瀝青路面檢測結(jié)構(gòu)強度評價及養(yǎng)護規(guī)劃

2017年4月瀝青路面檢測結(jié)構(gòu)強度評價及養(yǎng)護規(guī)劃內(nèi)容廣西典型水穩(wěn)基層瀝青路面荷載應(yīng)力分析瀝青路面檢測與結(jié)構(gòu)強度評價廣西典型水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面荷載應(yīng)力分析(以百羅路為例)瀝青面層水穩(wěn)層水穩(wěn)層水穩(wěn)層150-180mm200mm200mm180mm路基連續(xù)連續(xù)連續(xù)百羅高速樁號荷載彎沉盆（μm）瀝青層厚上水穩(wěn)層厚kPaD1D2D3D4D5D6D7D8（mm）（mm）k798+440733.587.057.851.046.543.336.325.018.3157197K821+474836.583.060.850.043.035.029.823.019.0156185K821+599771.572.347.533.026.321.017.513.55.5144185K821+701819.543.831.327.824.822.523.818.016.8150197K821+909877.854.337.332.830.328.829.022.818.01501895個測點彎沉盆百羅高速h1h2200mm路基連續(xù)連續(xù)連續(xù)300mmp0模量反算模型SIDMOD百羅高速FWD彎沉盆反算動模量統(tǒng)計百羅高速結(jié)構(gòu)層單個值（MPa）平均值（MPa）瀝青層437269395865685157775961水穩(wěn)層380534752337323082582913551路基4856171171715730730序

號路面狀況

鉆芯樁號測試值強度計算值彎拉強度統(tǒng)計（MPa）直徑高度抗壓強度RC換算彎拉強度RS平均值標準差代表值(mm)(mm)（MPa）（MPa）1完好上行k798+701150.1151.211.412.43.120.7682.312上行k798+849150.3150.920.664.343下行k800+730149.6151.718.983.984下行k800+840148.1149.318.83.955下行k800+65015015014.833.116下行k811+28515015011.222.367上行k821+600150.2149.511.962.518下行k800+580149.8150.712.72.679下行k801+070150.1150.913.272.79RS=0.21RC水穩(wěn)層芯樣換算彎拉強度百羅高速百羅高速各層層間連續(xù)結(jié)構(gòu)層位置最大主應(yīng)力（σ1）MPa瀝青層底面A1-0.001287上水穩(wěn)層底面D20.02503下水穩(wěn)層底面D30.09155最不利層位：下水穩(wěn)層底面，應(yīng)力水平：0.04百羅高速各層間層間連續(xù)最不利層位：下水穩(wěn)層底面，應(yīng)力水平：0.04結(jié)構(gòu)層位置最大主應(yīng)力（σ1）MPa瀝青層底面A1-0.001287上水穩(wěn)層底面D20.02503下水穩(wěn)層底面D30.09155百羅高速上下水穩(wěn)層層層間滑動動最不利層位位：上水穩(wěn)穩(wěn)層，底面應(yīng)力水水平：0.09層間結(jié)合系數(shù)主應(yīng)力σ1（MPa)上水穩(wěn)層底面下水穩(wěn)層底面完全連續(xù)0.021270.08474完全滑動0.21050.07266上下水穩(wěn)層層間有夾層有一松散散夾層百羅高速上下水穩(wěn)層層間有夾層有一松散散夾層百羅高速最不利層位位：上水穩(wěn)穩(wěn)層，底面面應(yīng)力水平平：0.13結(jié)構(gòu)層位置主應(yīng)力（σ1）

（MPa）瀝青層底面A10.04121上水穩(wěn)層底面D20.3053下水穩(wěn)層底面A3-0.009481結(jié)構(gòu)層層間連續(xù)上下水穩(wěn)層層間滑動上下水穩(wěn)層間含松散夾層瀝青層底面-0.001

0.036上水穩(wěn)層底面0.0250.210.31下水穩(wěn)層底面0.0930.073-0.01層間連續(xù)上下水穩(wěn)層間滑動上下水穩(wěn)層間松散層間連續(xù)上下水穩(wěn)層間滑動上下水穩(wěn)層間含松散夾層瀝青路面檢檢測評價及及養(yǎng)護規(guī)劃劃——以南友高速速公路為例例公路養(yǎng)護中中最具挑戰(zhàn)戰(zhàn)性的工作作是：在路面表面面完好時，，如何通過過各種檢測測手段來預(yù)預(yù)測它的剩剩余疲勞壽命，以以指導(dǎo)在路路面未產(chǎn)生生疲勞破壞壞前，提前前加鋪補強強。南友高速1.交通量和換換算標準軸軸次南友高速2009年2011年2010年2015年2016年2014年2013年2012年2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年南友高速2015年斷面交通通量南友高速2016年6月12日收費站出出站車型比比例南友高速南友高速換算當量標標準軸次新公路瀝青青路面設(shè)計計規(guī)范（2014年總校稿））南友高速編號說明主要車型及圖示12軸4輪貨車22軸6輪貨車33軸貨車

44軸貨車

55軸貨車

66軸貨車

南友高速水穩(wěn)層疲勞換算標準軸次出站

名稱2軸車3軸車4軸車5軸車6軸車平均輛車重（t）每輛車換算標準軸次平均輛車重（t）每輛車換算標準軸次平均輛

車重（t）每輛車換算標準軸次平均輛

車重（t）每輛車換算標準軸次平均每輛車重（t）每輛車換算標準軸次吳圩站6.332216.863125.96194135.59142.989崇左站4.871.718.933921.6914234.058627.33414寧明站5.882717.3195832.61913118.10.00129.96129憑祥站6.31.625.13018.6810125.91433.45421平均5.81319.674024.7282828.417333.41013南友高速南友高速南友高速南友高速路段路線2006-2016年累計標準軸次吳圩-蘇圩上行7.99E+08下行1.52E+10夏石-憑祥上行3.38E+08下行1.17E+082006年-2016年累計標準準軸次（1個慢車道））南友高速鉆取的68個芯樣中，，全部上水水穩(wěn)層與下下水穩(wěn)層分分離，占100%。在路面完好好處鉆芯61個，53個芯樣上水水穩(wěn)層完好好，占87%；有8個芯樣上水水穩(wěn)層芯樣樣底部有松松散夾層，占13%，夾層厚20-90mm。2.路面鉆芯及及其強度2.1芯樣完整性性南友高速序

號路段芯樣數(shù)量（個）芯樣換算彎拉強度（MPa）平均值標準差代表值1k51-k51.5上行22.120.442.662k107-k107.5上行33.920.613.283k136-k136.5上行44.191.162.994k160-k160.5上行34.080.253.825k164-k164.5上行31.520.720.766k172-k172.5上行32.250.281.957k173-k173.5上行33.351.12.218k186.5-k187上行10.8900.899k198-k198.5上行31.940.61.3210k216-k216.5上行33.450.183.2611k216.5-k217下行32.961.241.6712k198-k198.5下行31.90.731.1413k176-k176.5下行22.261.241.3714k172-k172.5下行33.450.672.7515k163-k163.5下行33.171.042.0916k139-k139.5下行33.620.153.4617k135.5-k136下行33.120.562.5318k134.5-k135下行34.151.212.8919k114.5-k115下行34.310.793.4920k52.5-k53下行36.711.375.292.2芯樣換算彎彎拉強度南友高速3.路面結(jié)構(gòu)層層模量反算算反算結(jié)果不不唯一，有有湊數(shù)據(jù)嫌嫌疑孫立軍提出出的惰性點點法未得到到普遍接受受四層結(jié)構(gòu)反反算的底基基層模量結(jié)結(jié)果不穩(wěn)定定，準確率率低。目前模量反反算存在的的問題：E1=?E2=?E3=?E0=?H1,ν1H2,ν2H3,ν3D0,D20,D45,D60,D90,D120,D150,D180南友高速路基模量計計算（交通部國國外公路工工程標準規(guī)規(guī)范編譯組組，2005年12月）采用FWD彎沉反算地地基模量E0，計算式為為：美國AASHTO《路面結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計指南南》南友高速模量反算力力學(xué)模型SIDMOD南友高速2個路段快車車道、慢車車道、路肩結(jié)構(gòu)層層模量反算算南友高速南友高速力學(xué)模型（（上下水穩(wěn)穩(wěn)層層間滑滑動）4.1新規(guī)范法估估算路面疲疲勞壽命和和疲勞損耗耗關(guān)鍵層位：：上水穩(wěn)層層4.路面結(jié)構(gòu)強強度評價南友高速新公路瀝青青路面設(shè)計計規(guī)范（2014年總校稿））計算上水穩(wěn)穩(wěn)層疲勞壽壽命：南友高速序

號路段芯樣數(shù)量（個）芯樣換算彎拉強度（MPa）平均值標準差代表值1k51-k51.5上行22.120.442.662k107-k107.5上行33.920.613.283k136-k136.5上行44.191.162.994k160-k160.5上行34.080.253.825k164-k164.5上行31.520.720.766k172-k172.5上行32.250.281.957k173-k173.5上行33.351.12.218k186.5-k187上行10.8900.899k198-k198.5上行31.940.61.3210k216-k216.5上行33.450.183.2611k216.5-k217下行32.961.241.6712k198-k198.5下行31.90.731.1413k176-k176.5下行22.261.241.3714k172-k172.5下行33.450.672.7515k163-k163.5下行33.171.042.0916k139-k139.5下行33.620.153.4617k135.5-k136下行33.120.562.5318k134.5-k135下行34.151.212.8919k114.5-k115下行34.310.793.4920k52.5-k53下行36.711.375.29水穩(wěn)層芯樣樣換算彎拉拉強度南友高速序

號路段換算彎拉強度代表值（MPa）上水穩(wěn)層

底拉應(yīng)力（MPa）疲勞壽命標準軸次Ne（次）2006-2016年累計標準軸Nt（次）疲勞

損耗1k51-k51.5上行2.660.163.24E+107.99E+080.0252k107-k107.5上行3.280.1161.51E+106.26E+080.0413k136-k136.5上行2.990.2031.65E+115.45E+080.0034k160-k160.5上行3.820.1871.65E+115.45E+080.0035k164-k164.5上行0.760.2123.55E+095.45E+080.1536k172-k172.5上行1.950.1894.27E+104.45E+080.017k173-k173.5上行2.210.2011.32E+114.45E+080.0038k186.5-k187上行0.890.1842.02E+093.38E+070.0179k198-k198.5上行1.320.2051.74E+103.38E+080.01910k216-k216.5上行3.260.2533.06E+113.38E+090.1111k216.5-k217下行1.670.1891.37E+101.17E+080.00912k198-k198.5下行1.140.1633.13E+091.17E+080.03713k176-k176.5下行1.370.1761.38E+107.77E+090.56214k172-k172.5下行2.750.2045.74E+117.77E+090.01415k163-k163.5下行2.090.1713.37E+107.77E+090.2316k139-k139.5下行3.460.2559.24E+117.77E+090.00817k135.5-k136下行2.530.1951.55E+117.77E+090.0518k134.5-k135下行2.890.1988.30E+101.52E+100.18319k114.5-k115下行3.490.1737.40E+101.52E+100.20520k52.5-k53下行5.290.1831.22E+111.52E+100.124南友高速標準優(yōu)良中次差SSI≥1.01.0~≥0.830.83~≥0.660.66~≥0.5<0.54.2現(xiàn)行養(yǎng)護規(guī)規(guī)范強度系系數(shù)根據(jù)設(shè)計文文件，南友友高速公路路施工時的的設(shè)計彎沉沉值Ld=198μm，南友高速南友高速5.3上水穩(wěn)層底面面應(yīng)變法室內(nèi)小梁四四點彎曲疲疲勞試驗結(jié)結(jié)果：在應(yīng)力水平平0.6-0.8時，極限疲疲勞拉應(yīng)變變139-300με本課題根據(jù)據(jù)實測彎沉沉盆平均值值采用SIDMOD軟件反算了了瀝青層、、水穩(wěn)層模模量，而路路基模量則則根據(jù)美國國公式計算算，根據(jù)結(jié)構(gòu)層層模量應(yīng)用用BISAR軟件計算上上水穩(wěn)層和和下水穩(wěn)層層底面拉應(yīng)應(yīng)變。力學(xué)學(xué)模型為瀝瀝青層與上上水穩(wěn)基層層連續(xù)、上上水穩(wěn)層與與下水穩(wěn)層層分離南友高速上水穩(wěn)層底底面拉應(yīng)變變遠大于下下水穩(wěn)層拉拉應(yīng)變，上上水穩(wěn)層底底面拉應(yīng)變變遠小于室內(nèi)小梁疲疲勞試驗極極限值（139~300με），表表明路面未未達到疲勞勞破壞階段段。南友高速4.4路表彎沉法法李大鵬和孫孫?。?004）通過調(diào)查查江蘇半剛剛性基層瀝瀝青路面典典型路段路路況，建立立了路面破破損狀況與與彎沉的關(guān)關(guān)系，并根根據(jù)Miner線性疲勞損損傷假設(shè)分分析交通荷荷載重復(fù)作作用下的衰衰減規(guī)律，，提出一種種以路面當當前彎沉、、初始彎沉沉、疲勞損損壞臨界彎彎沉估算路路面剩余壽壽命的方法法，計算式式為：lt—當前彎沉；；l0-初始彎沉；；lR-疲勞破壞時時臨界彎沉沉南友高速計算初始彎彎沉l0南友高速確定疲勞破破壞時臨界界彎沉lR南友高速南友高速計算疲勞破破壞時臨界界彎沉lR力學(xué)模型和和參數(shù)南友高速南友高速4.5水穩(wěn)層模量量衰減法本課題2個路段檢測測了超車道道、慢車道道，用水穩(wěn)穩(wěn)層模量衰減法估估算慢車道道上水穩(wěn)基基層疲勞損損傷南友高速南友高速南友高速超車道和慢慢車道有相相同的初始始模量，分分別對超車車道和慢車車道建立模模量衰減方方程：南友高速慢車道上水穩(wěn)基層的的荷載疲勞勞壽命由下下式確定：：則慢車道水水穩(wěn)基層的的疲勞損傷傷度Df由下式確定定：南友高速序

號路段車道結(jié)構(gòu)層厚度（mm）芯樣換算拉強度代表值上水穩(wěn)層底拉應(yīng)力（MPa）疲勞壽命標

準軸次Ne2006-2016年累計作用標準軸次Nt疲勞損傷Nt/Ne瀝青層上水穩(wěn)層下水穩(wěn)層（MPa）（MPa）（次）（次）

1k198-k198.5

上行慢車道1422133671.320.2051.4083E+104.1215E+090.293超車道

-

-

-

-

-路肩

-

-

-

-

-2k163-k163.5

下行慢車道1402173632.090.1716.6109E+103.8350E+100.580超車道

-

-

-

-

-路肩

-

-

-

-

-南友高速路段路面結(jié)構(gòu)強度系數(shù)SSI上水穩(wěn)層底最大主應(yīng)變ε1（με）對比快、慢車道水穩(wěn)層模量法損傷度Nt/Ne初始彎沉、疲勞

破損臨界彎沉法

損傷度Nt/Ne累計標準軸次

與疲勞壽命比

值損傷度Nt/Ne路面整體結(jié)構(gòu)上水穩(wěn)層底上水穩(wěn)層路面整體結(jié)構(gòu)路面整體結(jié)構(gòu)k51-k51.5上行1.66564.9

-0.1890.025k107-k107.5上行1.52962.9

-0.1580.041k136-k136.5上行2.53718.3

-0.1260.003k160-k160.5上行1.61528.4

-0.1740.003k164-k164.5上行2.8720.3

-0.0830.153k172-k172.5上行1.91837.1

0.1320.01k173-k173.5上行1.55733.9

0.1810.003k186.5-k187上行3.63926.2

0.0710.017k198-k198.5上行2.60526.20.2930.0930.019k216-k216.5上行3.1688

0.0760.11k216.5-k217下行2.43934

0.0930.009k198-k198.5下行2.02844.2

0.1050.037k176-k176.5下行1.95248.1

0.1270.562k172-k172.5下行0.85331.2

0.4780.014k163-k163.5下行2.23140.10.580.1150.23k139-k139.5下行2.7645.2

0.1170.008k135.5-k136下行1.6124.8

0.1790.05k134.5-k135下行2.78819.1

0.0950.183k114.5-k115下行1.4351.6

0.1940.205k52.5-k53下行1.88351.3

0.1510.1245.路面結(jié)構(gòu)強強度綜合評評價南友高速所檢測20個路段，偏偏保守地取取各種方法法的最大損損傷度討論論：3個路段最大大損傷度（（k176-k176.5下行，k172-k172.5下行，k163-k163.5下行）分別別為0.562,0.478,0.580，均小于1.0，表明南友友高速公路路瀝青路面面結(jié)構(gòu)強度度滿足目前前要求；考考慮到2006年通車至今今已11年、而2014年后貨車交交通量逐年年下降，由由此估算：這3個路段（占占15%）的剩余疲疲勞壽命有有6-8年左右，其其余17個路段（占占85%）剩余疲勞勞壽命10年以上。疲勞損傷度度較大的3個路段均屬屬于下行線線，這一結(jié)結(jié)果與南友友高速下行行線每日當當量標準軸軸次遠大于于上行線的的交通特征征相符。南友高速預(yù)測疲勞壽命里程（km）建議檢測建議大修日期約15%路面到2023年左右產(chǎn)生疲勞破壞272020年前檢測全線FWD彎沉，輔以地質(zhì)雷達和鉆芯，以辨別出需大修路段2021年前完成大修約85%路面到2028年左右產(chǎn)生疲勞破壞1532024年前檢測全線FWD彎沉，輔以地質(zhì)雷達和鉆芯，綜合評價路面結(jié)構(gòu)強度。2025年前完成大修路面大修補補強規(guī)劃南友高速6.路面損壞預(yù)預(yù)測集團高速公公路路面PCI主要構(gòu)成：：坑洞----------占比很小車轍-----------很難預(yù)測裂縫南友高速224PCI=90DR=0.4%PCI=80DR=2%南友高速2010年2013年2012年2011年2015