基于路面使用性能的养护对策研究

高文武

(广东省公路工程质量监测中心,广东广州 510500)

基于路面使用性能的养护对策研究

高文武

(广东省公路工程质量监测中心,广东广州 510500)

本文从路面使用性能包含的各分项指标入手,详细讲解了各指标的计算方法。结合现有规范和技术标准,提出了系统的基于路面使用性能的养护评价标准。最后通过工程实例阐述该标准在道路养护中的应用。

路面使用性能 维修方法 养护评价标准

This paper explains detailedly the calculation method of each index belonged to pavement performance.Combines with the existing norms and technical standards,proposes the maintenance evaluation standard based on pavement performance.Finally,this paper elaborates application of the standard in road maintenance through engineering examples.

Pavement Performance;Maintenance Method;Maintenance Evaluation Standard

1 引言

路面是道路工程的主要工程结构物，在行车荷载和外界环境因素作用下，路面的使用性能逐渐衰减，当路面损坏到一定程度时，会严重影响车辆的行驶质量，为了能给道路使用者创造一个舒适快捷的行车环境，养护决策者需要不断加大对养护资金的投入，及时进行路面的大、中修养护。对公路管理部门而言，不单是要对局部出现病害的部位进行及时维修，更重要的是如何根据路面的使用性能下降的趋势有针对性地采取经济合理的养护策略。本文就此进行初步的理论探讨和实例分析。

公路在进行养护时，首先把需要养护的道路划分为不同的路段，然后对各路段的损坏状况进行评价，通过评价确定各路段损坏的严重程度，并对其进行排序，根据排序结果就可以提出路段养护对策的方案。

2 路面使用性能概述

沥青路面使用性能评价包含路面损坏、平整度、车辙、抗滑性能和结构强度五项技术内容。其中，路面结构强度为抽样评定指标，单独计算与评定，评定范围根据路面大中修养护需求、路基的地质条件等自行确定。水泥混凝土路面使用性能评价包含路面损坏、平整度和抗滑性能三项技术内容；砂石路面使用性能评价只包含路面损坏一项技术内容。各项具体指标分析如下：

2.1 路面结构承载能力(PSSI)

式中：

SSI——路面结构强度系数，为路面设计弯沉与实测代表弯沉之比；ld——路面设计弯沉(mm)；l0——实测设计弯沉(mm)；a0——模型参数，采用15.71；a1——模型参数，采用-5.19。

2.2 路面破损状况(PCI)

路面损坏状况采用PCI指标进行评价，PCI被定义为路面综合破损率(DR)的函数，具体计算方法如下：

式中：

DR——路面破损率，%；D——路面折合破损面积之和，m2；A——路面实际调查的总面积，m2；Aij——第i类损坏、第j类严重程度的实际破损面积，m2；Wij——第i类损坏、第j类严重程度的破损权重系数，按标准取值；a0——模型参数，沥青路面a0=15.00，水泥路面a0=10.66；a1——模型参数，沥青路面a1=0.412，水泥路面a1=0.461。(图1)

2.3 路面行驶质量(RQI)

平整度反映了路面行驶质量，它直接影响用户费用，是路面破坏的潜在因素。在决定罩面厚度时，应考虑路面的平整度。平整度越差，罩面厚度应越大。路面行驶质量采用RQI指标进行评价，路面平整度是影响行驶质量的一项重要因素，因此RQI指标被定义为路面平整度的函数，具体计算方法如下：

式中：

IRI——国际平整度指数，m/km；a0——模型参数，高速公路和一级公路采用0.026，其他等级公路采用0.0185；a1——模型参数，高速公路和一级公路采用0.65，其他等级公路采用0.58。(图2)

2.4 路面车辙深度指数(RDI)

车辙是沥青混凝土路面永久变形的累计。研究表明，当车辙大于7.6mm时汽车前轮转向性能降低、车辆横向颠簸，当车辙大于15mm时对行车安全性有显著影响。许多国家在制订养护策略时将车辙作为重要的控制指标，在我国的《公路技术状况评定标准》(JTG H20-2007)中也对车辙有一定的要求。具体按下式计算：

式中：

RD——车辙深度，mm；RDa——车辙深度参数，采用20mm；RDb——车辙深度限值，采用35mm；a0——模型参数，采用2.0；a1——模型参数，采用4.0。

2.5 路面抗滑(SRI)

路面抗滑能力是影响行车安全的重要因素，抗滑能力的大小决定路面是否需要加铺抗滑表层。路面抗滑性能用路面抗滑性能指数

(SRI)评价，具体计算方法如下：

式中：

SRI——横向力系数；SRImin——标定参数，采用35.0；a0——模型参数，采用28.6；a1——模型参数，采用-0.105。

3 路面维修养护对策

在实际道路养护中，当路面使用性能降低到一定程度或者低于某一标准就要考虑对其进行某种方式的养护，以提高路面的使用性能。养护标准的高低影响路面的处治时机，也同时影响着养护的里程和费用。高的养护标准将使得路面超前处治，路面的使用性能将会维持在一个比较高的水平。反之，路面使用周期增长，平均性能降低。养护时间与养护标准密切相关。目前《公路养护技术规范》(JTJ-96)的养护标准是通过普通公路的大量调查总结得到的，主要适用于

普通公路。然而我国高速公路普遍采用沥青混凝土面层，稳定材料的半刚性基层，决定它和普通公路的养护标准有很大的不同，我国目前还没有针对高速公路养护的指导性规范。高速公路沥青路面养护维修对策的选择主要根据路面使用性能、交通量大小、分项路况评价和道路在路网中的地位，并结合专家经验和政策因素等综合确定。分项路况评价包括路面破损状况、行驶质量、路面强度、车辙深度和抗滑性能等方面。

表1 PQI分项指标计算权重

表2 路面技术状况评价等级和评价标准

表3 公路技术状况等级及路面类型构成

表4 路面使用性能指数(PQI)分项指标统计表

表5 主要次差路段统计表

图1 路面损坏状况评价模型(PCI)

图2 路面行驶质量评价模型(RQI)

图3 路面使用性能指数(PQI)统计图

图4 上行K3403+990处路面破损图

图5 下行K3408+963处路面破损图

3.1 评价指标标准

要决定采用何种养护维修方法，首先应对路面性能检测的结果进行综合判断。综合判断可用路面综合评价指数PQI作为评价指标，建立各种评价标准的权重关系。

路面综合使用性能采用PQI指标来表征，计算方法如下：

式中根据上述各项指标的评定结果，将路面技术状况划分为优、良、中、次、差五个等级，相关评价标准以及检测和评价指标之间的对应关系如表2所示。

3.2 养护维修方法

(1)一般性养护；对于各项评价指标的值都在优，或各评价指标大多在优个别在良的高速公路，常采用一般性养护。一般性养护主要是对局部出现的小面积病害进行维修，如对裂缝进行灌缝、对小坑槽进行修补、对局部的拥包进行铲除、对桥头跳车部位进行修补等。(2)预防性养护；各项评价指标的值都在良或个别指标在中时(路面强度指数PSSI最少为良)，采用该法进行养护。常用预防性养护方法有稀浆封层、微表处、薄层(超薄层)罩面等。预防性养护不但能显著延长高速公路沥青混凝土路面的使用寿命，减少养护维修费用，而且对维修期间正常交通的干扰相对较小，是一种非常值得推荐的养护维修方法。(3)中修；当大多数评价指标的值在中，个别指标还处在次，而且路面强度下降较大时就要考虑对路面进行中修。此时，路面基层的强度仍然能满足通行需求，只是对面层中的某些层面进行铣刨、补强。中修不但费用较高，而且维修期间对交通的干扰也较大。(4)大修；大多数评价指标的值在中以下，而且路面强度指数PSSI处在次或差时就要考虑进行大修。大修不但要对面层全部铣刨，而且对基层全部或者部分也要进行铣刨翻新。大修不但耗资巨大、工作量大，而且维修期间对交通的干扰也较大。

4 工程实例分析

以广东省境内某条国道现场检测数据为背景进行基于路面使用性能的养护分析。

4.1 工程概况

起于茂名市信宜市朱砂镇(K3331+000)，终点位于湛江市徐闻县海安镇(K3669+329)，里程长度为338.329km。(表3)

由上表知，该国道主要为水泥路面，路面使用性能分析重点为PQI、PCI、RQI三项指数。

由于本次检测未包括路面抗滑性能(SRI)的检测，在进行路面使用性能指数(PQI)的计算各路段统一采用假设值SRI=91.5。

4.2 路面使用性能指数PQI总体评价

根据《公路技术状况评定标准》(JTG H20-2007)，对该国道的路面技术状况进行了评定，其路面使用性能指数PQI平均值为83，处于“良”等水平，优良路率为64.65%，次差路率为15.99%。如图3，表4所示。

根据前面提到的养护维修方法的选择，全线60%以上的路段PQI、PCI指数为优良，只要选择一般性和预防性养护即可，下面着重统计分析次差路段，并提出养护建议。根据路面技术状况评定数据，将使用性能指数PQI或路面破损指数PCI评价主要为“次、差”的路段进行桩号合并，连续路段长度大于5公里的次差路段如表5所列，个别典型次差路段的前方图像详见图4、图5。

从检评结果可以看出，该国道路面使用性能指数PQI均值为83.0，达到良等水平，全线总体情况一般。对于水泥混凝土路面，为使水泥混凝土达到良好的使用状态，路面的养护必须是预防性、主动性、超前性和周期性的。只有充足的投入和采取行之有效的主动养护措施，方能使混凝土路面的诸多优点得以充分发挥。

通过前方图像及现场检测知，上述次差路段路面主要病害：横纵缝密布(断板)，坑槽，坑洞较多，局部有沉陷，部分混凝土板局部或全部破碎。建议对上述次差路段采取大中修路面改善措施，并加强其他路段的日常养护，对较为严重的路面裂缝及时采取灌缝措施，对坑槽、坑洞、沉陷和混凝土板破碎等其他病害及时采取铲除重新修补等措施。

5 结语

检测数据的有效准确是养护对策的前提，这要求各养护管理单位定期对路面进行系统检测，及时跟踪路面的使用状况。在对高速公路沥青混凝土路面进行评价时车辙也是一个重要的指标，特别对南方高温多雨地区应作为一个基本参数进行检测。

养护对策是一个综合的系统过程，伴随检测手段的更新，养护对策体系的建立也势在必行，这就需要对路网进行长期跟踪检测，对大量数据进行分析总结，建立起适应不同地方的公路管理系统。

[1]JTJ 073.1-2001公路水泥混凝土路面养护技术规范[S].

[2]JTJ H20-2007公路技术状况评定标准[S].

[3]姚祖康.路面管理系统[M].北京:人民交通出版社,1992.

[4]潘玉利.路面管理系统原理[M].北京:人民交通出版社,1998.