公路路基路面病害成因及治理措施

摘要 随着公路交通需求的不断提升，公路建设里程逐年增加，公路路基路面在外界不利因素影响下极容易出现多类型病害，继而弱化公路通行稳定性，造成行车安全事故。公路路基、路面常见病害主要包括纵横向裂缝、沉陷、龟裂等，不同病害表现形式差异性明显，开展针对性技术手段进行检测及处治具有重要的社会经济意义。文章依托山西省内某二级公路试验段进行路基路面关键性能指标的检测分析，分别采取高压旋喷桩加固、4 cm AC-13C细粒式沥青混凝土加铺，对试验段路基、路面进行修复，获取了良好的应用效果。

关键词 路基路面；病害；性能指标；加铺

中图分类号 U418文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）02-0132-03

0 引言

高速公路建设周期相对较长，投资成本较大，在长期面临车辆通行及外界环境不利影响下极容易出现性能衰减，公路路基路面病害也随之产生。高速公路病害需要进行针对性处治，否则病害会在同一路段反复出现，造成维修养护成本加剧。考虑路基路面病害类型较多，且后续处理措施缺乏针对性，开展路基路面病害检测和针对性治理的研究就显得极其重要，能够为类似公路的设计、改扩建、养护补强提供一定参考。

1 工程概况

山西省内某二级公路是衔接周围县市的关键通道，能够有效改善临近产业园区的投资环境和交通条件。该公路建设于2014年，于2017年末建设完工并投入运营，公路设计里程15 km，路段K0+000～K8+250的设计速度为50 km/h，路段K8+250～K15+000的设计速度则为60 km/h，沥青混凝土路面设计，路面設计宽度20 m，双向四车道。全路段路面结构厚度48 cm，路面结构设计如下：3 cm上面层（AC-13C沥青混凝土）+5 cm下面层（AM-20沥青混凝土）+20 cm水稳碎石基层+20 cm水稳砂砾底基层，公路沿线大部分为软土所覆盖，局部则为基岩裸露，路基填料主要以沿线软土为主[1]。经过近6年的运营，公路局部路段（K9+000～K15+000）超重载车辆通行较为严重，公路路基路面出现了不同类型病害，为有效确保该公路的通行水平，避免交通安全事故，需及时开展局部路段的养护维修。

2 路基、路面检测状况

2.1 路面状况

为准确分析试验路段道路质量，项目技术人员对路段进行以下几个关键指标的检测评估：路面损坏状况指数（PCI）、路面行驶质量指数（RQI）、路面抗滑性能（SFC）。此外，技术人员还对病害路段进行现场钻芯取样工作，对路面结构完整性进行评估，为后续病害针对性处治提供必要的数据支撑。

2.1.1 路面损坏状况指数（PCI）

PCI指数主要反映路面松散、坑槽、纵横向裂缝病害情况，项目通过路面快速检测系统（CICS）进行试验路段的现场路面状况分析，PCI统计结果如表1所示。依据该试验路段PCI检测统计可知：试验路段全车道PCI优良率达到83.4%，其中优、良的占比均为41.7%；全车道PCI检测为中的比例达到了16.7%；全车道不存在PCI为次、差车道。上行车道PCI为优良的占比为83.3%，其中PCI为优、良的比例分别为33.3%、50%，上行车道PCI为中的车道比例达到16.7%。下行车道PCI为优良的占比为83.3%，PCI为优、良比例分别为50%、33.3%，下行车道PCI为中的车道比例达到16.7%[2]。

2.1.2 路面行驶质量指数（RQI）

通过试验路段路面形式质量指数（RQI）统计可知：全车道路面形式质量指数RQI优良率达到99.5%，优占比81%，良占比18.5%；全车道RQI为中的车道占比则为0.5%。上行车道路面形式质量指数优良率达到96%，优占比83%，良占比13%，中占比4%。下行车道路面形式质量指数优良率达到100%，优、良分别占比79%、21%[3]。

2.1.3 路面抗滑性能（SFC）

依据公路检测规范可知：横向力系数SFC为路面抗滑性能重要指标，现场试验路段共检测150个单元的抗滑数据，其中满足养护要求的路段单元达到了140个，不满足技术要求的主要为隧道水泥路面。上行车道共检测75个单元，共有74个单元满足养护要求，比例达到98.7%；下行车道检测75个单元，同样有74个单元满足养护要求，比例达到98.7%。

2.1.4 结构完整性

试验路段路面结构完整性主要进行现场钻芯来检测分析，现场钻芯设备采取150 mm钻头，主要对路面结构面层、基层进行钻芯取样，先后进行芯样描述、高度测定、标识，然后进行封存并开展室内试验。试验路段面层分为上下两层，设计厚度为8 cm，获取芯样的上面层厚度平均为28.9 mm，下面层平均厚度则为45.3 mm。路面结构基层设计厚度则为40 cm，分为上、下基层，获取芯样基层厚度分布在150～185 mm之间，底基层厚度则分布在185～200 mm之间。现场纵横向裂缝病害较为密集处（K10+150）获取的芯样如图1（a）所示，龟裂处（K11+150）芯样如图1（b）所示。试验段路面结构层共取芯13处，取芯检测结果具体如表2所示[4]。

现场取芯芯样整体具备以下特点：路面厚度基本符合技术要求，芯样上面层较为完整，结构较为均匀，但是下面层AM级配则具备较为明显的孔隙结构，整体较为松散；下面层和基层之间的黏结效果不佳；表层横向裂缝贯穿基层，反射裂缝仍旧不断发展；纵向裂缝贯穿结构基层，以沉降型裂缝为主；龟裂处芯样不完整，芯样强度明显丧失。

2.2 路基状况

通过项目单位现场踏勘可知，该公路路基在地势相对平坦处（阶地、漫滩）状况相对较好，结构较为稳定；在地势起伏较大区域（丘陵、山谷）则表现为较大的沉降病害，路基沉降主要出现在半填半挖、高填方处及桥涵挡墙等结构台背位置。此外，试验段不少区域也存在路基边坡滑移病害[5]。路基病害调查情况统计如表3所示。

3 路基、路面病害原因分析

3.1 路面病害

3.1.1 横缝

路面横缝多为横向贯通、等距分布、裂缝顺直明显，需要进行灌缝注浆。横缝纵向表现为上窄下宽，主要为半刚性基层反射裂缝，少部分则为温度裂缝。桥涵结构两侧分布的横向裂缝则为车辆冲击造成刚度差异裂缝或路基沉降裂缝。

3.1.2 纵缝

纵向裂缝分布没有规律，大部分纵向裂缝纵向延展，需要进行灌缝处理。纵向裂缝产生原因主要分为以下几类：在构筑物刚度变化明显位置（桥台、挡墙后背）、高填方、半填半挖等處，路基不均匀沉降较为明显，容易造成纵向长裂缝；车辆重复冲击荷载作用下，路面结构承载强度丧失，车辆轮迹位置处容易出现由下至上发展的密集小型纵向裂缝；面层结构局部黏结效果不佳，易产生从上至下发展的裂缝；新旧构筑物搭接易产生施工缝，继而引发反射纵向裂缝。

3.1.3 龟裂

路面龟裂病害主要出现在填挖交界、车辆通行密集处。经现场钻芯、调查可知，路面龟裂产生原因如下：面层、基层之间的黏结效果不良，龟裂病害贯穿，整体松散。这主要是基层强度不足造成面层强度丧失，基层在车辆荷载循环作用下产生掏空现象，造成面层结构沉陷、龟裂。龟裂裂缝多集中出现于纵、横向裂缝发展位置，且龟裂病害缝隙宽度较大，这主要是外界环境（水、温度、行车荷载等）对纵、横向裂缝不断影响，加剧其病害效果，形成龟裂[6]。

3.2 路基病害

路基病害主要由以下原因引起：桥涵、挡墙台背施工，墙背位置存在路基压实度不足现象，后续容易产生路基滑移；桥头引道位置刚度变化，引发路基差异性沉降；路基施工时排水不畅，水流渗入路基造成路基强度不足，引发路基沉降。

4 路基、路面病害维修方案

4.1 路面病害处治

该试验路段路面病害维修养护需要尽可能高效阻碍纵、横向裂缝发展，项目技术人员在结合该路段交通流量、自然环境、施工技术水平等的基础上，合理设计路面处治方案。在现有路面结构状况下，对局部纵横向裂缝、龟裂病害发展较为严重区域进行灌缝注浆处理，路面基层破损程度较大时则需要更换水稳碎石基层，之后全试验段进行4 cm罩面加铺，加铺前需要在新旧结合面处构建黏层。考虑面层结构分为AC、AM两个级配，下面层离析程度要明显大于上面层，且两者级配施工成本差异较小，项目部最终采取AC-13C细粒式沥青混凝土进行4 cm厚度加铺，该结构能够有效改善行车舒适性，提升路面结构强度及使用性能。加铺后路面结构如图2所示[7]。

4.2 路基病害处治

试验段存在的路基沉降病害，主要分布在一般路段、高边坡路段、桥头引道跳车路段。针对桥头跳车及高边坡路基沉降病害，项目部主要采取高压旋喷桩进行路基加固，该方法受土层密度、硬化剂性能的影响相对较小，且施工速度较快，但是高压旋喷桩施工中受到人为限制的因素较多，旋喷桩施工质量容易受到影响，桩体强度容易分布不均，且路基加固效果难以准确评估；一般路基段的路基沉降病害处治则主要进行路面的铣刨调平，一般路段沉降相对较小，后续仍旧需要持续性开展调平工作，直至路基沉降稳定。

5 结论

公路路基路面病害作为影响行车安全的主要威胁，其主要由设计技术标准差异、施工质量、排水不畅、外界环境等影响因素造成。公路路基路面病害对公路的使用性能具有严重威胁，急需对其开展针对性处治。该文在对山西省内某二级公路试验段路基路面病害现场检测分析的基础上，提出罩面加铺、高压旋喷桩技术进行病害处理，方案实施后经半年的观察可知，公路运营状况明显得到了改善，病害发展得到有效抑制。该文所做研究能够为类似项目提供必要的参考。

参考文献

[1]李涛涛， 方亮， 何宇， 等. 便携式地质雷达路基检测推车动力学仿真分析[J]. 公路， 2021（7）： 76-81.

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[3]杨美群， 邹友泉， 刘静. 探地雷达在高速公路路面隐性病害检测的应用[J]. 公路， 2022（8）： 86-91.

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[6]陈楚鹏， 李善强， 许新权， 等. 广东省高速公路就地热再生路面长期性能调查与评价[J]. 武汉理工大学学报（交通科学与工程版）， 2023（2）： 365-369.

[7]张玉， 陈欣然. 基于多源病害控制的内蒙古地区高速公路路面适用结构分析[J]. 公路， 2022（1）： 1-7.

收稿日期：2023-11-29

作者简介：张晓东（1985—），男，本科，工程师，从事交通勘察与设计工作。