孔 峰

(東臺(tái)市公路管理站，江蘇 東臺(tái) 224200)

沿江高速常州段使用狀況調(diào)查與分析

孔 峰

(東臺(tái)市公路管理站，江蘇 東臺(tái) 224200)

結(jié)合沿江高速公路(常州至太倉(cāng)段)的車輛荷載狀況總結(jié)了常州地區(qū)車輛荷載的特點(diǎn)，分析了當(dāng)?shù)氐缆肥┕げ牧线x擇和施工工藝特點(diǎn)。研究表明，該地區(qū)交通量很大，且增長(zhǎng)速度很快；SMA路面的使用控制了當(dāng)?shù)貫r青路面的水損害，但在施工中仍存在壓實(shí)不足的問題；道路使用初期病害以車轍為主，后期以裂縫為主。

車輛荷載；道路病害；SMA；瀝青混合料

1 概 況

沿江高速公路(常州至太倉(cāng)段)于2004年8月正式通車，是江蘇省路網(wǎng)規(guī)劃中“五縱九橫七聯(lián)”主骨架網(wǎng)“橫七”的重要組成部分，同時(shí)為國(guó)省路網(wǎng)G15和S38的重要組成部分，是江蘇省與上海市的主要出入通道之一。沿江高速公路途徑全國(guó)百?gòu)?qiáng)縣中前10名的武進(jìn)、江陰、張家港、常熟、太倉(cāng)等市、區(qū)，設(shè)計(jì)時(shí)速為120 km/h，主線全長(zhǎng)134.7 km。其中S38段起訖點(diǎn)樁號(hào)：K0+000～K101+450，全長(zhǎng)101.45 km，該段為雙向四車道，路基寬28 m；G15段起訖點(diǎn)：K1218+233～K1251+495，全長(zhǎng)33.262 km，該段為雙向六車道、路基寬35 m。

2 路面結(jié)構(gòu)與荷載

沿江高速常州段根據(jù)道路材料形式分為兩段，其中K83+116～K84+824段路面結(jié)構(gòu)形式為：4 cm改性瀝青混合料SMA-13+6 cm改性瀝青混合料AC-20I+8 cm改性瀝青混合料AC-25I+40 cm水泥穩(wěn)定碎石+20 cm二灰穩(wěn)定土；K84+824～K101+450段路面結(jié)構(gòu)形式為：4 cm改性瀝青混合料AK-13A+6 cm改性瀝青混合料AC-20I+8 cm改性瀝青混合料AC-25I+40 cm水泥穩(wěn)定碎石+20 cm二灰穩(wěn)定土。兩段道路的主要區(qū)別在于上面層的材料，兩段路上面層分別采用了AK-13A和SMA-13，其他各層材料與結(jié)構(gòu)相同。AK類材料是在AC類混合料的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，一段時(shí)間內(nèi)在江蘇應(yīng)用非常普遍，但現(xiàn)在很少采用。SMA由于良好的路用性能現(xiàn)在被普遍采用。但SMA對(duì)施工時(shí)的道路清潔和壓實(shí)工藝有很高的要求，壓實(shí)強(qiáng)度過小會(huì)導(dǎo)致壓實(shí)度不足；由于SMA具有粗骨料骨架，壓實(shí)強(qiáng)度過大(如壓路機(jī)使用大振)會(huì)導(dǎo)致粗骨料破碎，喪失骨架結(jié)構(gòu)。另外，SMA在造價(jià)上也高出AC類瀝青路面不少。

該路段根據(jù)收費(fèi)站(進(jìn)出口)也分為兩段，即常州南-戚墅堰(K90+011～K101+052)，戚墅堰-橫山樞紐(K83+116～K90+011)，K83+116～K84+824段(下文簡(jiǎn)稱A段)與K84+824～K90+011段(下文簡(jiǎn)稱B段)采用了不同的上面層形式，但在理論上承擔(dān)了相同的軸載，對(duì)于分析不同瀝青混合料的適用性具有很高的研究?jī)r(jià)值。而B段與K90+011～K101+450段(下文簡(jiǎn)稱C段)采用相同的路面形式承擔(dān)不同的軸載，對(duì)于研究不同路面在軸載作用下的響應(yīng)有研究?jī)r(jià)值。

本段道路自2004年通車，經(jīng)歷了江蘇迅速發(fā)展的時(shí)期，交通量上升迅速。我國(guó)的收費(fèi)站采取計(jì)重收費(fèi)，為軸載換算提供了豐富資料。一般而言，研究軸載與道路破壞的關(guān)系時(shí)所采用的軸載都是當(dāng)量軸載。軸載換算方法存在一定爭(zhēng)議，但長(zhǎng)期以來對(duì)于指導(dǎo)我國(guó)的道路設(shè)計(jì)和研究很有成效。表1記錄了2004～2011年戚墅堰-橫山樞紐及常州南-戚墅堰的當(dāng)量軸載作用次數(shù)

表1 2004～2011年兩路段當(dāng)量軸載作用次數(shù)(萬次)

20042005200620072008200920102011戚墅堰-橫山樞紐4.8681.81142.09188.24277.03336.87422.35469.70常州南-戚墅堰0.6117.9138.9858.85100.03132.00180.27210.38

可以看出兩段道路自通車后交通量穩(wěn)步增長(zhǎng)。不計(jì)2004年數(shù)據(jù)，戚墅堰-橫山樞紐當(dāng)量軸載次數(shù)從2005年的81.8萬次增長(zhǎng)到了2011年的469.7萬次，年平均增長(zhǎng)率33.8%，平均每年增長(zhǎng)66萬次。常州南-戚墅堰當(dāng)量軸載次數(shù)從2005年的17.9萬次增長(zhǎng)到了2011年的210.4萬次，年平均增長(zhǎng)率50.8%，平均每年增長(zhǎng)30萬次。兩段道路當(dāng)量軸載的變化趨勢(shì)非常類似，逐年的增長(zhǎng)率都是震蕩式下降并趨于平緩，每年增長(zhǎng)數(shù)量則分別在45～90萬次和20～50萬次之間變化。

3 路面性能與病害

3.1 車轍

本文使用車轍和路面養(yǎng)護(hù)記錄評(píng)價(jià)路面性能，其中主要考慮路面車轍。路面車轍是路面周期性評(píng)價(jià)及路面養(yǎng)護(hù)中的一個(gè)重要指標(biāo)。車轍深度直接反映了車輛行駛的舒適度及路面的安全性和使用期限。面積類養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)容易受到局部大面積破損的數(shù)據(jù)影響，其中由車禍引起的損壞尤為明顯，一些大面積的油污往往也會(huì)導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定，容易缺乏可比性。另一方面，交通運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)部門最關(guān)心的也是車轍和裂縫數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@兩個(gè)數(shù)據(jù)更能反映道路性能。對(duì)于小規(guī)模的裂縫一般采取灌縫措施，而對(duì)于車轍一般沒有簡(jiǎn)單的處理方法，需要銑刨加鋪等大中修手段。表2是每50 m采集一次的路面車轍深度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)形成的，具有較高的精度。

可以看出通車初期的車轍并不明顯，隨著交通量的上升，車轍發(fā)展的趨勢(shì)也呈明顯上升的態(tài)勢(shì)。通車前三年的車轍平均值為3.0 mm、2.8 mm、2.9 mm，考慮測(cè)試儀器的精度可以認(rèn)為幾乎沒有變化。經(jīng)過2008年一年，車轍均值從2008年的2.6 mm增長(zhǎng)到了2009年的4.4 mm，增長(zhǎng)了1.8 mm，且隨后的兩年并沒有立即進(jìn)行有效的養(yǎng)護(hù)措施，平均車轍分別增長(zhǎng)了0.9 mm和0.4 mm，在2011年平均車轍達(dá)到了5.8 mm。車轍數(shù)據(jù)值在2007年和2011年之后兩次出現(xiàn)了集體回落，原因是在2007年和2011年這段道路進(jìn)行了中修養(yǎng)護(hù)。我們從表3中也可以看出，2007年進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)規(guī)模和投資都比較大，在遏制車轍方面短期有一定的效果，但長(zhǎng)期看效果并不理想。相比之下2011年的局部小規(guī)模養(yǎng)護(hù)在很大程度上改變了車轍發(fā)展的態(tài)勢(shì)，效果顯著。從2011年進(jìn)行了中大修之后車轍趨于穩(wěn)定，2年時(shí)間平均車轍僅增長(zhǎng)了0.25 mm。

表2 各段道路車轍深度統(tǒng)計(jì)表

表3 中大修統(tǒng)計(jì)表

從控制車轍的角度來講，A段的車轍在建成通車后到目前為止都比B段嚴(yán)重，平均要嚴(yán)重0.48 mm?？紤]到A、B段承受相同的交通荷載，可見AK混合料控制車轍的效果比SMA要好，這也與AK中添加了粗骨料控制車轍的設(shè)計(jì)思想有關(guān)。細(xì)心觀察可以發(fā)現(xiàn)，兩段路車轍發(fā)展的情況基本平行，說明SMA段較AK段車轍嚴(yán)重的部分是在通車后兩年內(nèi)形成的，隨后的車轍發(fā)展趨勢(shì)基本相同。有一種合理的解釋是SMA路面在壓實(shí)時(shí)存在一定的難度，容易壓實(shí)不良，隨著軸載的作用，逐步形成了一定的壓密型車轍，而壓密性車轍在通車一段時(shí)間較快形成，且形成后使得混合料被充分壓實(shí)，不會(huì)繼續(xù)發(fā)展。

B、C兩段是一起鋪筑的，都采用了AK混合料上面層，各層結(jié)構(gòu)與材料完全相同，B段逐年承擔(dān)的軸載一般為C段的兩倍，其中2010年和2011年分別為C段的2.34倍和2.23倍。10年來，B段的車轍比C段平均嚴(yán)重0.5 mm，經(jīng)過2011年的修整，近三年的差距縮小到了0.3 mm。考慮到這段道路車轍深度在4.5～6 mm，這樣的差距可以接受。

總體說來，軸載和混合料類型對(duì)車轍控制都有一定影響，SMA混合料在初期車轍控制不如AK混合料，但從車轍的長(zhǎng)期發(fā)展看，差別不大。

3.2 面積類病害

為了有效利用其他各類病害的數(shù)據(jù)，避免大面積油污、大幅沉降等數(shù)據(jù)對(duì)于總維修面積的影響，以寧太方向小修、修補(bǔ)次數(shù)作為統(tǒng)計(jì)對(duì)象。統(tǒng)計(jì)了三段道路局部病害修補(bǔ)的類型(除油污)，并簡(jiǎn)略統(tǒng)計(jì)了各段病害次數(shù)(不計(jì)橋面)，結(jié)果為：A段修補(bǔ)2次，每次平均1.17 km，B段修補(bǔ)19次，每次平均3.66 km，C段修補(bǔ)16次，每次平均1.45 km，統(tǒng)計(jì)結(jié)果在一定程度上能夠更為直觀反應(yīng)病害的數(shù)量以及道路性能的實(shí)際狀況。

從控制松散、坑塘等局部病害的角度，SMA路面的優(yōu)勢(shì)很明顯，A、B段分別是SMA和AK混合料，承擔(dān)了相同的軸載，但B段的平均每公里修補(bǔ)次數(shù)是A段的3.1倍。A段即使與只承受約一半軸載的C段AK路面相比(2010年和2011年A段軸載量分別為C段的2.34倍和2.23倍，2012年及以后數(shù)據(jù)缺乏)，修補(bǔ)也要略少，僅為80.7%。B、C兩段是同樣的AK材料，B段與A段軸載數(shù)相同，2010年和2011年分別為C段的2.34倍和2.23倍，而B段的修補(bǔ)數(shù)量是C段的2.5倍。對(duì)比B、C兩段可以看出軸載對(duì)于坑洞、松散等面積類病害的影響非常顯著。

進(jìn)一步觀察病害類型和病害面積，可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)趨勢(shì)，(1)病害類型逐步由坑塘向松散變化；(2)修補(bǔ)面積不斷增大。這是典型的水損害發(fā)展過程，在流動(dòng)水的作用下瀝青和集料不斷剝離，由局部的、單顆集料的剝離向局部的、一定范圍的剝離發(fā)展。所以修補(bǔ)數(shù)據(jù)可以一定程度上視為水損害發(fā)展的數(shù)據(jù)資料。在此基礎(chǔ)上，可以認(rèn)為SMA與AK混合料相比對(duì)于水損害的控制優(yōu)勢(shì)明顯，軸載作用會(huì)顯著增加水損害。

4 結(jié) 論

(1)該地區(qū)交通量很大，且增長(zhǎng)速度很快。

(2)混合料類型和軸載對(duì)于車轍都有一定影響，SMA與AK混合料相比初期車轍大，就沿江高速而言，深約0.5 mm，且這個(gè)差距在通車兩年內(nèi)形成，屬于壓密型車轍。80%車轍在通車后3～4年內(nèi)形成。

(3)SMA對(duì)控制水損害(松散類病害)效果顯著，相比AK減少了70%，但還存在早期水損害。通車2～3年后水損害數(shù)量很少，數(shù)量上占病害總量的2%以內(nèi)，在表現(xiàn)形式上由坑塘向松散、小范圍修補(bǔ)發(fā)展。早期水損害和早期車轍表明常州地區(qū)SMA施工壓實(shí)度不足。

(4)常州地區(qū)SMA路面初期裂縫很少，隨后車轍“J”型上升，通車一段時(shí)間后從數(shù)量看成為最主要的病害，占據(jù)病害總量的80%，且仍保持上升趨勢(shì)。

[1] 葉中辰.統(tǒng)計(jì)過程控制在瀝青混合料生產(chǎn)中的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007.

[2] 黃曉明，潘鋼華，趙永利.土木工程材料[M].南京:東南大學(xué)出版社，2001.

[3] 鄧學(xué)鈞．路基路面工程(第三版)[M]．北京：人民交通出版社，2008.

The survey and analysis of changzhou highway along the river segment usage situation

KONG Feng

(Dongtai Road Management Station,Dongtai,Jiangsu 224200,China)

According to the vehicle loading conditions of the speed along the river highway summaries vehicle load characteristics in Changzhou (Changzhou to Taicang section), and analyzes the local road construction material selection and construction process characteristics. Studies have shown that a large amount of traffic in the region, and growing fast; the use of SMA controls local asphalt pavement water damage, but still exists in the construction problem of inadequate compaction; road use early disease is main rut, in the latter part of the main crack.

vehicle load; road disease; SMA; asphalt mixture

2015-07-01

孔峰(1978-)，男，江蘇東臺(tái)人，工程師，從事道路橋梁施工與管理工作。

U412.21

C

1008-3383(2016)02-0003-03