半剛性基層是我國目前主要的瀝青混凝土路面基層結構形式，半剛性基層具有整體強度高、穩定性好、板體性強以及經濟的特點。但是經過多年的使用，發現半剛性基層瀝青混凝土路面由于其自身性能的缺陷，會出現坑槽、裂縫、車轍、擁包等不同程度的早期破壞，導致路面的質量降低，車輛的抗滑能力下降，影響了路面的服務能力，危及行車的安全。江蘇省內蘇北某條省道自從２０１４年１月通車以來，在不到一年的時間內，Ｋ７０＋４５０～Ｋ７０＋９５０下行段行車道出現了嚴重的大范圍沉陷病害，最大沉陷深度處沉陷已達４０ｍｍ，嚴重影響了道路的使用性能，受到管護單位的委托，決定采用道路現場調查、現場坑探、現場原位ＤＣＰ測試和探地雷達對道路病害的原因進行調查。

１探地雷達檢測

探地雷達ＧＰＲ（ＧｒｏｕｎｄＰｅｎｅｔｒａｔｉｎｇＲａｄａｒ），是一種新的檢測方法，通過向地下發射寬帶短脈沖高頻電磁波，利用不同地下介質的電性特性及其分接口對電磁波的反射原理，通過分析來自地下介質的反射電磁波的振幅、相位和頻譜等運動學和動力學特征來分析、推斷地下介質結構和物性特征、識別地下目標體，具有實時連續、高精度、快速和無損等特點。探地雷達向地下發送脈沖形式的高頻寬帶電磁波。電磁波在地下介質傳播過程中，當遇到存在電性差異的地下目標體，如空洞、分界面時，電磁波便發生反射，返回到地面時由接收天線所接收。在對接收天線接收到的雷達波進行處理和分析的基礎上，根據接收到的雷達波形、強度、雙程走時等參數便可推斷地下目標體的空間位置、結構、電性及幾何形態，從而達到對地下隱蔽目標物的探測。探地雷達采用非接地性測量，可做快速連續檢測，對檢測對象無損，能比較直觀地表現檢測目標物。因此，探地雷達技術成為工程地球物理勘查的重要方法之一。探地雷達工作時，由發射天線（Ｔ）向地下介質發射一定中心頻率的高頻電磁脈沖波，經地下地層或目標體反射后返回地面，被接收天線（Ｒ）所接收。脈沖波旅行時間為：式中：ｈ為探地雷達探測目標層深度，ｍ；ｃ為電磁波在空氣中的傳播速度，ｍ／ｎｓ；ｖ為電磁波在介質中的傳播速度，ｍ／ｎｓ；ｔ為電磁波在介質中傳播的時間，ｎｓ；ｘ為發射（Ｔ）和接收（Ｒ）天線之間的距離，ｍ；εｒ為介電常數。因此，根據接收到波的雙程走時、幅度與波形資料，可推斷介質的結構。本次檢測采用ＳＩＲ３０００型探地雷達對該處下行部分段落的超車道、行車道以及硬路肩進行檢測，檢測指標為路面內部結構完整性。利用對路面內部結構層病害進行分析，將路面內部結構層病害劃分為４類：脫空、松散（疏松、離析、破碎）、層間黏結不密實、富水，對松散和富水情況進行分級，對路面結構內部質量進行綜合評價。對項目指定的檢測段落，分別在縱向和橫向布置測線，縱向測線位置分布在車輛輪跡帶附近：行車道內側為距離超車道０．５ｍ處，行車道外側為距離緊急停車帶０．５ｍ處；橫向雷達測線的位置為坑探部位處。橫向雷達測線圖顯示該路段道路結構層分層較為明顯。疏松病害區域的雷達反射波振幅遠大于周圍介質反射，波形基本散亂，疏松病害下方的道路結構層界面同相軸部分缺失，表現為基層松散。雷達反射波振幅與初始雷達發射電磁波反相，振幅較周圍介質反射波振幅小，頻譜上部分高頻信號被吸收截斷，主要表現為中低頻譜，是水穩基層富水的表現。基層松散和富水的范圍主要集中在距離道路表面０．２～０．５ｍ范圍內。縱向雷達測線顯示該路段疏松病害區域的雷達反射波振幅遠大于周圍介質反射，波形基本散亂，疏松病害下方的道路結構層界面同相軸部分缺失，表現為基層松散。經過縱向探地雷達檢測，該段道路病害的主要類型為基層松散，其次為結構層富水。目前發生行車道內側基層松散的路段全長為１２７ｍ，占雷達檢測路段總長的２５．４％，行車道外側基層松散路段全長８２ｍ，占雷達檢測路段總長的１６．４％。結構層富水主要出現在水穩上下基層。內側測線檢測發現基層富水路段長８３ｍ，占檢測路段全長的１６．６％，外側測線檢測發現基層富水路段長３６ｍ，占檢測路段全長的７．２％，從雷達檢測圖上能顯示出：行車道外側道路結構的各項指標均好于行車道內側部分。

２路面坑探調查

現場坑探調查共開挖４層道路結構層，包括瀝青混凝土上面層、瀝青混凝土下面層、基層、底基層，每處坑探均開挖至路床。現場坑探點選一處，探坑尺寸約為２．５ｍ×１ｍ，其坑探面積約為２．５ｍ２，２．５ｍ橫向長度，１ｍ為縱向寬度，深度挖至路床頂面，觀察每個路面結構層。現場路面路表最大沉陷深度為３０ｍｍ，現場路面最大凹陷部位為水平距離道路右側邊線１．０ｍ，即行車道右側輪跡帶附近，路面出現擁包現象。經逐層開挖結構層，各結構層整體情況如下。

（１）瀝青混凝土上面層挖開后下面層頂干燥，挖開的瀝青混合料內部干燥，無明顯水。

（２）瀝青混凝土下面層挖開后，挖出的混合料中可見裸露集料，表明有瀝青與集料剝落現象發生，上基層表面滲水現象明顯，靠近停車道處混合料較干燥，靠近行車道一端較潮濕。

（３）上基層開挖后，上基層混合料碎塊偏小，細集料偏多，多呈粉狀，可用手掰開。經與挖開的下基層混合料比較，上基層的混合料碎塊普遍小于下基層混合料，表明上基層水穩碎石強度較下基層混合料強度偏低。上基層水穩碎石層在現場查看后發現混合料內部潮濕，混合料周圍有泥漿，挖開的混合料呈黃泥土色，表明集料含泥量較大，開挖完成后，下基層頂面出現積水。

（４）下基層內部混合料潮濕，底基層頂面靠近停車道部位相對干燥，靠行車道一側較潮濕。

（５）底基層、路床內部均較干燥，開挖完成后，坑底出現積水，由于上基層內部滲水，可能導致其下的結構層位受此影響出現積水現象。綜合分析可知，上下瀝青混凝土面層較干燥；道路主要滲水位置在上基層內部，其余層位均無明顯滲水，可能受上基層滲水影響，瀝青混凝土下面層、下基層內部較潮濕；底基層以及路床內部均較干燥。現場開挖過程中，均有水從路面上基層內部滲出，積水可能導致道路下基層相鄰層位內部較潮濕。

３路面破損調查

對該段路下行路面進行了路面破損調查，在搜集原有公路資料的基礎上，對現有路面外觀全面調查，對病害進行統計與分析。采用的方法：全線人工調查，檢測頻率為連續檢測。按照《公路技術狀況評定標準》（ＪＴＧＨ２０－２００７）中規定的類型和內容進行現場調查，提供路面破損每公里匯總、破損率、每公里的路面狀況指數ＰＣＩ。該測試路段ＰＣＩ評定為“次”，路面病害主要集中在沉陷類型，大部分沉陷病害在行車道兩側輪跡帶附近，其次在超車道兩側輪跡帶附近。

４土基ＣＢＲ測試

土基ＣＢＲ測試采用動力錐貫入儀（ＤＣＰ）現場快速測定方法進行，共測３個點，其位置分別為路基９６區頂距離右側車道線的距離分別為０．６ｍ、０．９ｍ、１．３ｍ處。ＤＣＰ檢測結果。Ｋ７０＋８６０處探坑，９６區頂距離頂面高度約６４ｃｍ處３個測點的貫入結果。ＣＢＲ較大值在靠近停車道位置；越靠近超車道位置ＣＢＲ值相對較小。

５老路病害原因分析和路面病害防治建議

經過分析認為該路段的主要病害原因有以下幾點。

（１）上基層不成型。現場坑探結果發現，上基層混合料內部潮濕，細集料較多，施工中質量控制不嚴，造成上基層不成型，基層承載能力不足是引發沉陷的原因之一。

（２）基層結構富水。經過對雷達探測結果的分析可知，現有下行道路上基層和下基層附近結構層內部有富水現象發生；同時，在面層坑探過程中發現裸露的石料，是明顯的水損害特征。由于道路內部受到水的侵蝕，在車輛荷載等綜合作用下，黏結料與骨料的黏附力逐漸下降，造成骨料剝落，引起道路結構承載能力降低，從而進一步引起沉陷。針對以上幾點病害原因，提出了相應的病害處理方案：

（１）對沉陷比較嚴重的路段，建議銑刨上基層和瀝青混凝土面層，重鋪上基層和瀝青混凝土面層；

（２）對沉陷病害輕微路段，可以先采取注漿加固對基層進行補強后，采取微表處或稀漿封層技術，可以恢復道路的平整度，起到防水、防滑、平整、耐磨等作用；

（３）對該標段其他路段，基層暫未發生明顯松散的部位，進行長期現場沉陷觀測或探地雷達跟蹤觀測，了解道路病害的變化動態及趨勢，如果繼續發生病害，應及時采取進一步處理措施。業主單位根據給出的建議進行了路面養護，取得了很好的效果。

６結語

（１）通過現場情況與評價結果比較可以發現，現場情況與評價結果相符。證明探地雷達技術在檢測公路路面結構內部情況，進行病害調查評價是可靠的。

（２）半剛性基層瀝青混凝土路面容易受到水的影響，水損害對于道路早期破壞影響很大，如果使用探地雷達技術實現早期檢測，對于及時采取養護措施，提高道路使用壽命有重要作用。

（3）探地雷達檢測方法除了在檢測路面結構層厚度、道路內部的脫空、沉陷、裂縫和嚴重疏松等病害隱患的早期發現和治理上有重要作用；在定量地檢測公路路面結構的壓實度、含水量等質量狀況參數上也有較好的利用空間，從長遠來看，采用探地雷達技術進行公路路面結構質量狀況檢測具有廣闊的市場前景及巨大的經濟效益和社會效益。

作者：俞先江 馬圣昊 王正 顧章川 單位：江蘇省交通規劃設計院股份有限公司