代表彎沉平均值為16.2（0.01mm），基層及以下反算模量平均值為173.2MPa。

檢測結果表明：路面狀況較好路段比較中、差路段的路面結構強度大，基層承載力也稍好。

3.2 板角彎沉測試

針對選定段落內每塊板進行板角彎沉測試，測點布置如圖5［5］。

3.2.1 水泥板體脫空情況

板底脫空判斷依據為：

3.2.1.1 板角彎沉<14（0.01mm），板底沒有脫空。

3.2.1.2 20（0.01mm）>板角彎沉≥14（0.01mm），需根據具體情況決定措施，通常如果加鋪層包括基層，則可不壓漿；如果僅加鋪面層，則需要壓漿。

3.2.1.3 40（0.01mm）>板角彎沉≥20（0.01mm），板底脫空，需壓漿。

3.2.1.4 板角彎沉≥40（0.01mm），板底嚴重脫空，需換板［3］。

根據以上板底脫空判定依據，針對測試段落內每個測點的板角彎沉進行判定，結果圖6。

由于本次彎沉測試只針對未發生斷裂的水泥板，故各檢測路段中測點數不同，測點數越少，表明此路段中發生斷裂的水泥板塊越多。

從本次板角彎沉測試結果看出：路面狀況好的路段板角彎沉小于14（0.01mm）的點占總測點的60%以上；路面狀況中、差的路段板角彎沉小于14（0.01mm）的點占總測點的30%左右。

板角彎沉測試結果表明：水泥板斷裂多的路段內，完好水泥板下發生脫空的現象越多，結合路面狀況調查數據，目前G318吳江段路面出現唧漿的現象，驗證了現階段G318吳江段板體脫空的嚴重。

根據工程實踐經驗：板角彎沉大于等于14（0.01mm）的測點處存在不同程度的板底脫空。脫空現象嚴重路段集中在左幅行車道K67+900~K68+400、K108+000～K108+500和右幅行車道K109+100~K109+600范圍內，部分路段脫空比例達到90％以上，說明，測試路段內表面未出現病害的水泥混凝土路面板板底脫空現象嚴重，基層承載力嚴重不足。

3.2.2 板體間傳荷能力

項目組通過分析板角與板中的彎沉比評定水泥混凝土路面接縫傳荷能力。

從板角彎沉測試結果得知：目前G318吳江段水泥混凝土板板間接縫傳荷能力尚好，只有部分路段接縫傳荷能力較差，如左幅行車道K99+700~K100+200，接縫傳荷能力為中、差的水泥板塊數為總測數的12.3％，見圖7。

4. 結論

4.1 路面破損狀況：DBL調查結果表明，斷板率評價等級為次、差的路段均各占全線長度的80％左右，說明水泥混凝土路面板破損嚴重。

4.2 現場取芯狀況：路面完好處大部分芯樣面層完好，但部分取芯處基層已存在不同程度的松散；裂縫已從水泥板的表面延伸至水泥板的底面。

4.3 彎沉測試結果：結合路面狀況調查數據，路面出現唧漿的現象，驗證了現階段G318吳江段板體脫空的嚴重；水泥混凝土板體間接縫傳荷能力尚好，只有部分路段接縫傳荷能力較差。

總之，通過以上檢測結果可以得知：目前，G318吳江段路面破損已經相當嚴重，基層承載力嚴重不足，對其進行改造是當務之急。

參考文獻：

［1］中華人民共和國行業標準.公路水泥混凝土路面養護技術規范（JTJ073.1－2001）.人民交通出版社，2001.

［2］中國工程建設標準化委員會標準.鉆芯法檢測混凝土強度技術規程（CECS03：88）.中國建筑工業出版社，2003.

［3］中華人民共和國行業標準.公路工程水泥混凝土路面設計規范（JTG D40-2002）.人民交通出版社，2002.

［4］中華人民共和國行業標準.公路工程水泥混凝土試驗規程（JTG E30-2005）.人民交通出版社，2005.

［5］中華人民共和國行業標準.公路路基路面現場測試規程（JTJ 059-95）.人民交通出版社，2004.