某道路工程質(zhì)量事故原因分析

王衛(wèi)星 （江蘇陽湖建設(shè)項(xiàng)目管理有限公司，江蘇 常州 213159）

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

某道路工程于2003年按城市生活性次干道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)車速：V路段=40km/h，V交叉口=20km/h，標(biāo)準(zhǔn)軸載：BZZ-100，柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限為15年。

1.2 道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

6.0 m人行道+18.0m車行道+6.0m人行道，道路總寬為30m。

1.3 結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)

車行道：4cm細(xì)粒式瀝青混凝土（AC-13I，玄武巖骨料）+6cm中粒式瀝青混凝土（AC-20I）+1cm瀝青下封層+20cm二灰結(jié)石+20cm10%石灰土；人行道：4cm仿花崗巖人行道板+3cm1：3砂漿+5cmC15細(xì)石混凝土+15cm6%灰土處理。

1.4 路基處理

據(jù)設(shè)計(jì)圖紙反映，當(dāng)時(shí)考慮對土基進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚蛊鋸?qiáng)度滿足相應(yīng)要求，具體為：對車行道范圍內(nèi)路床頂以下采用20cm 6%的石灰土進(jìn)行處理，以提高路基抗壓回彈模量，車行道土基強(qiáng)度不低于26MPa。路基處于河塘范圍部分另增加20cm 6%石灰土處理層。

橋臺(tái)和路基接合部填土應(yīng)分層仔細(xì)壓實(shí)，層鋪虛厚不得大于20cm。路床頂以下2.5m以內(nèi)，臺(tái)后20m范圍內(nèi)采用6%石灰土，壓實(shí)度不得低于填土規(guī)定的數(shù)值。

1.5 路面強(qiáng)度

路面強(qiáng)度表 表1

根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50-2017），按照本設(shè)計(jì)彎沉要求建設(shè)的道路，在設(shè)計(jì)年限（15年）內(nèi)每個(gè)車道能承擔(dān)的累計(jì)軸載（標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100）次數(shù)為Ne=0.99×106次=99萬次，計(jì)算出運(yùn)營初期（第一年）雙向日平均當(dāng)量軸次為1075次。

2 工程現(xiàn)場病害情況

該條道路（花園街—武宜路）標(biāo)段總長1.1km路段于2006年12月正式開工，實(shí)際全面施工為2007年3月底，為迎接該區(qū)“經(jīng)貿(mào)洽談會(huì)”，于2007年9月28日正式通車。通車三個(gè)月后（即2008年1月份），經(jīng)對該工程路面檢查發(fā)現(xiàn)局部地方存在如下情況：路面沉陷，瀝青面層松散破壞；瀝青路面龜裂且范圍較大；路面車轍現(xiàn)象較嚴(yán)重，但未發(fā)現(xiàn)擁包現(xiàn)象，而且基本集中在南半幅中間一個(gè)車道的各出入口處，當(dāng)時(shí)有七處約500m2左右，約占整個(gè)車行道路面面積的2.5%。因該道路當(dāng)時(shí)已成為該區(qū)域范圍內(nèi)交通主干道，不具備阻斷交通條件進(jìn)行大范圍修補(bǔ)的條件。經(jīng)參建各方研究，建設(shè)單位同意暫時(shí)不作處理，繼續(xù)觀察。并于通車八個(gè)月后（即2008年5月底）對該道路路面重新進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)路面破壞面積已達(dá)3000m2左右，約占整個(gè)車行道路面面積的16.1%左右，仍然以南半幅居多，且有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢。

圖1 道路病害現(xiàn)象

3 工程病害原因分析

3.1 道路車輛流向分析

由于該道路兩側(cè)均為大型土建項(xiàng)目，如府北小學(xué)、萊蒙城、二院、財(cái)稅大廈、金源大廈等，從土建現(xiàn)場進(jìn)度推算，通車八個(gè)月時(shí)間內(nèi)的時(shí)間段恰恰是土方車、混凝土運(yùn)輸車的高峰時(shí)段，據(jù)對2008年1月10日晚19：00-20：00該條道路車輛流量錄像資料分析統(tǒng)計(jì)，在這短短的1小時(shí)時(shí)間段內(nèi)竟然有多達(dá)47輛土方運(yùn)輸、混凝土運(yùn)輸車等各型超載車輛自西向東單向通行（總荷載均在40t以上），而且基本集中在南半幅中間一個(gè)車道，空車則由北半幅自東向西回頭，這實(shí)際上也是造成南半幅破壞面積要比北半幅多的主要原因。經(jīng)咨詢當(dāng)?shù)亟痪块T和相關(guān)過往駕駛員，由于延政中路禁止通行，武宜路正在實(shí)施BRT工程也禁止通行，滆湖中路為大學(xué)城主干道限制通行，該條道路實(shí)際上已成為延政中路以南、大學(xué)城以北、東至常漕路、西至武宜路220公頃區(qū)域范圍開發(fā)地段的土方車、混凝土攪拌運(yùn)輸車、混凝土輸送泵車及其他重載車輛的唯一專用道。經(jīng)不完全統(tǒng)計(jì)至2008年5月底，兩側(cè)大型土建項(xiàng)目僅通過該條道路運(yùn)送的已澆筑完畢的商品混凝土就達(dá)60萬方左右，總重約100多萬t，這還不包括鋼材、預(yù)制樁、砌塊等其它建材和基坑、場地的大量土方駁運(yùn)。據(jù)初步分析，因該條道路設(shè)計(jì)等級為城市生活性次干道，但大量重載車輛的超負(fù)荷運(yùn)行且頻繁在出入口起步、剎車是造成該條道路南半幅中間一個(gè)車道尤其是出入口破壞的主要原因。

3.2 原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析

經(jīng)查驗(yàn)該道路施工試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下，均大于設(shè)計(jì)值。

施工原始數(shù)據(jù) 表2

病害后彎沉數(shù)據(jù) 表3

但在該道路路面破壞后，于2008年3月份重新對照設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，可以看到破壞后的瀝青面層實(shí)測彎沉數(shù)據(jù)已大于10%石灰土基層設(shè)計(jì)彎沉數(shù)據(jù)。經(jīng)對現(xiàn)場進(jìn)行局部區(qū)域翻挖顯示，瀝青面層、二灰結(jié)石、10%石灰土板塊確實(shí)已遭全部斷裂破壞。經(jīng)初步分析，由于當(dāng)時(shí)瀝青面層斷裂處未做任何處理，雨水經(jīng)已斷裂的瀝青面層下滲，泡軟二灰結(jié)石和石灰土基層，再加上重載車輛的持續(xù)沖擊，導(dǎo)致10%石灰土和二灰結(jié)石基層板塊全部斷裂。

3.3 施工原因分析

該條道路因地處大學(xué)城北側(cè)、區(qū)政府南大門口的中心地段，社會(huì)活動(dòng)較多。為迎接各項(xiàng)活動(dòng)，施工過程中也不同程度地存在搶工期現(xiàn)象，導(dǎo)致局部石灰土、二灰結(jié)石基層施工未養(yǎng)護(hù)到期就進(jìn)行下道工序施工。另外由于路基施工隊(duì)伍設(shè)備簡陋，如二灰結(jié)石基層無刮平機(jī)施工，導(dǎo)致二灰結(jié)石基層平整度較差，瀝青面層局部厚度嚴(yán)重不足并且局部有離析現(xiàn)象，也直接影響到二灰結(jié)石基層和瀝青面層的厚度樣本方差，在很大程度上降低了柔性路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和瀝青面層的抗剪能力，導(dǎo)致路面斷裂破壞。

3.4 軸載次數(shù)驗(yàn)算分析

對該條道路自西向東單向行駛的重型車輛近似取平均總重為40t的土方運(yùn)輸車、混凝土運(yùn)輸泵車進(jìn)行綜合評估，則近似為如下汽車計(jì)算系數(shù)：

載重汽車計(jì)算系數(shù) 表4

標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù) 表5

考慮施工車輛行駛時(shí)段為19：00-次日凌晨5：00開放時(shí)間為10個(gè)小時(shí)，且基本為南半幅中間一個(gè)車道通行。按每小時(shí)單向一車道平均40輛計(jì)算，則日單向交通流量為400輛，按車輛總重40t計(jì)，每車次當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)可以進(jìn)行如下計(jì)算：

式中N——以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/d）；

ni——被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次/日）；

P——標(biāo)準(zhǔn)軸載（kN）；

Pi——被換算車型的的各級軸載（kN）；

C1——被換算車型的軸數(shù)系數(shù)

C2——被換算的各級軸載的輪組數(shù)系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為6.4，四輪組為0.38。

當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，應(yīng)按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下列公式計(jì)算：

將載重汽車計(jì)算系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)代入計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果如下表：

計(jì)算結(jié)果 表6

則實(shí)際該車道每車次當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)為：

根據(jù)設(shè)計(jì)年限（15年）每車道能承擔(dān)的累計(jì)荷載（標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100）次數(shù)Ne=99萬次計(jì)算，則一車道127天內(nèi)就達(dá)到累計(jì)軸載。由于本工程設(shè)計(jì)是按規(guī)劃要求的城市生活性次干道實(shí)施，設(shè)計(jì)交通等級為輕交通，不能承載如此大的重型交通流量，運(yùn)營初期每車道設(shè)計(jì)日平均當(dāng)量軸次為269次，而現(xiàn)在實(shí)際日平均當(dāng)量軸次為7783次，已超出29倍之多，且設(shè)計(jì)時(shí)未考慮有如此大的重載交通量，現(xiàn)在實(shí)際車流量已嚴(yán)重超過設(shè)計(jì)柔性路面結(jié)構(gòu)能承受的范圍，從瀝青路面和半剛性基層（二灰結(jié)石）的彈性角度分析來看，路基路面在如此頻繁的重載車流荷載沖擊下，已連續(xù)處于疲勞狀態(tài)，是導(dǎo)致路面破壞的一個(gè)重要因素。

綜上所述，由于竣工初期大量重載車輛的超負(fù)荷運(yùn)行和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)層次的相對偏弱是造成此次某道路工程質(zhì)量事故的主要因素，道路基層和面層施工的缺陷等其它原因是造成此次某道路工程質(zhì)量事故的次要因素。實(shí)際上在該條道路東段（花園街-常漕路），由另一個(gè)施工單位承建并于2006年年底完工后已投入使用的1.1km路段（路基路面的結(jié)構(gòu)層次、交通流量相同）也不同程度地出現(xiàn)了類似破壞情況，從側(cè)面也證明了上述分析結(jié)論。

4 結(jié)語

一起工程質(zhì)量事故的產(chǎn)生原因是多方面的，必須以科學(xué)的態(tài)度進(jìn)行客觀分析才能找出問題的根源，才能更科學(xué)的采取補(bǔ)強(qiáng)措施予以加固，并為相同類似工程提供參考依據(jù)、積累經(jīng)驗(yàn)，避免發(fā)生同類質(zhì)量事故。

某道路工程設(shè)計(jì)單位如具有前瞻性，不僅僅考慮規(guī)劃要求，而且能充分考慮兩側(cè)地塊開發(fā)時(shí)形成的重載交通流量，從而加大設(shè)計(jì)安全系數(shù)并增加路基和路面結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)厚度和結(jié)構(gòu)層次；建設(shè)單位如也能充分考慮因城市建設(shè)計(jì)劃的改變而導(dǎo)致交通條件的改變，來及時(shí)在開工前采取變更設(shè)計(jì)圖紙或在完工后與交通管理部門配合設(shè)立隔離墩、限速限載標(biāo)志等措施來分流車流量；施工過程中施工單位如能根據(jù)道路兩側(cè)大型土建項(xiàng)目的進(jìn)展情況，及時(shí)書面要求建設(shè)單位變更設(shè)計(jì)圖紙，并加大機(jī)械設(shè)備投入、改善施工條件、妥善安排工期、嚴(yán)格按施工技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)施工，是完全能夠避免此次工程質(zhì)量事故的。