省道改扩建路面可靠度分析与养护管理

■汪冬秋 ■吉安市公路局安福公路分局，江西 吉安 343000

可靠度设计方法的突出优点是能够将室内设计与室外施工有机地结合在一起，设计时既能根据公路等级和重要性及不同的施工技术和管理水平提出不同的设计结构与要求，又便于对施工单位提出要求及在施工过程中通过控制某些技术参数使路面结构达到设计要求。同时，将可靠度概念引入路面结构设计方法后，便于同等级、相同可靠度的路面结构间的比较，为省道改扩建路面结构的进一步研究提供有益的度量标准［1］。

1 公路路面可靠度的定义

公路工程结构均应具有规定的可靠度。在勘察、设计、施工及使用阶段，应根据设计可靠度进行有效的质量管理和控制;相应的标准规范应按照设计可靠度的要求，对质量管理和控制做出具体规定。结构和功能性能是路面使用性能的两个方面，其结构指标可以是错台、断裂、车辙以及表面弯沉等;功能性指标如平整度;或综合性指标服务能力指数，来对某个时刻的绿棉使用功能进行评价。根据路面使用性能所包括的范围，对跨面结构的可靠度的评价要按照各类路面的设计标准以及设计方法进行分别评价。例如:设计标准为控制载荷和温度作用下的疲劳断裂时，“混凝土疲劳强度能够承受荷载应力和温度应力的概率”为可靠度的定义;当设计标准为对服务能力下降量的控制时，“预定(容许)最低限高于路面服务能力指数的下降量的概率”为可靠度的定义。但是，需要注意的是，由于定义可靠度的标准不同，他们之间是没有可比性的。

2 省道改扩建路面可靠度分析指标

省道改扩建路面结构可靠性状态必须满足一定的性能要求，一旦发现其结构状态不能满足要求时，需要采取一定的养护维修措施使其使用性能得以恢复。在进行维修操作时，公路养护人员首先要对沥青路面的当下路况进行分析，然后判断采用什么维修措施，进行对维修计划进行修订。对维修计划要严格制定，这关系着维修费用的多少。维修级别越高，由于其维修时间以及材料费用都会相应增加，其维修费用必然也会相应增加。但是不能盲目为了节省成本就设定过低的维修等级，就势必增加维修次数，使得单位时间内的宗秀费用还是增加的。目前，由于以下原因，省道改扩建项目管理人员很难在维修养护前确定合适的维修等级［3］:

(1)沥青路面结构具有一定的复杂性，相关的检测和诊断设备虽然能够对路面结构以及路面整体性能进行分析，但是并不能判定该使用几级维修。

(2)路面养护人员自身素质不高或知识经验较为匮乏，不能对路面结构可靠性状态进行判定以及维修级别的选择。

按照式路面结构可靠度Ps=P(N＞n)所描述的可靠性定义，路面结构的极限状态方程可用下式表示:

Φ—标准正态分布函数;β—可靠指标，为变异系数的倒数。

利用正态概率分布函数的两个特征值(即均值与标准差)，求得可靠指标，而后确定结构可靠度Ps的方法，称为一次二阶矩法。一次二阶矩就是一种在随机变量的分布尚不清楚的情况下，采用只有均值和标准差的数学模型去求解结构可靠度的方法。

当置信度为95%时，路面结构的输出变量为Z=G(x)＜0的的概率为94.5l%，可以计算其可靠度仅为5.49%，这明显不满足公路目标可靠度的规范要求。并且，在相关资料中可以得出:输出变量z小于0分布在主要空间，其概率分布与直接提取的相符。相关计算可以得到设计弯沉值为20.60(0.01mm)，有限元程序计算出的计算弯沉为28.11(0.01mm)，这反映了路面结构寿命将低于设计年限。

3 以可靠度为中心的省道改扩建路面养护管理

3.1 矫正性养护维修阶段

省道使用寿命延长后，在设计寿命的后期阶段，其失效的主要形式室内结构性能失效，在路面维修时一般选择昂贵的结构性修复方案。其方案一般就是“哪儿坏，修哪儿”，这种纠正措施不仅耗资大，并且其效果差，还会给交通带来不便。所以前期的预防性养护工作若到位，就可以推迟矫正养护阶段。但是一旦到了这个阶段，必须进行合理的维修措施。我国目前对于已投入运营的公路尚未进行管理系统的建立，并且由于经济等原因，对省道的预防性养护工作不到位，导致了相当数量的公路的结构性失效。这是我国需矫正性养护的公路数量居高不下的主要原因。

3.2 预防性养护维修阶段

省道改扩建路面使用的前期阶段，其破坏程度低，结构性能完好。对其的养护要求主要是为了防止公路被进一步破坏，对其功能性微小损坏情况进行恢复。所以实施预防性养护维修，要制定对路况的定期调查计划，对路面的损坏情况及时进行发现，分析原因并修复，争取把危害公路的病害在萌芽状态下扼杀，以减缓路面使用性能的恶化，保证路面的良好使用状态。

3.3 以可靠度为中心的沥青路面维修阶段

以可靠度为中心的维修简称RCM，是第三代维修管理具有代表性的模式，它制定维修策略的主要依据是:沥青路面结构的可靠度、病害后果及发展规律。

(1)省道改扩建路面维修工作以可靠度理论为基础。不管是维修方法、维修时机的选择还是维修工作量、维修周期的计算和制定，甚至是路面修复后的可靠度系数、病害的诊断检查标准，都是以路面使用性能的整体的可靠度为依据的。

(2)省道改扩建路面使用性能的可靠度是由设计、建设和使用三个方面因素综合决定的，因此，要提高其可靠度必须从这三个方面人手。可靠度维修可以保持和恢复路面的使用性能，并且可以为设计、建设和使用单位提高路面使用性能的整体可靠度提供极有价值的数据信息。

(3)可靠度指标对于评价维修质量是较为科学以及有效的。

4 结论

综上所述，对于省道改扩建路面的养护管理是以可靠度为中心的。在进行养护管理工作时，要注意遵循了省道改扩建路面病害发生的规律，使维修工作更加有针对性以及灵活性，实现路面养护管理的总体要求。

［1］邢磊，李奕.基于AASHO柔性路面设计实例［J］.武汉勘察设计，2014(02):39-41.

［2］宋金辉.柔性路面可靠度设计与分析［J］.交通世界(建养.机械)，2013(08):112-113.

［3］肖艺成，张久鹏，李洁，常明丰.基于层次分析法的沥青混凝土路面施工可靠度指标研究［J］.公路，2013(07):1-4..

［4］史珺峰.新水泥混凝土路面结构设计可靠性分析［J］.上海公路，2013(04):7-10.