（道路与铁道工程专业论文）沥青路面质量保证系统研究.pdf

摘要 摘要 随着我国公路交通的快速发展，交通运输量不断增长，超载和重载车辆在整 个交通流中所占的比例增加，沥青路面的早期破坏现象越来越普遍。相关部门虽 采取了许多措施加以防治但收效甚微，我国现有的质量保证体系、规范体系遇到 了强有力的挑战，本文为此进行了系统的探讨分析。 本文从设计、施工、管理等多方面入手并结合具体的工程项目提出工程质量 保证的措施，其中重点研究了施工质量控制、基于施工质量的支付调节系统进行 优化质量管理、延长沥青路面质量保证期内容。 首先，分析我国现有公路建设的质量保证体系的不足，通过增加第三方质量 监控、设计监理、企业保证等管理措施完善我国现有质量保证体系。 施工过程中，根据目前施工过程中存在的问题，提出沥青路面压实度合理控 制标准、并增加离析为施工质量控制指标，通过具体工程实例进行分析施工质量 过程控制，改变目前的过后控制的被动局面。在施工中确立了基于施工质量支付 调节系统。它是一种动态费用支付形式，用经济杠杆来控制施工质量，是对目前 我国的质量合格计量支付方式补充与完善。 在质量保证期内，依据于p c i 的衰变模型对承包商的“产品”质量进行评定， 规定路面性能( p c i ) 必须达到相应功能服务水平；同时运用费用模型额定早期 损坏带来费用经济损失，对路面质量进行奖惩。 为了克服早期损坏，在路面建设中对管理、设计、施工和运营过程中路面性 能进行一体化考虑是有益的。在引进国外成功的管理经验与规范的同时，应结合 我国现有的设计、施工工艺水平、质量检测水平，制定出符合我国国情的质量保 证系统规范。通过本文的质量保证系统研究，相信对高速公路建设管理具有一定 应用价值，从而高速公路为我国经济发展做出其应有的贡献。 关键词：沥青路面；质量保证体系；施工质量控制；支付调节系统； 质量保证期 a b s t r a c t a b s t r a c t 2 一 a l o n g 谳m e 缸d e v e l o p m e n io fo u r 嗍h i g h 眦y 岫踟蜥吼，m e c m 血m c 细b 北a s j n g 锄叩o l 切t i q i 功m i l y ， t h ep l ：o l 叩哩咖o fo v e d o a d o da n d h e a v y - l o a d e dv c h i c l e si nt h e 嘶h o l ct r a 伍c ，t h e 翰d i 盯d 衄a g eo fa 叩h a l tp 孙嘲咀e n t b e m em o 把a n dm o 砖丽d e 印戒i d m u c h 明研th a db c 阻p i l tt op 圮v ti 忸锄l r i n g ， b mi td s n tw o d 【m n c hw e l l t h ca i r r e n t 肼l v e m 吼tt c 蜘q u e 印忧i 丘c 砒i a n d q u a l i 哆豳跚咖s y 咖ma f h c i n ga 丘c 研c h a l l g c ，t h u sas y s 妇n i c 圮s 砌也e p w 懿珈1 d 盯t a k m i nm e 枷c l e q i l a l i t yg i l 卸i n t e e i n gm 吼m sc 舭b cp 毗f o 】研a i db ，啪yo fd e s i 弘，c 伽醴m 砸， m 吼a g 哪e m ，m 血l ys n l d yc s 仃l l c d q i l a l i t y n t m l ，p a 扣瑚ta d j u 或s y 咖mb a s c d o o n s m 尬d q u a l i 哆孤d 删哆w a 椭n t y sc x t c n s i o n f i r s i 姆，吼a l y z c dt h cs h o r t a g eo ft h ep 瞅i tq l l a l i t yg u a 瑚咀t e e i n gs y s c 眦i nl h c h i g h 啪yc s t r i l c t i o n ，p e r f 的t e d i t b yi n d c p c n d e m 删哆卸脚d n a n 、d e s i g n 舳p e r v i s i 、c g t r i l c t i l l n i t sg 吡跚l l e e i n ge t c h 山cp s so fc o n s m l c t i ，a c c o i d i n gt o 山cp r c s t 咖或m c t i o np r o b l 锄，t h e a r t i c l cp m 向r 删c s n u c n 哪a l i t y 移s t e i nt oc h 缸g ec u 删p a s s i v cs i t l l a 士i o n p r o p o s a lt h em 蜘m b l c 嘲n d a r d so fc o m p 枷d c g 鹏。a i l da 咖n d a l dm e m o dt o e v a l u a t e 也e 嘴a t i ，p i o v e db y t h e t c 吐s a t m c 蛐e 甑e ，s du p p a y m 胁ta d j u 武 s y s t e m t h cb a s i so f p i u j c c tq u i a l i t y ，嘶陆c hn o t 伽l yw a sal d l n do f d 啪m i cp a y m c n t f o 皿c o n t l d i n gm cc o n s t r i l c t i 删时w i t h 山e o n 砌ck v b 吡a l 廊t c d p 砖s 蛐t g i n e e r i r 喀p a y m 印t 黟s 咖 1 i l d n gp 孙嘲n tq i l a l i 哆w 跏t y ，c o r d i n gt 0 也ei ，c im o d e l 嬲s s i n gp 刖嘲n e n t ”p d l l c t ”q u a l i t y ，h ：i 咖啦a 仕a i l it ot h cc 唧印伽d i i l gq 岫l i t yl e v e l ；砒t h e 妯et i n 舱。 m a l 【eu o ft h ec x p 吼sm o d dt o 蛐mc a l l i 盯d a m a g ct h a tb i i r 喀山c 甑p 8 咖y l o s s ，c a r 巧t h e p l i 盯p l l n i 出m 嘲t o l h c p a y 删m tq i l a l i 哆 ho r ；d c rt oo v e i c o m ea s p h a l tp a v a 咖tp 蛐咖把硒l u 8 。“i sm o 豫a s o n a b l e t ot a l m a n a g e m 饥t ，d c s i g n c 阻s t m c d o n 趾dt h eo p e r a l i o np r o c e s s i n t o c o n s i d e n t i 阻a tt h et i m co fu s h e r i n gf o i g n 盯m c s 8 f i l lm a n a g 锄e n te x p c i ! i c e 柚dn 咖，血砌dc 伽l b m em cc x i s t i n gd e s i g n ，l h ec 啦m c t i c f a f t1 c v e l ，t h c q u 趾t i t y 旺姐i i n a l i 帆l e v e lo fo 盯c 咖t r y ，d m wu pt h eq u a l i t ) ra s 姐啪c cs y s t e i n n o m ，d om m s 叩c t h i g h w a yc t r i b u t et oe c o n o m yd e v e l o p m 锄t k e yw o r d ：a s p l l a l tp a v e 雠m ；q u a l i t yg l l 眦叫c e i n gs y s t c m ；c s t n l c t i q u a l i t yc o n t r o l ；p a 蛐ma d j u s ts y s t e m ；q u a l i t yw a 啪n t y 重庆交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明 确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：彩斋鞋移 日期；d 7 年孕月，争日 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 重庆交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文作者签名：玲商f 匆 指导教师签名： 日期：哕年争月阳日期；矽年争月吁日 第一章前言 第一章前言 1 1 论文研究的必要性和意义 高等级公路沥青路面早期破坏( p i 锄t i l 砖f 锄u s ) 是一种在未达到设计使用 寿命之前发生的非正常破坏。沥青路面的早期破坏不仅降低了道路的使用寿命， 而且增加了路面寿命周期成本，给道路建设和养护造成巨大的经济损失近年来， 随着交通量和车辆荷载的增加，高等级公路沥青路面早期破坏现象十分严峻，且 有愈演愈烈之判1 吲沥青路面早期破坏现象主要有以下表现形式有【4 】： 损坏时间早，有的高速公路建成使用后l 2 年，就出现严重的损坏现象， 个别路段通车当年就出现大面积损坏，远远达不到设计寿命； 损坏范围宽，全国各地都不同程度地存在着路面过早损坏问题； 损坏程度重，有的损坏不是局限在沥青表面层。而是基层也发生损坏，不 得不进行“开膛破肚”式的维修。 当前，沥青路面早期破坏现象是我国公路建设存在的一个普遍问题，其原因 尽管是多方面的( 设计、材料、施工、管理、维修养护等等) ，但结构设计不合理、 施工质量问题成为导致沥青路面早期损坏的关键因素，这已得到业内人士普遍认 同。2 0 0 4 年，通过中国公路网( w 蚋y c 蛐g h 啪y 伽) 、中国公路杂志社读 者库等调查结果分析如图1 1 所示。 图1 1高速公路沥青路面早期损害影晌因素所占比例 h 9 1 1t k 埘l 啷髓咖i na s p h a hp q v e m c mp f c t i l m 黼l l 麟o fh 删町 为了提高沥青路面的质量，在路面实践中采用了许多新的技术，如采用s h r p 沥青评价技术、s u p e r p a 的混合料设计技术、s m a 路面、聚合物改性沥青等。这 些技术的应用虽然在一定程度上改善路面质量，但沥青路面的早期破坏依然存在 甚至更加严重。目前，路面结构上的问题已经引起了重视，如柔性基层沥青路面 研究、永久性沥青路面研究。但沥青路面早期破坏另一个主要原因施工质量控制 第一章前言 2 一 和管理方面问题却没有引起足够的重视。如果现在不开始彻底解决质量问题，公 路的早期损坏和修复问题会很快成为我国公路行业的危机。 公路的质量管理是一项复杂的系统工程为了克服沥青路面的早期损坏，在 路面建设中对设计、材料、施工和运营过程中路面性能进行一体化考虑是有益的。 鉴于沥青路面施工质量控制和管理问题没有引起足够重视的现状，因此本文从设 计、施工、管理等多方面入手开展对沥青路面质量保证系统的研究是十分必要的， 而且具有十分重要的现实意义 1 2 国内外研究现状 路面工程质量保证中。首先对工程质量的概念有个全面的认识，工程质量既包 括产品的质量( 即产品的使用价值，包括公路的路用性能、耐久性、可靠性、安 全性、经济性等) 又包括工作质量( 即企业经营管理、技术、组织工作等对产品 质量标准的保证程度) 。工作质量是产品质量的保证，产品质量是工作质量的反映， 只有确保工作质量才能保证产品质量。美国质量管理专家朱兰将质量管理定义为： 质量管理是用来确定和达到质量规格的所有手段的总和。下面，我们看一下质量 管理的发展过程1 2 l 】： 质量检验阶段( 2 0 世纪2 0 4 0 年代) 这一阶段基本特征是对工程质量作竣工 检验，又称事后检查阶段。这种单纯依靠事后检验的质量管理手段，只是从成品 中剔出废品，尚不能及时发现和解决产生质量事故的原因和问题，往往造成浪费 及成本的增加。因而是不完善的质量管理。 统计质量管理阶段( 2 0 世纪4 0 5 0 年代) 统计质量管理是在产品生产过程中 引入和应用数理统计方法，分析生产过程中可能影响产品质量的因素和环节，并 采取积极的预防措施，使之不出或少出废品。但是，这个阶段过分强调数理统计 方法的作用，忽视组织管理和生产者的能动作用，它可保证产品质量，却不能提 高产品质量。 全面质量管理阶段( 2 0 世纪6 0 年代以后) 进入6 0 年代后，美国提出了新的 质量管理理论全面质量管理( 1 b 咖q l l a l i 哆c n 0 1 ) 简称t q c ，并逐渐为世界各国 所采用。概括地说，全面质量管理就是有关部门全体人员参与，对产品全过程的 各种影响因素进行全面系统的管理工作的总称。全面质量管理的基本特征是把工 程质量从过去的事后检验、把关为主，变为预防，改进为主；从管理结果变为管 理因素，把影响质量问题的诸因素及时查出来，并首先解决主要矛盾；发动全员、 各有关部门参加，依靠科学的理论、程序、方法，使产品生产、经营的全过程都 处于受控状态。 全面质量管理并不意味着质量检查和监督已可有可无，也不意味着统计质量 第一章前言 3 一 管理己不适用，而是在继续搞好这两项工作的同时，进一步扩大质量管理的范围 和职能，增加对工作质量的管理，注重发挥有关各方面人员的主观能动性，并逐 渐提高、完善和发展现有质量检查和统计质量管理的有关理论和方法。 1 2 1 国外研究现状 在国外，质量控制与质量保证( q i l a l i t ) rc 舡o lo rq i a l i 上ya s 吼l 姗) ，是沥青 路面工程项目质量保证手段，其每一项检查都是与支付挂钩。在过去的1 5 年，许 多西方国家逐步引进制造业实行多年的最终产品施工验收规范，改变了传统的方 法规范m 【1 1 】【1 3 1 。 方法规范，详细规定了施工单位应该如何去生产，包括施工单位要用的所 有的设计、施工设备和操作方法等内容。这类规范详细说明为沥青路面期望质量 所需全部变量，例如施工压实成型条款中包括气温、混合料温度、压路机类型、 压路机重量、碾压遍数、轮胎压力、压路机速度等等。这种规范已经使用了很多 年，早期有其积极一面，随着道路建设的发展，公众对道路质量要求越来越高， 其缺点逐渐表现出来： 严格规定必抑制了材料、试验检测、施工等方面的创新； 在规范指导下，承包商缺少动力，难于主动提高路面质量，不能保证业 主获得最好质量的路面，这样就不能有效保证业主利益。 最终产品规范定义是沥青路面建成后必须要达到的质量要求，即我们需要 的质量水平的产品。施工单位对沥青路面的质量负全部责任，业主只负责质量保 证试验与验收试验。最终产品规范建立了沥青路面“质量控制与质量保证”体系， 根据路面的最终质量进行付款，这种按质支付的方法，充分体现“优质优价”的 思想，是一个初步。性价比”的规范。 性能规范制定产品在不同时期的性能要求，产品与路面性能直接相关。它 规定了路面最终产品的性能和质量要求，而如何达到路面性能规范要求的细节留 给承包人自己处理，因为业主关心只是最终产品质量与费用，而不管如何制造实 现它。但由于目前还没有建立有效的性能模型，因而性能规范只是努力的方向， 因此性能规范是规范发展的目标。 路面质量控制与质量保证不仅重视施工过程中质量特征水平，而且包括这些 路面特征在随后的使用年限中的表现。施工质量控制( q c ) 也叫过程控制，考虑 质量保证( q a ) 的措施并进行必要的估计，调整生产和施工处理以便控制产品质 量水平。质量控制是承包商所采用的保证产品被接受的唯一方法。q c 通常涉及控 制产品与确定被生产的产品质量所必需进行的试验。试验要在质量控制中满足以 下三方面的要求，才能保证施工质量。一是试验的频率，以便使施工程序得到控 第一章前言 4 一 制；二是失去控制，能及时的发现；三是相应地作出反应，使施工程序得到控制。 在大多数国家，一般只规定质量标准，业主不管承包商做不做检查，但承包商必 须通过监理的检查，达不到就认罚，所以承包商的检查是自主的。因此，承包商 要给自己建立到一套质量控制体系( 即过程控制) ，包括监测、采样、测试没有 质量控制体系，承包商就没有办法知道他们做的每一步是否达到规范的要求。 施工质量保证( q a ) 是为了修建满足规范要求的工程，业主应该开展一系列 的工作，包括：施工技术人员与实验室资质要求、采样频率和采样方法、试验方 法、完工项目的验收、制定与工程质量相挂钩的计量支付办法、仲裁试验等。 上世纪7 0 年代，美国等西方国家在工程费用支付上确立了以工程质量为依据 的费用支付调节系统制度f 7 咧，就是采用鼓励支付条款为那些确实超出规范要求的 产品进行奖励，这个概念是对以前采用抑制支付条款的补充。施工过程中，为了 激发承包商自身的施工管理和质量控制意识，合理有效地控制施工质量，在质量 验收上以优良等级判定，每一个步骤的支付以质量优劣为依据采取费用支付调节 系统制度。根据不同试验项目所分配的不同合格百分率的支付系数，计算出每一 个沥青混合料检测单位的综合支付调整系数。最后，承包商得到的费用是合同单 价乘以综合支付系数。如果控制质量控制很好，最高可以拿到合同价格百分之五 的奖励，反之则会受到经济上的处罚，这样从而充分提高承包商的质量保证意识， 同时也让有技术实力的承包商可以获得更大的利润空间。这样做的优点：充分体 现了“优质优价”的思想，充分调动了承包商的积极性，能使其对工程质量进行 持续改进；同样也有效保证了业主的利益，因为公路工程出现质量问题不可能向 其他工业产品那样实行“包换”、“退款”，当工程质量在业主要求的接受水平与拒 绝水平之间时，即工程不存在严重缺陷，把工程清除并重建既不现实也没有必要， 业主可以根据基于工程质量的支付调节系统，采用折价形式接受某一工程。 目前，国外质量保证期通常为5 年左右，有的已经延长到1 1 2 0 年接近于路 面设计使用年限。许多国家和地区依据各自的需求和条件已经建立相应的衰变模 型，同时运用费用模型额定早期损坏带来费用经济损失，对路面质量进行奖惩， 且已经在延长路面质量保证期中得到应用。 1 2 2 国内研究现状 。政府监督、社会监理、企业自检”三级质量保证体系，从规则和法律上看， 我国现行的工程质量管理制度较为完备，但从实际执行的效果看，它还存在一些 问题，还有不少地方需要完善与加强。 第一，目前，一些政府监督部门由于技术力量不足，质量检测技术手段相对 落后，导致监督力度不够，满足不了大量开工的高速公路质检需要。其次，监督 第一章前言 5 一 一般都针对实体的工程质量而言的，没有对监理单位和承包商的工作质量进行检 查监督。 第二、没有体现建设单位( 业主、项目法人) 的质量责任和义务。这是因为 过去建设单位一般就是主管部门或其派出机构，没有独立的项目法人，现在则明 确规定凡列入国家和地方基本建设计划的公路建设项目必须实行项目法人责任制 度，由项目法人对建设项目负总责。 第三，工程监理施工过程中对质量监控，一般检查承包人的施工工艺是否符 合规范要求，每道工序完成后质量验收工作等。监理只重视工程质量的检查，验 收也只是普通抽样检查，由于试验指标数量、试验频率的限制起不到真正意义上 的工程质量保证作用同时我国的监理工作一般仅限于工程建设的施工阶段，国 际工程中，建设监理工程师既负责工程的设计和招标文件的编制，同时，又负责 工程施工期的合同管理。我国应与国际工程接轨，积极推广设计监理制度。 最后“企业自检”片面强调事后的质量检查，即建立“横向到边、纵向到底、 控制有效”的质量自检体系，执行三检( 自检、互检、交接检) 制度等，对影响 工程质量的过程控制的施工保证工作没有作具体的要求。目前，施工企业的自检 在一定程度上存在“走过场”的错误做法，施工企业的自检关很难落实，给工程 质量带来一些隐患。企业自检目的不是为了将检验资料存作档案，也不是为了形 式上向业主有个交待，而是为了及时发现施工过程中存在的多种不正常现象，以 便及时改进，保证施工按要求正常地进行，保证产品质量的均匀性和一致性。 针对政府监督、质量监理在施工质量控制不足问题，广东、重庆一些省市已 经引入工程第三方质量监控。第三方质量监控，即工程技术咨询单位受业主委托 对工程项目进行质量检测、质量评价并提出质量改进措施的质量保证的第三方。 第三方质量检测监督与政府监督，社会监理的主要区别就是工程质量指标检测的 数量、检测的频率，第三方质量监控远大于后面的两种质量管理模式，只有这样 才能很好评价施工质量并采取相应的措施减少施工变异性，以补充目前施工技术 规范和管理模式的不足。 在科学管理方面，国内一些省份在工程建设管理过程中采取“奖励”性措施 来提高工程质量与进度。“奖励”性措施一般综合考评工程质量、进度、文明施工、 资料管理等多个方面，但由于缺少系统量化评价方法以及进度因素占比重较大， 成效并不明显。基于此，沪宁高速公路改建工程尝试了基于工程质量的支付调节 系统，确立“按质支付”，“优质优价”思想，用经济杠杆来控制施工质量，提高 路面工程的耐久性。在工程质量管理方面积极实行有效“赏优罚劣”系统方法， 能够彻底改变沥青路面建设管理落后的被动局面闭。 目前，国内施工单位没有相当的自主权，不能对设计、材料、施工负全责， 第一章前言 6 一 路面使用质量是无法担保的，这样往往对质量保证期不能彻底地执行。然而问题 是在高速公路竣工2 年左右的时间内，通常只有一小部分质量缺陷暴露出来，相 当一部分质量缺陷是在第3 - 5 年甚至于较长的时间才暴露出来，因此应该延长承 包商对公路质量保证期限一些地区已经开始尝试着设计、施工总承包的模式， 适当延长质量保证期促使承包商用心设计、精心施工，提高路面工程的耐久性。 1 3 论文研究的主要内容与技术路线 沥青路面质量保证系统，即沥青路面设计、施工和运营( 使用) 所有阶段保 证路面质量的最佳水平旧。通过查阅国内外的相关资料文献，论文归纳总结了近些 年沥青路面早期损坏的现象与防治对策，从设计、施工、管理等多方面入手提出 了相应的质量保证的措施，并结合具体的工程项目加以分析，其中重点研究了施 工质量控制、基于工程质量的支付系统进行优化质量管理、延长路面质量保证期 内容。论文的指导思想是：将商品制造业质量管理理念灵活运用到路面工程。 1 3 。1 主要研究内容 施工质量控制( q c ) 论文提出了沥青路面施工质量控制系统，来改变目前的过后控制的被动局面。 不仅分析目前国内施工方面的存在的主要问题，规定相应的指标合理控制的标准， 并结合具体的工程实例，用过程能力、施工质量控制图分析质量变异的原因，从 而有针对性地进行质量改进，其中采用无损检测手段控制和评价沥青路面施工过 程质量。 1 ) 压实度：指出目前规范、规程方面的不足，提出沥青路面压实度合理的控 制标准，并通过具体的工程实例加以分析说明； 2 ) 离析：我国现行的沥青路面施工技术规范中，还没有关于沥青混合料离析 的判别和控制指标，在施工质量控制中增加了离析控制要求，学习国外先进 经验，并结合我国实际情况，形成一套检测路面离析的方法和判定标准。一 基于工程质量的支付调节系统( 按质支付) 施工质量管理的问题也是沥青路面的早期损坏现象的重要原因之一。施工过 程中，为了充分调动承包商的积极性，使其对工程质量进行持续改进；同时也为 了有效保证业主的利益，迫切需要对工程项目进行科学地管理。基于此目的，本 文引进国外质量管理的成熟经验，在施工中确立了基于施工质量支付调节系统。 它是一种动态费用支付形式，用经济杠杆来控制施工质量，充分体现了“优质优 价。劣质低价”的思想，是对目前我国的质量合格计量支付方式补充与完善。 延长路面质量保证期的研究 第一章前言 7 目前，我国高速公路沥青路面的质量保证期一般2 年左右，不足以让施工单 位重视质量。本文建议延长承包商对公路质量保证期限为5 年，将以p c i 为路面 质量主要评定指标，在质量保证期内，依据于p c i 的衰变模型对承包商的“产品” 质量进行评定，允许路面性能正常衰变，不能成为性能突变，路面性能必须达到 相应功能服务水平；同时运用费用模型额定早期损坏带来费用经济损失，对路面 质量进行奖惩，并予以可行性分析。 1 3 2 技术路线图 图1 2 论文技术路线图 f j 9 1 2 钕h n i l f b wc h a r to f p 叩盯 第二章沥青路面早期损坏原因分析 第二章沥青路面早期损坏原因分析 8 目前我国对高速公路沥青路面早期损坏有2 种分类：第一类早期损坏是一般 意义上的早期损坏，即在通车后短期内发生的各种类型的局部性损坏，如坑槽、 开裂、车辙、路面沉陷等。一般对这些早期损坏都采用了局部性的维修养护措施， 或者对一些段落进行了重修、铣刨罩面等高速公路通车2 、3 年甚至更短时间内 即出现功能性或结构性损坏，此类归属第一类早期损坏，主要原因是施工质量差 与特殊的地质条件删 第二类是更深层次的早期损坏，它是指沥青路面的耐久性差，使用寿命短， 达不到设计年限就进行大修的情况。通车时间在5 年以上却达不到1 5 年设计年限 的高速公路在我国占有很大的比例，现在有不少高速公路已经陆续开始进行大修 改造，几乎是重修，经济损失和社会影响巨大，此类早期损坏属于第二类早期损 坏，这类早期损坏与我国的路面结构设计理论关系更为密切。 在现阶段沥青路面早期损坏还不能得到彻底根治的情况下，我们应该尽可能 解决沥青路面第一类早期损坏的问题，同时做好维修养护努力防止发展到第二类 早期损坏，尽可能延长需要大修的使用寿命。因此针对沥青路面开始阶段的早期 损坏，非常有必要对早期损坏现象进行归纳并进行原因分析。 2 1 我国高等级公路路面的主要病害类型 2 1 1 裂缝类损坏 沥青路面的裂缝按照方向与成因可以大致分为横向裂缝、纵向裂缝、网状裂 缝和局部龟裂【习。 纵向裂缝行车荷载作用过大，承载能力不足导致纵向开裂；路基不均匀的沉 降也会纵向裂缝，通常在软基地区、山区道路填挖交界处也较为常见。还有沥青 路面摊铺时施工纵向接缝没有做好产生的裂缝。沥青路面运营早期出现较多的纵 向裂缝，常反映出结构设计不合理或施工质量较差。 横向裂缝主要包括降温收缩裂缝、温度疲劳裂缝、半刚性路面上的反射裂缝 以及路基不均匀沉陷或路基冰冻引起的路面裂缝，通常表现为横向裂缝。横向裂 缝的影响因素很多，包括路面结构组合、路基路面材料性质、环境因素( 气温、干 湿状况、冰冻等) 、道路使用年限、施工因素等，路面由非荷载原因产生的裂缝常 常在行车荷载作用下进一步发展 网状裂缝主要由行车荷载作用产生，最初一般表现为纵向开裂，后发展为较 宽的网状裂缝或龟裂，是路面结构强度不能满足交通状况的表现。产生的原因除 第二章沥青路面早期损坏原因分析 9 一 了路面整体强度的不足，还有温度下降产生的温度应力，以及施工期间与长期使 用过程中的老化也是导致沥青路面形成网状裂缝的原因。 局部龟裂沥青路面发生早期损坏，很少出现大面积的网状裂缝，通常是发生 如图2 4 所示局部龟裂，由于路面局部承载能力不足，在行车荷载作用下发生局 部沉降，有时伴随翻浆现象，常反映出施工质量均匀性差。局部龟裂产生原因有： 施工质量不均匀导致中下面层混合料松散、基层水稳定性不良、基层施工存在薄 层找平等。 图2 1 纵向裂缝 f i 9 2 1l d n g m 硼cm c k 图2 3 网状裂缝 f i g z 3 m h y 啪c k 2 1 2 变形类损坏 图2 2 横向裂缝 h 贮2 1 h 地v e 捂e 锄吐 图2 4 局部龟裂 h 9 2 4r 锄璐膻 车辙路面的结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以及结构层材 料的侧向位移产生累积永久变形。另外一种是国内有一些高速公路施工时，牺牲 压实度来过分追求平整度，致使通车后混合料继续压密发生的车辙常常发生。车 辙的出现严重影响了路面的使用寿命和服务质量，给路面及路面使用者带来了许 多危害：影响了路面的平整度，降低了行车舒适性；雨天路表排水不畅，降低了 路面的抗滑能力，甚至会车辙积水而导致车辆漂滑，冬天车辙内存水凝结成冰， 路面抗滑能力下降，影响了行车安全。 影响车辙的因素很多，比如交通荷载、温度、路面结构类型、路面材料性能 第二章沥青路面早期损坏原因分析 l o 一 与组成、施工质量等等。山区道路中，上坡、隧道一些特殊路段，由于车辆行驶 速度慢、荷载作用时间长易产生车辙，特别是在上坡口、隧道口，由于汽车频繁 制动，车辙发生机率大大增加。 不均匀沉陷路面出现不均匀沉陷的现象主要发生在软土地基或路基压实度 不足的路段。前者由于堆载预压时间不足或处理效果不理想，在铺筑路面和开放 交通以后，软土地基继续沉陷，导致路面出现较大起伏或结构性破坏；后者由于 路基压实度不足，产生不均匀沉陷，导致路面在较大面积上出现纵、横向不平整 和大量开裂。 拥包沿交通流方向路表材料出现较大的竖向位移。这类病害大多是由于路表 材料稳定低、交叉口车辆的频繁起动与制动路面产生过大的应力所致。此外，面 层较薄，以及面层与基层的粘结性较差，也易产生推挤、拥包。 图2 5车辅 f i 弘5r 城 图2 6坑槽 巧g z 6 i 如k 2 1 3 松散类损坏 松散指沥青面层混合料中的集料由于丧失相互问的粘结，混合料脱落的现 象。松散有2 种发展形式：从沥青表面向下发展和由沥青中下面层到表面。在局 部松散处，松散的集料颗粒逐渐流失而形成大小不一的坑洞。松散和坑洞的成因 都是沥青与集料粘附性差导致的混合料稳定性不足【习 坑槽指路面材料散失后形成的各类凹坑，其发展规律：唧浆一龟裂一翻浆与 松散一坑槽。造成路面坑槽的主要原因有龟裂碎块松动脱出、深陷后损坏并脱出 以及层间连接不足、表面脱落等。 2 1 4 其他破坏 泛油指沥青面层中的自由沥青受热膨胀，直至沥青混凝土空隙率无法容纳， 溢到路表的现象圈。泛油可能造成路表构造深度逐渐减小，抗滑性能降低，从而影 响行车安全。设计过程中的空隙率过小，沥青含量过大和施工过程中的离析( 使 细集料过于集中) 等是导致泛油的重要原因。 补丁指各种病害修补后的痕迹，有时在补丁中出现。补中补”的现象，主要 第二章沥青路面早期损坏原因分析 发生龟裂、坑槽等损坏，其主要原因是补块空隙率大，容易透水，水渗流入原来 开挖的坑洞在行车荷载作用下造成的损坏圆。 2 2 沥青路面早损原因分析 2 2 1 重要外因 近几年来，行驶在高速公路上的车辆组成产生了很大变化，重型货车的数量 显著增加，而且货车普遍超载。这些货车是促使沥青路面产生早期或过早破坏的 重要外因。对于严重辙槽，夏季连续高温也是个重要外因。对于严重水破坏，降 雨量的大小和高速行车也是重要外因 2 2 2 重要非技术内因 无合理工期。在近l o 年，特别是近6 、7 年来，高速公路一旦立上项批准 开始建设，有关省市领导就要求提前完成任务。预定工期常要缩短三分之一左右， 结果造成抢工抢料。抢料时，根本顾不上质量，只要有料就行。抢工时，不管气 温高低，从清晨四五点钟开工直到午夜十二点，都在铺筑沥青混凝土。有时刚下 过雨，下层顶面还潮湿，就往上铺筑沥青混凝土。有的甚至边下雪，边铺沥青混 凝土，完全违背科学规律。这些“形象”工程、“政绩”工程的无合理工期是造成 多条高速公路路面产生严重早期破坏的重要内因之一。 无合理标价。现在执行低价中标的高速公路工程越来越多，有施工资质的 单位也越来越多，互相压低投标价，竞争很激烈。有的比标底价降低4 0 9 6 中标。大 单位拿了标，分给小单位做。小单位拿到工程后，还可能将某单项工程再分包出 去。这样实际花在工程上的钱比8 0 标底价还要明显减少，造成一些工程只能靠 偷工减料来完成；同时一些无路面施工经验、无路面施工设备和技术队伍承担路 面的施工。 2 2 3 重要技术内因 对于沥青路面的早期损坏的原因都归结为超载也是不科学的，因为同样是超 载车的影响，在同样的地区或者同样的一段路上，并没有全面损坏。我们必须从 设计、施工、养护各方面找原因，透过现象看本质，从而真正解决沥青路面的早 期损坏的问题。 设计方面：为节约道路初期的造价，我国路面设计提出了“强基薄面”的思 想，半刚性基层沥青路面就成为高等级沥青路面主要形式。这种半刚性路面板性 强，整体强度高，承载力大，扩散荷载能力强。但由于半刚性材料不可避免的缺 点：温缩、干缩产生的裂缝和反射裂缝，导致路面的最终破坏。特别是近几年， 交通量大量增加，尤其是重载交通比例的增大，半刚性的缺点更加显现出来。 第二章 沥青路面早期损坏原因分析 我国现行沥青路面设计规范以路表弯沉作为主要设计指标【l 田，以沥青面层底 面和半刚性基层底面的弯拉应力作为设计的验算指标。而世界上大多数国家主要 是以土基项面压应变、路表车辙、沥青层底拉应变( 拉应力) 等设计指标。 = 6 0 p 礁4 a ( 2 1 ) 式中：l 一路面设计弯沉值( 0 0 1 ) ； 札一设计年限内一个车道上累计当量轴次；4 为公路等级系数，4 为面层 类型系数，a 为基层类型系数 路表弯沉是一项整体性、综合性和表观性的指标，弯沉指标不仅能够反映路 面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存在一定的内在联 系。不用国外一般使用的土基压应变为指标，是因为土基压应变难以测定，而且 路表弯沉包括了土基和各层路面材料的竖向位移在内，更为全面，且易于现场测 定，便于检验。虽然路表弯沉与土基顶部的压应变存在一定的关系，但路表弯沉 并不能完全反映土基项面的压应变状态。不少分析和实践表明：弯沉设计指标在 设计中失去了控制作用。大多数半刚性基层沥青路面，在早期破坏后，弯沉也小 于设计弯沉，说明路面的损坏既与弯沉有密切的关系，又缺乏必然的联系。如泉 厦高速公路，在2 0 0 3 年维修时，对全线8 2 l ( m 进行弯沉测定时，只有l i ( m 的代表弯沉 超过设计弯沉，其余的都远小于设计弯沉，可是许多地方还是照样出现了网裂等 明显的损坏现象。沈金安研究员指出：路面不是因为施工阶段的弯沉大( 即设计 强度不足) 而造成破坏，而是路面开始破坏才使弯沉变大【习。 同时还有路面设计参数不符合实际，路面所处路段和水文情况与实际不符； 地基处理设计不合理，地基沉降未达到允许的工后沉降；排水设计考虑不足等一 些使用功能设计上不足导致沥青路面早期的损坏。 施工方面：沥青路面质量的好坏，除结构设计、材料组合外，主要取决于施 工，施工对工程质量起保证作用。国内施工单位“企业自检”在工程进度面前如 同走过程一样，起不到真正旎工过程控制作用，造成施工质量均匀性、稳定性差， 从而导致沥青路面的早期损坏。论文主要从施工方面着手，重点解决沥青路面第 一类早期损坏问题。当前，施工方面存在的主要闯题如下： 压实度不足 压实度对沥青路面的耐久性影响非常重要，压实度大小直接影响沥青路面的 使用质量。压实度不足所导致的危害也是显而易见的，空隙率偏大，透水性增大， 如果内部排水不畅则极易在雨后蓄积大量水分，导致沥青路面的水损坏。压实度 不足会在沥青路面使用初期，在汽车荷载作用下进一步压实变形，产生车辙破坏。 压实度的不足，除了通常情况下由于施工控制不当，如混合料温度偏低、碾 第二章沥青路面早期损坏原因分析 压方法不合格、施工工艺不规范等造成压实度不能满足规范要求。主要问题还有： 片面追求平整度，同时担心构造深度，放松了对压实度的控制；以及最为关键的 是现行规范对压实度的要求规定的不足( 第四章将重点阐述) ，因此需要提出压实 度合理的控制标准。 沥青混合料离析严重与施工质量均匀性差 沥青混合料的离析将改变设计级配、油石比、沥青路面实际空隙率、表面构 造深度，总之离析将原有意图全部化为泡影，一切工作都付之东流。沥青混合料 离析导致路面质量不均匀已经成为国内沥青路面早期损坏的主要因素之一。 离析在路面上的直接表现为一些区域粗集料集中，另一些区域细集料集中， 使得表面颗粒分布变得非常不均匀。粗骨料较为集中的地方沥青路面的空隙率较 大、沥青含量低，导致沥青路面透水性增加及耐久性降低，从而产生疲劳裂缝、 粒料松散剥落以及坑槽等其它病害；细集料较为集中的区域沥青路面的空隙率小、 沥青含量大，热稳定性差容易产生车辙、泛油等病害。 目前，我国现行的沥青路面施工技术规范中，还没有关于沥青混合料离析的 判别和控制指标，在施工过程质量控制中增加了离析控制要求，由此提高施工质 量均匀性。 施工质量管理方面问题 首先没有确立基于工程质量费用支付调节系统，无法调动承包商工作积极性。 我国早在京津塘高速公路就已经实行了施工质量动态管理，可是在后来的工程中 却没有坚持下来。究其原因可能是施工单位认为路面施工质量好坏，对自己利益 都一样，因为国内工程管理中没有实行系统的“按质支付”，“优质优价”政策， 没有把工程质量与工程费用支付联系起来，无法调动承包商的积极性，使其对工 程质量进行持续改进；还有一种质量管理观点认为是路基路面返工多少点，砸掉 多少结构物证明质量工作抓得严，质量工作做得好，这样做法也是不可取的，因 为大量的返工点说明了施工质量管理没有做好或者过极了，同时质量管理工作也 没有同工程经济性综合考虑。 其次没有建立有效的质量保证期制度，目前国内高速公路沥青路面质量保证 期一般2 年左右，同样也不足以让施工单位重视质量。在高速公路竣工2 年时间 内，通常只有一小部分质量缺陷暴露出来，相当一部分质量缺陷是在第三年甚至 于较长的时间才暴露出来，因此应该合理延长承包商对沥青路面质量保证期限。 养护方面：国内公路建设发展过程中，存在着“重建轻管”的错误思想。实 际上，新建或改建的路面都需采取日常养护工作进行保养来延缓路面损坏的出现； 维修养护的及时与否与沥青路面的早期损坏也有很大的关系，在路面结构出现损 坏后应及时维修以减缓损坏的发展速度。美国道路也曾做过跟踪调查，发现这些 第二章沥青路面早期损坏原因分析 道路的使用性能和寿命有一个共同的变化特征n 卿，如图2 7 。 量好 较好 鬈 耋吨 墙 基 捌差 根差 1 4 一 图2 7道路结构状况与时间曲线图 n gz 7r c h t j o 岱h i pb e t w e 婵v c m 删t m i a n d 廿皿喀 即一条质量合格道路，在使用寿命7 5 的时间内性能下降4 0 9 6 ，这一阶段称为 预防性养护阶段。如不能及时养护，在后来1 2 的使用寿命时间内，性能再次下降 4 0 9 6 ，必须采取费用高的结构性修复方法来进行路面维修，从而造成养护成本3 一1 0 倍增加，这一阶段称为矫正性养护阶段。可以看出：采用经常的预防性养护措施 要比等到路面性能降低到最低可接受水平时再采取维修措施时的总费用要少。因 此要克服“重建轻管”思想，加强路面维修养护管理。 2 3 本章小结 总结了沥青路面早期损坏主要病害类型并进行了病害产生的原因分析，同 时从设计、施工、养护不同方面对沥青路面早期损坏进行原因分析； 主要针对沥青路面第一类早期损坏，论文从施工方面提出主要的不足之处： 压实度不足、路面施工质量均匀性差和施工管理方面问题。通过解决上面的问题， 提高路面耐久性，减少沥青路面早期损坏的发生机率。 总之，沥青路面的早期损坏，既有外因也有内因，既有技术上原因也有管理 上的问题，从细节上看与管理、设计、施工、监理、材料供应、后期维护等都有 关系。沥青路面建设是一项复杂的系统工程，因此在路面建设中，必须建立一套 行之有效的质量保证系统，才能从根本上解决沥青路面早期损坏的问题。 第三章完善现有质量保证体系 第三章完善现有质量保证体系 我国现行的工程质量管理制度“政府监督、社会监理、企业自检”三级质量 保证体系，从规则和法律上看较为完备，但从实际执行的效果看，它还存在一些 问题，还有不少地方需要完善与加强【硼。 政府监督主要职责是以监督建设行为为主，辅以实体质量抽检，做好交竣工 验收的质量鉴定评定工作。目前，全国共有省级质监站3 6 个，市级质监站3 3 5 个， 专业质监人员4 1 0 0 多人。而全国每年在建高速公路2 万公里，路网改造7 8 万 公里，农村公路1 5 万公里。在如此大的建设规模下，政府监督部门显得技术力量 不足，质量检测技术手段相对落后，满足不了大量开工的公路质检需要。其次， 监督一般都针对实体的工程质量而言的，没有对监理单位和承包商的工作质量进 行检查监督。实际上，工程质量既包括产品的质量( 即产品的使用价值，包括公 路的路用性能、耐久性、安全性、经济性等) 又包括工作质量( 即施工管理、技 术、组织工作等对产品质量标准的保证程度) 。工作质量是产品质量的保证，产品 质量是工作质量的反映，只有确保工作质量才能保证产品质量。 工程监理对质量监控，般检查承包人的施工工艺是否符合规范要求，每道 工序完成后质量验收工作等。监理只重视工程质量的检查，验收也只是普通抽样 检查，由于试验指标数量、试验频率的限制起不到真正意义上的工程质量保证作 用。其次是监理人员素质偏低，不仅表现在监理工程师人员的数量上，而且反映 在监理人员的理论水平、知识结构和现场实践经验上，缺乏高素质的监理人员， 同样不能满足高速公路建设项目科学管理要求。其次，我国的监理工作一般仅限 于工程建设的施工阶段，监理人员很少参与工程设计和招标文件的编制，甚至连 评标也很少有监理的参与。监理人员接到委托后，工程马上开工，造成监理人员 要边干边熟悉，并未对工程作深入地了解。国际工程中，工程设计和工