南疆盐渍土区市政道路沥青路面病害调查研究

张勤玲 杨 柳 杨保存

(塔里木大学水利与建筑工程学院, 新疆 阿拉尔 843300)



南疆盐渍土区市政道路沥青路面病害调查研究

张勤玲 杨 柳 杨保存

(塔里木大学水利与建筑工程学院, 新疆 阿拉尔 843300)

通过对南疆盐渍土区市政道路沥青路面病害状况开展调查，采用人工调查描绘法对路面病害类型、严重程度及分布状况展开较为详尽的调查与分析，归纳总结出沥青路面的典型病害类型为：盐-冻胀变形、纵向裂缝、龟裂、沉陷等，并对其成因进行深入分析并提出处治措施，为进一步开展病害成因及其机理研究提供基础，为盐渍土地区道路结构层的设计、施工及日后的养护维修工作提供一定的参考。

市政道路； 盐渍土； 路面病害

在公路工程中，盐渍土系指地表下1. 0 m内易溶盐含量平均大于0. 3%的土[1]。新疆省内分布大面积的盐渍土，其面积约占全国盐渍土总面积的1/3和新疆土地面积的6. 6%，而南疆是新疆盐渍土分布面积最大的区域。在南疆阿克苏地区分布大面积的强盐渍土，其盐分以硫酸盐和氯盐为主。盐渍土以其特殊的工程性质严重影响着道路的稳定性和耐久性，市政道路因受盐胀—冻胀作用损坏严重，所以很有必要对盐渍土区路面病害状况进行调查研究。

本文特选定南疆新建城市阿拉尔市城市主干道进行了长期调研与观测，因为本市地处天山南麓、塔克拉玛干沙漠北缘，阿克苏河与和田河、叶尔羌河三河交汇之处的塔里木河上游，所处区域位于盐渍土分布带之上[2]，属于季节性冻土灾害区和严重盐胀灾害区[3]。市内道路受盐渍土的影响较为严重，尤其是沥青混凝土路面的各类病害在南疆具有一定典型性。因此，本文对市内主干道南泥湾大道的沥青混凝土路面的病害状况进行了较为详细的调查研究， 并归纳了沥青混凝土路面的典型病害类型及其发展规律，提出了相应的处治措施，为盐渍土地区道路结构层的设计、施工及日后的养护维修工作可提供一定的参考。

1 沥青路面病害调查

1.1 调查方法

本次调查采用人工调查法，调查路段分上、下行两个行车方向，调查人员通过目测进行。要求调查人员在沿线调查时仔细识别出现的各种类型的病害，根据严重程度测量病害范围，详细记录，必要时进行拍照和录像；并按沥青路面的损坏程度分类分级[4](见表1)的进行现场病害调查。

1.2 评价指标

为使各个调查路段上的损坏程度状况进行比较，采用一项综合评价指标，将损坏类型、严重程度及范围和影响等因素综合进行考虑。依据《城镇道路养护技术规范》(CJJ 36—2006)中有关路面损坏状况评价指数(PCI)来进行计算分析。其计算公式[5]为：

式中:PCI —— 路面状况指数，数值范围为0～100。如出现负值，则取为0；

n—— 单类损坏类型数，对沥青路面，取值为4，分别对应裂缝类、变形类、松散类和其他类；

m—— 某单类损坏所包含的单项损坏类型数，对沥青路面的裂缝类损坏，取值为3，分别对应线裂、网裂和碎裂；其他单类损坏所包含的单项损坏类型数根据损坏类型表依此类推；

DPij—— 第i单类损坏中的第j单项损坏类型的单项扣分值，具体数值根据损坏密度，由损坏单项扣分表中的值内插求得；

ωij—— 第i单类损坏中的第j单项损坏类型的权重，其值与该单项损坏扣分值和该单类损坏所包含的所有单项损坏扣分值总和之比或与该单类损坏扣分值和所有单类损坏扣分值总和之比有关，具体数值查表1确定。

1.3 评价标准

评价标准[5]见表2。

表2 沥青路面损坏状况评价标准

2 病害调查

自2002年起，在以后近四年时间，阿拉尔市政府修建城市道路里程数超过49 km，各条道路结构层设计方案雷同。在后期的营运过程中沥青路面出现相当严重的各种损坏。

随着当地经济的迅猛发展，市区的不断扩大，各种交通量日益增大，目前多数道路已呈现出严重病害，严重影响着路面的使用性能。目前，大部分道路已大修大补或者改建。为全面了解盐渍土区城市道路沥青路面病害问题，2014年1月对市内主干道南泥湾大道进行了详尽的调查。

2.1 南泥湾路概况

南泥湾路始建于2002年，为城市主干道，大致呈东西走向，长度约5 km，双向4车道(行车道宽3. 0 m)，见图1。路面结构组合如下：2. 5 cm厚细粒式混凝土，6 cm厚粗粒式混凝土，18 cm厚水泥稳定砂砾(5%)，20 cm厚天然砂砾，50 cm厚风积沙，风积沙下布满防渗膜，总厚度96. 5 cm。本次调研，取其典型破坏路段，调查长度为1 500 m。

2.2 调查结果与分析

由调查发现，道路上路面病害类型多样，损坏程度不一，病害产生的原因各异。针对该路段调查结果来看，主要是以下几种病害。

表1 沥青路面损坏分类分级和权重系数

图1 南泥湾路路面整体状况

2.2.1 盐胀—冻胀破坏

路面整体破坏情况严重，道路沿线两侧行车道主要为盐胀—冻胀变形破坏，路面呈现出大量、连续波浪拥包变形，尤其是路两侧的破坏比中央要严重、隆起高度比路中央的路面要明显得多，见图2。冬季盐-冻胀变形较为严重，路面鼓起高度较高，春季随着气温变暖，鼓起高度有一定回落。这主要是由于土壤含盐量较高、两侧绿化带漫灌，道路结构未设置挡水墙而导致盐分在水—温—行车荷载作用下运移到路面结构层中，最终呈现出路面的各种病害。

2.2.2 龟裂

在调查路段存在大量面积大小不一的龟裂损坏，局部位置伴有沉陷与隆起，病害总面积约为15 480 m2，约占病害路段总面积的86%。龟裂特征显著，裂块面积大小不一，裂缝区变形明显、多数裂缝边缘粒料散落严重，主要裂缝宽度大于5 mm，多数裂缝块度小于0. 2 m，均属于重度龟裂，见图3。

图2 路边缘盐胀-冻胀破坏 图3 桩号K0+006横断面超车道龟裂破坏

2.2.3 纵向裂缝

调查路段路面纵向裂缝比横向裂缝破坏更为明显，纵缝数量较多，与横向裂缝交织在一起，几乎布满整个路面，缝较宽、裂缝壁内有集料散落、有支缝，多数裂缝宽度均大于3 mm，属于重度纵向裂缝破坏，见图4。路中心线处出现的通长裂缝，达百米长，见图5。路中心处裂缝可能与沥青路面半幅施工时接缝未处理好有关。

2.2.4 车辙(轮迹处深度大于10 mm的纵向带状凹槽)

调查路段路面行车轮迹处有多处车辙破坏，轻度车辙破坏：辙槽浅，深度在10～15 mm之间；重度车辙破坏：辙槽深，深度15 mm以上，见图6。随着市内经济建设的发展，重载车辆的增多，交通的渠化作用也将加剧路面车辙损坏。

2.2.5 坑槽

调查路段路面有14处坑槽破坏，轻度坑槽4处：坑浅，有效坑槽面积在0. 1 m2以内(约0. 3 m×0. 3 m)。重度坑槽10处：坑深，有效坑槽面积大于0. 1 m2(约0. 3 m×0. 3 m)，见图7。坑槽破坏的出现一方面与路面面层材料的配合比有关，也与盐渍土的盐—冻胀破坏密不可分，当然，随着重载车辆的增多，也加剧了坑槽的破坏。

图4 桩号K1+014横断面行车道纵裂破坏 图5 中心线处纵向裂缝 图6 重度车辙破坏 图7重度坑槽破坏 图8 路面加铺层坑槽、推移破坏 图9 路面加铺层松散破坏

2.2.6 其他

路线桩号K1+038～K1+141路段由于重载碾压较其他路段破坏严重，提前修补了加铺层，本次调查发现其路面破损情况仍是最严重的，路面出现大面积坑槽、松散破坏，见图8、图9。可能是由于沥青路面加铺层设计方案中粗骨料粒径偏大，新、旧路面结合不牢，在车辆重载和旧路面反射裂缝共同作用下出现了二次破坏。

中间超车道路面的损坏主要以裂缝、坑槽、车辙破坏为主，路线自西向东方向车道破坏情况比自东向西方向车道严重。桩号K0+060～K1+300横断面超车道与行车道相对高程变化见图10，图11。由图10和图11可看出，两侧车道高程值均大于中间车道，波浪拥包变形更为严重。这主要是由于2 013年市区塔里木大道、虹桥路重修，多数工程载重车自西向东由此路通过，加速了行车道处的车辙损坏。

图10 桩号K0+006～K1+300横断面超车道与行车道相对高程变化(自西向东方向) 图11 桩号K0+006～K1+300横断面超车道与行车道相对高程变化(自东向西方向)

2.3 路面状况评价

南泥湾路(行车道)路面损坏状评价结果汇总见表3。

由表3可以看出，该路段选定的5个调查区间路段的PCI值均小于60，路面状况指数PCI处在“差”水平的路段已接近80%，这反映出该路段实际上处于急待重修、改建的现状。

南泥湾路至今已经运营了10多年，因近几年市区塔里木大道、虹桥路改建，多数重载车辆从此路经过，加剧了此路段路面的损坏，从现场调查来看，路面病害的面积在不断扩大，路面的损坏已经完成了从功能性损坏到结构性损害的演变过程，已影响到路面的服务功能。随着阿拉尔市经济水平的增长，工业园区迅速发展，道路的通行能力已不能满足道路使用需求。结合市区环境特征、病害类型及产生原因，建议增强路面结构承载能力，对南泥湾路进行重建。

2.4 处治措施

针对南泥湾大道的沥青混凝土路面的病害状况，特提出处治措施如下。

2.4.1 在盐渍土地区修建道路，基层材料若采用水泥土稳定类材料，水泥可选择抗硫酸盐硅酸盐水泥。此种水泥中铝酸三钙矿物含量一般低于3%，可缓和硫酸盐对材料的腐蚀，并可减轻水泥与硫酸盐和氯化物盐的化学膨胀反应，它是硫酸盐腐蚀地区广泛采用的水泥。

2.4.2 为减轻高地下水位及道路两侧绿化带冬灌水分对路基路面的影响，可在道路两侧设置挡水墙防护，或者选择在有利季节对原路基钻孔进行排水处理并适当抬高路基。若路基填筑高度受限制，可采取相应的处治措施，如：换填砂砾、石渣等透水性材料，设置隔离层或修筑地下渗透沟等。如2008年市内道路胜利大道的旧路改造采用此法处理，施工简便，效果明显。

2.4.3 要解决盐渍土区市政道路沥青混凝土路面的病害问题， 在控制路基盐分、含盐量的基础上，必须考虑地表水及地下水对路基盐胀、冻胀的影响[6]。在道路设计及施工过程中，重视盐渍土路基路面结构排水的设计与施工；在日后的养护维修过程中，发现问题要及时解决问题，排水设施不完善地段，要增补完善。

3 结论

综上所述，通过对盐渍土区南疆小城阿拉尔市主干道南泥湾大道沥青路面病害的调查分析，可得到以下结论：

3.1 南疆盐渍土区的市政道路，沥青混凝土路面病害类型主要以纵向裂缝、车辙、凸起、龟裂为主，多数情况下各种病害交织在一起。

3.2 南疆盐渍土区的市政道路，沥青混凝土路面的破坏规律为：先从路边开始，逐步向路中心发展；路两侧的破坏比中央要严重、同时隆起程度比路中央的路面要明显得多；路面的纵向裂缝比横向裂缝发育更为明显。

表3 南泥湾路(行车道)路面损坏状况评价结果汇总

3.3 南疆盐渍土区的市政道路，沥青混凝土路面的各类型病害的发生除了与重载交通的增多有关外，主要与盐渍土的盐—冻胀变形有关。而盐渍土的盐—冻胀破坏程度主要与水、当地冬季的气温关系密切。

[1] 新疆公路学会主编.盐渍土地区公路设计与施工指南[M].北京：人民交通出版社.2006：33-36.

[2] 徐攸在.盐渍土地基[M].北京：中国建筑工业出版社，1993：2-4.

[3] 陈肖柏，刘建坤，刘鸿绪，等.土的冻结作用与地基[M].北京：科学出版社.2006：3-18.

[4] 资建民.路基路面工程[M].广州：华南理工大学出版社，2002：352.

[5] 中华人民共和国行业标准《城镇道路养护技术规范》(CJJ 36—2006)，2006.10.01

[6] 杨保存,刘新荣,汪为巍,等.阿拉尔市区道路盐—冻胀变形破坏机理与成因分析[J].塔里木大学学报．2009(2):1-6.

Disease Investigation on Asphalt Pavement of Municipal Road in Southern Saline Soil of Xinjiang

Zhang Qinling Yang Liu Yang Baocun

(College of Water Conservancy and Architecture Engineering，Tarim University，Alar， Xinjiang 843300)

Through a comprehensive investigation on asphalt pavement disease of municipal road in Southern saline soil of Xinjiang，using artificial investigation method，the investigation on the detailed to the disease and the distribution of pavement，sums up the typical diseases damage type of asphalt pavement：salt-frost heave deformation、longitudinal crack、crack、settlement，and in-depth analysis of its causes proposed treatment measures，provide the basis for further research on the causes and mechanism，in order to provide certain reference value for the design of road structure layer，saline land area construction and future maintenance and repair work.

municipal road； saline soil； pavement disease

2014-08-29

塔里木大学校长基金自然科学项目(TDZKSS201417)；塔里木大学校长基金创新群体研究项目(TDZKPY201401)。

张勤玲(1982- )，女，硕士，讲师，主要从事道路路基路面方面的研究与教学。 E-mail：zhqling20031010@163.com

1009-0568(2015)02-0079-07

S29

A

10.3969/j.issn.1009-0568.2015.02.015