重载交通条件下沥青路面破坏模式的研究

何永胜

摘要：对我国重载交通情况下沥青路面的破坏类型进行了分析，通过分析可以看出沥青路面破坏主要集中在轮迹带及其附近位置，表现为裂缝类破坏和车辙变形破坏。

关键词：重载交通车辙弯沉

0引言

重载交通，通常是指道路通车后交通量与累计当量标准轴次的比值(ESAL)大大超过一般水平，路面性能衰减超常规发展的现象。

公路建设有力地带动了沿线经济的发展，同时也使公路运输结构发生了深刻的变化。路政资料表明，汽车运输不仅是交通量增长快，而且轴载质量也显著增大，重载车辆，特别是大幅度超限运输车辆日益显著增加，后轴从额定的100kN增加到180kN以上，轮胎充气压力从额定的0.7MPa增加到0.9MPa以上。一些进口车型如斯尔太、太脱拉等设计轴载达到单轴13t，双联轴26t，且出现三联轴型式，轮胎最高设计内压达到0.85MPa。据调查，河北省干线公路运输车辆中，超限车辆占满载车的80％左右，超限吨位一般为额定轴重的60-100％。河南省国省干线公路运输货车(空车除外)超限车辆占80％，特别是运煤车及矿业运输车超限吨位一般为额定轴重的50～200％。调查中还发现载重25kN以上货运汽车80％-90％都超限，尤其以运建材，长途运煤，运钢材等重物的汽车超限最为严重。

1工程背景

某公路全长约33km，分A、B两段，所调查的A段为沥青路面，全长7.16km，于1997年底竣工通车。它和广东专门的油料装卸码头土洋码头相连，是整个广东省以及华南诸省的出油大通道，承担着繁重的交通任务。其交通组成以大型油罐车为主，这些车辆不仅轴数多，而且重量都比较大，通常在40-50t以上，具有明显的重载交通特征。

某公路为山岭重丘区一级公路，公路平纵曲线较多，路基宽23m四车道。路面结构为：16cm水泥稳定石粉底基层，18cm水泥稳定石粉基层，5cm碎石下面层，3cm式沥青混凝土由于交通量繁忙，路面出现了不同程度的破坏。自1997年竣工以来，路面未进行过大中修，仅在局部破损位置进行了修补。

2调查方案

某公路调查的路段桩号为K33+30g～K34+300，由于交通异常繁忙，在路政部门的配合下，均选取左幅超车道和行车道部分进行调查。主要进行路面结构强度(弯沉)、车辙变形、裂缝等调查，并在典型地点进行钻芯调查。

主要依据《公路路基路面现场测试规程》《JTJ059－95)，弯沉采用后轴100KN东风车和2台弯沉仪进行测定，每20m测定一个点。同时，在选取路段内每10m进行横向最大车辙测定，遇到异常情况时加密测点。对于路面裂缝，主要记录裂缝的位置、形状及几何尺寸(长度、宽度)等。

3调查结果分析

3.1车辙分析根据车辙实测结果，得到车辙变形小于15mm的占52％，车辙变形在15～25mm的占38％，车辙变形值大于25mm的占10％。从这个结果可以看出：被调查公路的车辙变形都比较大。通常认为，车辙变形量在15mm以上时属于较严重变形破坏，车辙变形量在25mm以上时属于严重变形破坏。在这条公路中，车辙变形量在15mm以上的分别占48％，且车辙变形最大值分别为34mm，说明在重载交通下其路面已发生严重车辙变形。

3.2路面结构层模量分析弯沉是反映路面整体刚度的指标，根据弯沉调查结果，两条公路的弯沉都比较大，说明路面结构的承载能力发生了较大变化。为比较路面结构层模量的变化，通过实测弯沉值，采用BISAR程序计算在现有情况下沥青面层和基层的模量值，并与建设初期面层、基层的模量进行比较。

3.3路况评定

3.3.1路面状况等级评定根据现场实测结果，按照《公路沥青路面养护技术规范》中关于路面破损状况评定的方法，计算路面状况指数(PCI)，评定公路的路况。

对于公路调查路段，计算得到PCI=100-15x30.8^0.421=38.4，根据评价标准，公路路面状况等级为差。

3.3.2路面承载能力评定由于路表在荷载作用下的弯沉值可以反映路面的结构承载能力，根据实测弯沉值还可以评价路面结构的剩余承载能力，它能预测现有路面的剩余寿命和分析路面出现损坏的原因。通常采用路面强度系数SSI=I_d/I_r行评价。

将调查路段的最大弯沉值按下式整理成该路段沥青路面承载能力的代表弯沉值：I_r=(I_r+zs)K_tK_s将检测结果经修正后代入代表弯沉值计算公式，得到公路调查路段弯沉代表值为101.44(0.01mm)。而公路的路面设计弯沉值分别为2491(0.01mm)。根据I_r和I_d值计算路面强度系数，对于这条公路，SSI=0.187。

根据评价标准，公路的路面承载能力也有明显的下降，评定结果均为差。

3.4路面结构钻芯调查主要在典型路段路表纵向裂缝处钻芯取样，可以看出，纵向裂缝上宽下窄，主要起始于路表；相应沥青路面结构下承层(基层、底基层)完好，裂缝由上向下发展。从龟裂处钻芯可知，芯样基本不能成型，说明路面结构下承层已经碎裂，面层裂缝与基层裂缝贯通，裂缝一般由下往上发展。

4沥青路面损坏调查分析

检测结果表明，两条公路已经出现较大面积范围的破坏，产生了明显的车辙变形、纵向裂缝、横向裂缝及龟裂等破坏现象，且这些破坏主要集中在轮迹带及其附近位置。

在1km单个车道的检测路段内，公路存在龟裂56处、明显纵向裂缝3处，龟裂折合面积将近950m²有的路段龟裂范围长度超过50m，宽度方向已发展至路面边缘：最长纵向裂缝将近20m。另外，车辙变形最大值达到30～40mm，尤其是这条公路，可以随处可见路面大幅度的隆起、波浪和推移变形。

调查中也发现，某公路主要以裂缝，尤其是大面积龟裂居多；而BL公路则以永久类变形和纵向裂缝居多。这可能是两个方面的原因：一方面，PX公路路面结构相对较薄：另一方面，相比来讲，尽管单个重车轴载差别不大，这也说明在重载交通条件下，沥青路面破坏将以纵向裂缝和永久变形为主。

根据现场调查结果，龟裂破坏具有如下特点：沥青路面的龟裂通常由轮迹带位置向路面边缘发展，出现龟裂的路面伴随有表面沉陷现象，裂块尺寸和裂缝宽度较小，且相应路面结构基层基本碎裂。在重载作用下，基层首先产生疲劳开裂，裂缝一方面在基层内部发展，使基层出现碎裂破坏：另一方面往上向面层发展，导致面层底部产生疲劳裂缝，并由下往上扩展，最后使路面产生龟裂和沉陷等破坏现象。

现场调查结果表明，纵向裂缝破坏具有如下特点：起始于路表，上宽下窄，由上向下发展，很少伴随有龟裂出现，相应路面结构基层完好。这说明在重载交通作用下，沥青路面路表纵向裂缝是主要的破坏表现形式，主要和沥青面层路表破坏有关。这可能是由于超重荷載超过其材料本身强度引起路面开裂，但更可能是由于在重复重载作用下路表产生疲劳破坏所致。

5结语

通过对某公路两条典型路段沥青路面破坏调查分析得知，在重载交通条件下，沥青路面破坏主要集中在轮迹带及其附近位置，表现为裂缝类破坏和车辙变形破坏。而裂缝类破坏主要包括纵向裂缝和网状龟裂两种形式。

本次调查着重对弯沉、裂缝及车辙进行调查。受交通条件的限制，其他路面病害(如坑槽、松散等损坏类型)未计入，每条公路也只着重检测了1条车道。但从调查评定结果可以看出，被检测公路在重载条件下产生了比较严重的破坏，具有较好的代表性，能够反映出重载交通下沥青路面损坏模式及主要特征。