鄂西南山區道路主要病害類型及其成因分析

張建功

(湖北交投智能檢測股份有限公司,武漢 430030)

我國目前90%以上的道路均采用瀝青混凝土鋪筑，這主要是瀝青路面具有易鋪筑、行車舒適、低噪音等一系列的優勢[1]。但瀝青路面在長期服役過程中也會出現多種不同形式的病害，如路面坑槽、車轍、開裂等，各種病害的產生嚴重威脅到道路的安全服役。尤其對于山區道路而言，其處于更復雜的氣候環境中，同時山區地勢陡峭、道路坡度較大，這些特征都使得山區道路面臨更嚴酷的服役環境和更嚴苛的安全性要求。因此充分認識山區道路的病害類型及其成因對于科學改善山區道路的服役耐久性、安全性具有非常重要的現實意義。

1 項目背景

位于鄂西南的恩施、長陽、五峰等地山區很多，地勢陡峭，其道路多為盤山公路，且坡度較大。因此研究鄂西南地區道路病害對于充分認識山區道路病害具有較好的代表性。在該研究中，以位于恩施、長陽、五峰山區的3條道路為調查對象，在確定山區道路主要病害類型的基礎上，進一步分析了各種病害的成因。3條道路均為國道，采用半剛性基層與瀝青面層復合式結構。道路服役時間超過5年，最大坡度超過30°。

2 試驗方法

確定山區道路主要病害類型：對于車轍、坑槽、開裂、鼓包等常見的路面病害形式，對3條道路的斜坡路段和平整路段分別進行調查，每條道路選取的斜坡路段和平整路段總長分別為10 km。所選路段在服役期未進行翻修或者養護處理。對于路面沉降、唧漿等不常見病害，基于整條道路的歷史突發情況處置記錄加以分析，進而確定鄂西南山區主要的路面病害類型。分析主要路面病害成因：在確定主要路面病害類型的基礎上，深度分析調查數據和歷史突發情況處置記錄，進一步確定鄂西南山區道路主要病害的成因。

3 結果與討論

調查發現，在鄂西南恩施、長陽、五峰3個區域，對于常見的路面病害類型，無規則的網狀開裂以及大大小小的坑槽最為常見。由于網狀裂紋往往相互交聯向周圍延伸開來，如圖1(a)所示，不方便對其進行計數。因此研究中采用網狀裂紋在道路縱向上的累計長度占調查路段總長度的百分比例來量化網狀開裂病害。網狀開裂病害調查結果如圖2(a)所示，可見三地區路面的無規則網狀開裂病害均比較嚴重，發生病害的路段長度占到調查路段總長度的20%以上。坑槽這類病害比較容易計數，如圖1(b)所示，因而直接以坑槽的數量來反映路段坑槽病害的嚴重程度。坑槽病害調查結果如圖2(b)所示，可見，雖然三地區道路上的坑槽數量各不相同，但是三者的坑槽數量均超過了250個，說明三地區路面的坑槽病害也較嚴重。而對于車轍這種非常普遍的路面病害，在三地區調查路段觀察到的數量卻比較少，這可能與當地的氣候環境以及交通量大小直接相關。而對于不常見的路面病害類型，結合3條道路服役期內的歷史突發情況處置記錄來看，路面局部沉降變形或者坍塌偶有發生。研究所選恩施、長陽、五峰三條道路在服役期均發生了十多次路面局部沉降變形或者塌陷的突發事故。

進一步分析上述3類病害的成因。圖3(a)顯示，對于恩施、長陽、五峰三個區域的道路，斜坡段的網狀開裂累計長度并非恒大于或者恒小于平整段的情況。具體來看，對于五峰和長陽山區的道路，平整段路面更容易發生網狀開裂病害；而恩施山區的道路情況正好相反，斜坡段路面的網狀開裂病害要比平整段嚴重的多。由此說明，網狀開裂病害的形成與所選取路段是否有坡度并無嚴格對應關系，網狀開裂病害是隨機產生的。而對于平整路面和坡度路面而言，在相同交通荷載及環境因素的作用下，理論上后者產生病害的概率更高。而三地區道路的網狀開裂病害并未呈現出相一致的規律，表明網狀開裂病害的產生主要是瀝青自身性質在服役過程中的改變引起的。眾所周知，瀝青路面在長期服役過程中，瀝青逐漸發生老化、疲勞，產生裂紋的概率也隨之大大提升。不同于網狀開裂病害，坑槽病害與道路是否存在坡度有非常好的關聯。從圖3(b)中可以看出，不管是五峰山區道路，還是長陽或者恩施山區道路，斜坡段對應的坑槽數量總是大于平整段。這主要是因為鄂西南山區地勢普遍比較險要，對于坡度較大的道路，在雨水充沛季節，路面不斷受到水流的沖刷，集料與瀝青間的粘附性能被逐漸破壞，久而久之就形成了嚴重的路面坑槽病害。而對于平整路面，受到的雨水沖刷作用較弱，路面穩定性要好，發生坑槽病害的可能性顯著降低。根據歷史突發情況處置記錄來看，路面局部沉降或者塌陷主要受地質構造的影響。鄂西南地區是典型的喀斯特地貌，可溶性巖石受水侵蝕而發生溶蝕。這一破壞過程如果不能盡早被發現，隨著巖石逐漸被侵蝕，路層下的局部區域形成巖溶地質，給道路的穩定性及承載力均帶來極大的損害。在交通荷載及其他外力的作用下，巖溶區很可能產生坍塌，造成路面的下沉或者塌陷。

4 結 論

研究針對山區道路的病害進行了調查分析，以鄂西南恩施、長陽、五峰三個區域的道路為研究對象，確定了山區道路的主要病害類型以及病害的成因。結果表明，不規則開裂、坑槽、沉降變形為鄂西南山區道路的主要病害類型；不規則開裂主要由瀝青路面的老化造成，坑槽的產生與山區道路坡度大、受水損害嚴重有關，路面局部沉降、塌陷則主要與山區巖溶地質的發展有關。