探坑法探測路面結構層的病害研究

聶榮斌

(福建東南鐵證工程質量檢測有限公司，福建 福州 350000)

1 測試原理

探坑法，主要是在調查區域，結合路面病害特征，基于病害典型之處，確定具體探坑位置，逐步展開開挖。具體操作方法是，可將路面病害程度作為參考，經由典型病害之處，開挖坑槽，依次遞進，直至路基頂面。并且，需要把握坑槽開挖深度。通常情況下，初始坑槽應該以下層頂面作為開挖深度極點，初始坑槽開挖完畢，需要記錄破壞特征和開挖厚度。

2 現場試驗分析

2.1 車轍結構病害測試

作為某省交通干道的一條一級公路，所在地區雨量充沛、夏長冬短、氣候濕熱，建成通車之后，為期不長，出現車轍病害。因此，需要通過探坑開挖，查明病害形成原因。

2.1.1 探坑意義

通過開挖，對觀察路面進行取樣，發現車轍病害已然存在較大深度。另外，還通過抽提篩分、理論密度、車轍的穩定度等對車轍病害處取瀝青混合料，進行試驗，進一步評價瀝青混合料與瀝青的高溫穩定性能。

2.1.2 試驗步驟

(1)在輪跡帶處橫放橫斷面尺，方向與道路中心線垂直，兩端支腳置于車道兩側，需要注意的是，此處輪跡帶應該選擇處于慢車道的區域。之后測量車轍深度，確定此條一級公路為車轍損壞路段并且極具典型特征。

(2)車轍路段一經確定，需要以3m長、0.4m寬，為開挖標準，開挖坑槽。同時，將下面層底作為坑槽深度，進而有效測量路段斷面的不同變形情況、損壞厚度。此項操作，需要注意，不可擾動路肩處斷面開挖板。

(3)利用切割機將損壞路段，合理切割，分成諸段，小心取出該層試樣裝入袋中封存，描述上、中、下各層損壞厚度，對車轍變形情況的各層實際狀況展開分析。

(4)通過室內試驗，對比瀝青混合料各項性能。主要包括瀝青含量、瀝青性能、集料級配、瀝青混合料動穩定度，以及瀝青混合料高溫穩定性。

通過探坑，知悉車轍病害處不同層面的不同厚度。并且計算不同層面的壓縮量，結合室內對比試驗，明確車轍病害處瀝青混合料的瀝青含量、集料級配、老化性能等重要指標，以及瀝青混合料的高溫穩定性、瀝青混合料的動穩定度。通過此次試驗，發現此處車轍病害的形成集中位于路面下面層、中面層，而上面層只有很少占有量。究其緣由，是施工過程中，未按照集料級配要求進行正確設計，致使施工不夠均勻。通過試驗可得，瀝青混合料中，含有大量瀝青，超出應有范圍[1]。因此，該段公路在重力作用下，造成二次壓密，出現車轍病害。

2.2 路面裂縫，坑槽損壞

另一條國省干道，位于某省中部，是國家重點扶持規劃建造的交通干道，屬于跨省公路。建成之后，經過運營，歷經數年，出現多種路面損壞，如坑槽、車轍、裂縫等。因此，采用探坑法，分析造成路面損壞的病害原因。

(1)開挖意義。通過探坑，觀察路面取樣坑槽、車轍、裂縫等損壞情況，查明原因，結合實際，采取合理措施，進行有效處置。

(2)試驗步驟。①通過自動破損測試或人工徒步調查，對破損路面進行分析研究，確定破損路面坑槽、車轍、裂縫等損壞較為嚴重的典型位置。②通過調查，精準確定坑槽、車轍、裂縫的開挖位置。根據破損路面，坑槽、車轍、裂縫的鮮明走向，畫出開挖圖框。③沿著圖框，采用風鎬，逐步開挖。初次開挖，需要以上層面厚度作為初始開挖深度，還需確保上層面的干凈，因此需要將上層面集料有效清理。另外，開挖過程中，需要記錄中層面坑槽、車轍、裂縫的實際情況，進而繼續開挖下層，直至基層。④記錄不同層面坑槽、車轍、裂縫的發展情況，判定損壞路段病害原因。

通過此次試驗，可以明確，此條公路的損害情況，是具備基層反射裂縫明顯特征的橫向裂縫。出現這種路面病害，是因為基層發生溫縮和干縮開裂后，抵抗拉應力的能力已經消失。因此，應力被開裂位置，傳于面層，在應力集中作用下，導致出現開裂的面層，逐漸拉裂，形成裂縫。

3 測試方法

遵照探坑法測試原理，結合不同路段現場試驗分析，總結得出路面結構層的病害，利用探坑法進行測試的具體方法如下：

3.1 測試目的和適用范圍

探坑法，主要是通過逐層開挖，抽絲剝繭，對路面病害，達到鞭辟入里的分析檢查效果。具體檢測中，可對路面內部結構實際狀況，全面了解，為進一步修復路面、養護路面，提供重要參考依據。另外，根據公路病害的調查和養護需求，利用探坑法，可以獲悉路面內部結構的多種性能指標。

3.2 儀具與技術要求

探坑法在公路路面病害檢測過程中，需要應用到切割機、路用吹風機、量尺、風鎬、鐵鍬、錘子、鑿子、毛刷以及小鏟、掃帚，其中切割機和風鎬是最為關鍵的應用設備。具體使用過程中，為更加精準確定開挖位置，需要配合多種型號釬子的手持式空壓風鎬破碎機；切割機需要使用大于500mm直徑的刀片，進行大于240mm深度的切割。切割機主要是為取樣車轍病害路段，展開深度觀察，明確病害原因。

3.3 測試步驟

測試前，需要通過統籌調查，結合調查區域，典型病害類別，確定檢查目標，確定檢查位置，并且確定路面結構層數，具體測試步驟如下。

(1)對觀察部位，展開細致檢測，如果路面塵土飛揚，或者存在污染，難以展開具體觀測，需要用毛刷或掃帚有效清潔路面，消除觀察障礙。同時，還可使用吹風機，對觀察部位進行吹拂，排空細塵。

(2)對路面病害進行深入檢測，并且記錄觀察所得各項情況，明確實際破損程度。

(3)根據觀察情況，結合破損程度，確定開挖形狀。如若用于龜裂或坑槽病害，需要沿路線橫斷面，在病害邊緣位置合理劃線，進而將需要開挖的長度、寬度、深度有效確定。通常情況下，開挖寬度需要大于病害所在位置寬度，然后根據病害位置縱向畫線，確定開挖位置長度。通常情況下，為保證測試結果準確，開挖長度必須大于病害所在位置長度。最后，再將寬度兩端、長度兩端全部連結，形成矩形圖框，最終展開開挖。實際工作中，底層寬度和長度也需大于400mm。這是因為，可以便于觀察路段內部結構，進而更好確定路面病害原因。

(4)用手持式風鎬徹底清除上面層材料。在此過程中，需要以下層頂面作為開挖深度，避免開挖過淺或開挖過深。

(5)用風鎬、錘子、鑿子同步修理上面層，直至四周比較整齊，再用小鏟或鐵鍬鏟出廢料。隨后用吹風機和毛刷，將第一坑槽的廢料和浮塵，徹底清理，充分保障第一層坑槽四周以及底部的干凈。

(6)第一層開挖完畢，并且對其檢測之后，可以開始第二層開挖，在開挖之前需要觀察表面特征，并且準確記錄觀察情況。

(7)層層遞進，重復上述步驟，逐層開挖，直到某一層位不再出現病害跡象，便可停止開挖工作。開挖過程中，第二層以外的其他層位，皆需要同比上層，縮短150mm，進而使開挖位置逐漸形成臺階狀，有100mm的寬度。

(8)將各層厚度準確記錄時，可在坑槽的中間部位及四角地帶，有效測量斷面厚度。實際操作過程中，可以選用500mm的鋼尺，完成此項工作。具體記錄時，需要采用所有測量厚度的平均值作為記錄值。車轍病害在具體檢查過程中，可以用切割機，切割病害處的整個面層，進而可使病害處，呈現光滑橫斷面，便于后期回填恢復。

(9)開挖過程中，結合實際情況，還需有效測試不同層位的含水率，以及材料模量等指標。

(10)逐層完成開挖，并且仔細檢測之后，需要在各階段有效記錄測試數據，必要時應該采用錄像或拍攝等方式，記錄檢測全過程，以備后續查看。

3.4 測試結果處理

通過上述內容所闡述的測試過程，可以看出，可以將路面病害的各個檢測位置的檢測結果，作為整體區域病害的檢測結果。并且，可以更進一步根據病害原因和結構損傷，提供處理建議、制定實施方案。

4 結 語

綜上所述，為有效測試公路路面病害，可以采用探坑測試方法，結合病害養護和病害調查等不同工作需要，選取路面典型病害，采用探坑法對其車轍、坑槽、裂縫等現場病害，展開具體開挖，并且根據結構，探明病害原因。通過諸如此類的系列探測方法，可以有效掌握公路出現路面病害的原因，進而在維修方案制定中，可以提供更加現實可行的實施建議。本文上述內容，因時間和范圍等不可控因素，仍然存在諸多不足，以期在后續深入探討中逐步完善。