３０道路交通 城市道桥与防洪 ２０１３年１１月第１１期 道路“黑化”工程早期病害浅析 颜 超 （自贡市城市规划设计研究院有限责任公司，四川自贡６４３０００） 摘 要：以自贡市城区道路“黑化”工程为例，浅析城市道路加铺的沥青混凝土面层出现大量的早期病害的原因，并针对 “黑化”实施过程中的设计、试验、施工等各个环节进行分析，初步总结了一些可能导致或影响早期病害产生的因素。 关键词：道路；黑化；早期病害 中图分类号：Ｕ４１６．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—７７１６（２０１３）１１－００３０—０４ １概述 自２００８年５月至２０１２年５月，为提高城区道 路行车的安全性、舒适性，改造城市人居环境、提 升城市形象，自贡市对主城区大部分主次干路进 行了路面“黑化”施工，即在原混凝土路面上进行 沥青混凝土的加铺改造施工。笔者以一名工程设 计人员的角色全程参与其中。工程范围包括檀木 林大街、仁和路、解放立交桥、盐都大道、贡兴路 等，加铺沥青混凝土面积约２０万ｍ 。经１－２ ａ的 使用，部分改造路段加铺的沥青混凝土面层出现 大量的早期病害，给市民车辆通行带来了不便，给 国家造成经济损失，值得分析总结。本文以自贡市 城区道路“黑化”工程为例，针对“黑化”实施过程 中的各个环节进行分析，初步总结了一些可能导 但业主受工期和资金的限制，部分路段没有委托 单位进行弯沉检测，而设计单位只能将旧路面的 病害分析侧重为根据外观检查统计破碎板块、开 裂板块、板边角的破损状况，确定现状混凝土面层 的修补方法。虽然根据工程实践经验，采用外观检 查后统计分析，再确定修补方法的方案是可以达 到对大部分病害的处理效果的，但是受现场工程 人员工程经验及业务水平的限制，不同人员调查 后的处理方案或偏保守、或偏经济，无法精确地确 定最合理的修补方案，无法对表观质量好而基层 已出现问题的板块进行有效处理，有可能由于旧 混凝土路面基层或地基出现问题没有处理，导致 “黑化”早期病害的发生。这在仁和路修补工作时 进行弯沉检测复核中得到了印证。证明对现状混 凝土路面进行弯沉测定，从而全面了解水泥混凝 土路面的承载能力情况是非常必要的。 美国沥青协会（ＡＩ）认为旧面层接缝（或裂缝） 处的弯沉量和弯沉差是引起沥青加铺层开裂的主 要原因，因为轮载的施加速度远高于温度变化产 致早期病害产生的因素，供各个城市的工程设计、 施工人员及相关管理部门参考。 ２设计过程 ２．１现状混凝土路面病害处理方案 生的面层板伸缩位移的速率，因而，ＡＩ以控制接缝 本次自贡市实施城区道路“黑化”工程的道路 大部分修建于２０世纪９Ｏ年代，路面结构组合形 式多为水泥混凝土面层２０～２４ ｃｍ＋二灰稳定碎石 基层２０ ｃｍ＋手摆片石底基层３０ ｅｍ。经过近２０ ａ 或裂缝处的板块平均弯沉量和弯沉差为设计 要求。 的使用，混凝土路面已大面积出现不同程度的病 害，骨料外露板块数量超过８０％，断板板块数量达 到２０％～４０％，另外还有大量的板缝损坏、路基沉 陷、路面排水不畅等问题。根据《沥青路面设计规 范｝（ＪＴＧ Ｄ５０－－２００４），要求视路况对混凝土块板 在横向接缝板边距板角３０—５０ ｅｍ处测定弯沉， 用以全面了解水泥混凝土路面的承载能力情况， 再根据每个路段板块代表弯沉值分析修补方法。 收稿日期：２ｏ１３—０６—０６ 作者简介：颜超（１９８１一），男，四川自贡人，工程硕士，工程师， 我国《沥青路面设计规范》（ＪＴＧ Ｄ５０－－２００４） 说明，考虑到美国与我国标准轴载差异，结合目前 国内实际应用情形，根据关于交通荷载作用下沥 青加铺层反射裂缝的疲劳断裂力学分析，我国标 准如下： （１）接缝（或裂缝）两侧的板块弯沉差（Ｗ１一ｗｕ） ≤０．０６ ｍｍ： （２）接缝（或裂缝）两侧的板边平均弯沉值（ＷＩ＋ Ｗｕ），２≤０．４５ ｍｍ； （３）我国规范还对不同代表弯沉值的路面说明 了明确的处理方法，详见表１。 其中，Ｗ１和Ｗｕ相应为荷载板和非荷载板的 板边弯沉值，由１００ ｋＮ轴载和贝克曼梁测定。 从事道路桥梁设计工作。 ２０１３年１１月第１１期 表１不同损坏路面的修补方法 城市道桥与防洪 道路交通３ｌ 均日交通量和交通增长率在现有的管理体制下， 没有主管部门对城市内部道路进行系统的统计分 析。设计单位仅能参考相关公路标准进行假定，这 状况 等级沉值ｍ熙 錾 ／弯 ｍ 修补方法‘。 ２．２加铺结构层的拟定 根据《沥青路面设计规范￣（ＪＴＧ Ｄ５０－－２００４）规 定，Ｃ级以上交通的公路加铺沥青层的结构厚度， 般宜为１００～１８０ ｍｍ，其他公路宜为７０—１００ ｍｍ。 根据《城镇道路养护技术规范》（ＣＪＪ ３６—２ｏ０６）规 定，在水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土的厚度 不得小于８０ ｍｍ。根据《公路水泥混凝土路面设计 规范》（ＪＴＧ Ｄ４０－－２００２）规定，高速公路和一级公 路的最小厚度为１００ ｍｍ，其他等级的公路最小厚 度宜为７０ ｍｍ。考虑到业主对工程投资控制等因 素，综合国家现行规范的要求、自贡的气候特点及 交通现状，自贡市城区“黑化”采用的加铺结构组合 为：ＳＢＳ Ｉ－Ｃ型改性沥青混凝土ＡＣ一１３Ｃ ３．５ ｃｍ＋ ＳＢＳ Ｉ－Ｃ型改性沥青混凝土ＡＣ一１６Ｃ ４．５ ｃｍ，总厚 一样计算拟定出的结构组合难以符合实际。 ２．３沥青混合料矿料级配设计 自贡城区“黑化”工程均采用国家现行规范所 规定的沥青混合料矿料级配，但仍无法确定是否 是最科学、最合适自贡气候、自贡本地原产矿料的 级配设计。只有设计出最合理的级配才能减少早 期病害的发生。 虽然国家在“八五”国家科技攻关专题通过全 国６００多个气象站３０ ａ气象数据统计分析，颁布 了沥青和沥青混合料使用性能的气候分区以指导 沥青材料的选用，但是由于我国幅员辽阔，仅有优 良的沥青材料，而没有合理的混合料级配，仍无法 加工出合适自贡气候条件、矿料性能的沥青混凝 土混合料。 在《公路沥青路面施工技术规范》（ＪＴＧ Ｆ４０— ２００４）中，我国借鉴了美国的Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ的设计理 念，引进了“级配选择”的概念，即在特定的级配范 围内，根据各级配曲线的性能，从中选择一条符合 工程需要的级配。级配曲线的确定，并不完全取决 度为８ ｃｍ，采用值为规范低限值。 但是，自贡市区道路加铺后发现，考虑到业主 为节约工程投资等因素而没有根据不同道路在城 市路网中所起的不同作用、不同道路的交通量大 小拟定最合理的加铺厚度是得不偿失的。例如盐 都大道在外南环竣工之前仍承担着省道３０５线大 量自贡市区与荣县之间的交通运输功能，交通量 远远大于贡兴路，而加铺路面结构层采用相同的 标准是不恰当的。近期节约了工程一次性投资，而 接踵而来的早期病害翻修整治、后期养护的费用 均会大大增加。 同时暴露出的还有另外一个问题，路面结构 的拟定和设计道路的年平均日交通量、交通增长 率两个指标是息息相关的，但是设计道路的年平 于规范中的级配范围，而是取决于混合料的性能 检验。但是《公路沥青路面施工技术规范》（ＪＴＧ Ｆ４０－－２００４）所给出的沥青混合料矿料级配各筛孔 范围较大（如表２中规范列出的密级配沥青混合 料矿料级配范围表），在试验设计级配曲线的选择 标准上不明确，使我国现行设计理论中的级配选 择的重要性没有得到充分的体现，这也是我国沥 青设计规范的重要缺陷。 因此，建议在对试验设计级配曲线进行选择 时，可分别对不同级配曲线进行马歇尔试验，确定 其最佳沥青用量，然后分别在各自最佳沥青用量 下，通过高温、水稳综合判断适用于自贡城区的设 计目标级配曲线。但同时，此法也将大幅度增加试 验工作量和设计周期。因此注意积累实践经验和 收集工程成功经验和失败教训，避免每个工程都 在重复地拿自己作为级配设计的试验品，就成为 简化配合比设计的最有效、最经济的办法。但是， ’表２规范列出的密级配沥青混合料级配范围 ２０１３年１１月第１１期 城市道桥与防洪 道路交通３３ 自贡城区“黑化”过程中由于施工运输组织原 不同调整，还有规划碾压线路，不得造成混合料推 移，不得在低温状态下重复碾压破碎集料棱角、集 料嵌挤。自贡城区“黑化”施工过程中，施工单位对 压路机的速度、线路均未做出有效地控制。 因，导致运输到现场的混合料部分离析严重，例如 用尾料铺筑的马吃水立交桥段，由于矿料离析导 致大面积加铺层坑洞、推移、壅包、波浪等早期病 害。这也值得各个城市的施工单位、监理部门、业 主、主管部门结合本地的实际情况在工程实践中 总结经验教训。 ４．２摊铺 规范规定沥青路面不得在气温低于ｌＯ℃，以 ５行政主管部门加强管理 行政主管部门应依照我国相应的审查管理程 序对工程可行性研究、设计、施工、养护等各个环 节进行相应的监督管理，其中对超载车辆控制不 及雨天、基面潮湿的情况下施工［３１。但是在自贡城 区道路“黑化”施工期间，为赶工期，部分路段在雨 天施工，导致沥青温度下降碾压不密实，路面出现 车辙等早期病害。例如汇兴路与丹桂大街交叉处， 后期铲除后重新铺筑。 沥青摊铺时必须选用有自动找平装置、有预 压实装置的摊铺机。下面层沥青混合料和构造物 上沥青面层摊铺时采用基准钢丝绳或浮动基准梁 进行找平。但是在盐都大道、仁和路“黑化”施工 后，大面积出现车辙、推移、壅包等早期病害，经后 期钻芯取样分析，造成病害出现的重要原因之一 就是摊铺宽度过大、找平装置设置存在问题，导致 道路边缘车道加铺厚度较薄（最薄处仅４ Ｃｍ），道 路中间车道加铺厚度又较厚（最厚处达到ｌ６ ｃｍ）。 规范建议一台摊铺机摊铺宽度为６～７．５ ｍ，而仁和 路和盐都大道摊铺宽度达到了１０ ｍ以上，难以保 证找平及摊铺时矿料不离析，加之后期碾压施工 温度较要求偏低，薄的路段容易出现离析，厚的 路段容易出现车辙、推移，均无法达到设计预期 效果。 ４．３碾压 为了保证沥青混合料能够在有效压实时间内 达到规定的压实度，需配备的基本压实设备应为： 双钢轮振动压路机（振幅和频率可根据需要调整） 不少于３台（静态１０～１４ ｔ），根据混合料类型、温 度和层厚选择频率和振幅；２５ ｔ以上的胶轮压路机 不少于两台『４１。虽然在城区“黑化”时，碾压设备均 能满足施工规范要求，但是仍存在一些不容小视 的问题。 （１）碾压过程应遵循少量喷水，保持高温，梯 形迭进的原则。要在保证压实度的基础上追求平 整度，否则通车后的路面极易发生水破坏以及松 散、车辙等早期病害。自贡城区“黑化”施工过程 中，就存在钢轮压路机上滴水导致沥青混凝土碾 压时路面淌水现象，极容易导致路面温度快速降 低、难以保证压实度，导致早期病害。 （２）压路机速度根据初压、复压、终压各阶段 严则更是早期破坏的直接原因。各个城市大量基 础设施正在建设，难以避免大量运输车辆为保证 自身经济利益严重超载，建议相关管理部门加强 超载查处。 路面早期养护措施不及时、不完善等也是城 市道路沥青路面产生早期破坏的原因。为使道路 改造后满足设计使用寿命，建议市政设施管理部 门在根据国家相关养护规范对该道路进行及时养 护。城市道路黑化部分路段出现早期裂缝，如果及 时进行灌缝处理，也可避免大量雨水下渗后导致 混凝土板块翻浆、沥青矿料逐渐剥离等病害的进 一步扩大发展。 这就涉及我们城市建设部门、交管部门、道路 管养单位等多部门的协作问题，值得在管理体制 问题上进行进一步探讨。 ６结语 形成沥青路面的病害原因有很多，不能够单 独归结为某个方面，与设计的科学合理性，施工的 规范化，以及超载、超限车辆的控制等工程项目管 理各个环节都有很密切的关系。虽然目前各个城 市的沥青混凝土加铺改造仍存在很多问题，本文 也难以完全说明，但是，随着各个城市设计、试验、 施工、行政管理部门的管理、技术水平的不断提 高，各级建设管理部门都应引起足够的重视，包括 多部门的协作，诸多新方法、新工艺的应用，会根 本上减少沥青路面的早期破损现象的发生，在大 大节约基础设施建设投资的基础上，使各个城市 的道路建设质量全面提高。 参考文献 【１】沈金安．改性沥青与ＳＭＡ路面【Ｍ】．ｊＥ京：人民交通出版社，２００４． 【２】黄晓明，赵永利，高英．高速公路沥青路面设计理论与方法［Ｍ］． 北京：人民交通出版社，２００６． 【３ｌ姚祖康．公路设计手册一路面（第三版）【Ｍ】．北京：人民交通出版 社．２００６． （４】程兴新，董强，唐娴，等．公路改扩建工程实用技术【Ｍ】．北京：人 民交通出版社。２００７．
