高速公路沥青路面使用性能评价及处治方案研究

1 引言

太原市南环高速公路是国道主干线北京至昆明高速公路(G5)在山西境内的重要组成部分，全长14.1 km，设计速度为120 km/h，路基宽度为28.5 m，设计标准轴载BZZ-100。全线均为沥青混凝土路面，路面结构为4 cm中粒式沥青混凝土(上面层)，5 cm粗粒式沥青混凝土(中面层)，6 cm粗粒式沥青混凝土(下面层)，20 cm水泥稳定碎石(基层)，33 cm二灰土(底基层)。

南环高速公路于1999年建成通车，至今已13年多时间，交通量以7.0%的平均速度递增，至2012年已增至43 954辆/日(标准小客车)，交通量快速增长，令南环高速现状交通压力越来越大。另外，重型货车和运煤车辆比例大，加速了路面结构的损坏，多个路段出现了龟裂、块状裂缝、横向裂缝、车辙、坑槽和修补等不良路面病害。这些问题不仅给高速公路的日常维护造成很大的压力，交通安全问题也越来越严重，局部路段已经出现了严重的堵车滞留现象，使公路运输效率和服务质量大大降低，对南环高速路面进行维修处置已迫在眉睫。

2 路面技术状况评定方法

2.1 数据采集方法

根据《公路技术状况评定标准》及《公路路基路面现场测试规程》，本项目采用多功能道路综合检测系统及自动化检测设备进行路面病害数据采集。

(1)路面破损状况检测

路面破损状况检测采用多功能道路综合检测系统，检测指标为路面破损率DR，检测数据以10 m为单位进行储存。

(2)路面平整度检测

路面平整度检测指标为国际平整度指数IRI值，与路面破损及车辙一并检测，检测结果为沿检测车道左右轮迹的2个IRI值，取其平均值作为该车道的评定值。检测数据以20 m为单位进行储存。

(3)路面车辙检测

路面车辙与路面破损及平整度一并检测，检测指标为车辙深度RD，检测数据以10 m为单位进行储存。

(4)路面抗滑性能检测

路面抗滑性能检测采用基于横向力系数的路面抗滑性能检测设备，检测指标为横向力系数SFC，检测数据以20 m为单位进行储存。

(5)路面结构强度检测

路面结构强度采用自动化检测设备，检测指标为路面结构强度系数SSI，检测数据以20 m为单位进行储存。

2.2 评定方法

根据《公路技术状况评定标准》，本项目评定指标包括：路面破损状况指数PCI、路面行驶质量指数RQI、路面车辙指数RDI、路面抗滑性能指数SRI、路面结构强度指数PSSI、路面使用性能指数PQI，其中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内容，各指数的评定标准见表1。

表1 公路技术状况评价标准

3 路面技术状况评定结果

3.1 路面损坏(PCI)

(1)通过对路面破损状况调查数据分析，南环高速上行方向PCI总体平均值79.32，按现行规范评价为中；南环高速下行方向PCI总体平均值75.85，按现行规范评价为中。

(2)南环高速上行方向，PCI总体评价优的为3.09 km，占调查里程的21.91%；总体评价良的为0.79 km，占调查里程的5.60%；总体评价中的为3.14 km，占调查里程的22.27%；总体评价次的为3.14 km，占调查里程的22.27%；总体评价差的为3.94 km，占调查里程的27.94%。

(3)南环高速下行方向，PCI总体评价优的为2.43 km，占调查里程的17.23%；总体评价良的为0.28 km，占调查里程的1.99%；总体评价中的为4.04 km，占调查里程的28.65%；总体评价次的为3.20 km，占调查里程的22.70%；总体评价差的为4.15 km，占调查里程的29.43%。

PCI分布情况见图1，图2。

图1 PCI评定结果分布图(上行)

图2 PCI评定结果分布图(下行)

3.2 路面平整度(RQI)

(1)通过对平整度检测数据分析，太原环城高速上行方向路面RQI总平均值为86.69，按现行规范评价为良；太原环城高速下行方向路面RQI总平均值为88.48，按现行规范评价为良。

(2)南环高速上行方向，RQI总体评价优的有5.46 m，占调查里程的38.72%；RQI总体评价良的有4.21 km，占调查里程的29.86%；RQI总体评价中的有3.17km，占调查里程的22.48%；RQI总体评价次的有0.94 km，占调查里程的6.67%；RQI总体评价差的有0.32 km，占调查里程的2.27%。

(3)南环高速下行方向，RQI总体评价优的有5.53 km，占调查里程的39.22%；RQI总体评价良的有3.75 km，占调查里程的26.62%；RQI总体评价中的有3.50 km，占调查里程的24.81%；RQI总体评价次的有0.91 km，占调查里程的6.47%；RQI总体评价差的有0.41 km，占调查里程的2.90%。RQI分布情况见图3，图4。

图3 RQI评定结果分布图(上行)

图4 RQI评定结果分布图(下行)

3.3 路面车辙(RDI)

(1)通过对车辙数据分析，南环高速公路上行路面车辙深度指数(RDI)平均值为86.9，按现行规范评价为良；下行路面车辙深度指数(RDI)平均值为87.5，按现行规范评价为良。

(2)南环高速上行方向， RDI总体评价全部为中以上，其中评价优的为6.66 km，占调查里程的47.26%，评价良的为5.89 km，占调查里程的41.79%；评价中的为1.54 km，占调查里程的10.95%。

(3)南环高速下行方向，RDI总体评价全部为中以上，其中评价优的为7.11 km，占调查里程的50.46%；评价良的为5.40 km，占调查里程的38.29%；评价中的为1.59 km，占调查里程的11.25%。RDI分布情况见图5，图6。

图5 RDI评定结果分布图(上行)

图6 RDI评定结果分布图(下行)

3.4 抗滑性能(SRI)

(1)通过对路面抗滑性能调查数据分析，南环高速上行方向路面SRI总体平均值88.94，按现行规范评价为良；太原环城高速下行方向路面SRI总体平均值88.69，按现行规范评价为良。

(2)南环高速上行方向，SRI总体评价全部为中以上，其中评价优的为8.79 km，占调查里程的62.35%；评价良的为4.18 km，占调查里程的29.64%；评价中的为1.13 km，占调查里程的8.01%。

(3)南环高速下行方向，SRI总体评价全部为中以上，其中评价优的为7.63 km，占调查里程的54.11%；评价良的为5.23 km，占调查里程的37.09%；评价中的为1.24 km，占调查里程的8.80%。SRI分布情况见图7，图8。

图7 SRI评定结果分布图(上行)

图8 SRI评定结果分布图(下行)

3.5 结构强度(PSSI)

(1)通过对路面结构强度调查数据分析，南环高速公路上行方向路面结构强度指数(PSSI)总平均值为81.59，按现行规范评价为良；太原环城高速公路下行方向路面结构强度指数(PSSI)总平均值为82.69，按现行规范评价为良。

(2)南环高速上行方向， PSSI总体评价全部为次以上，其中评价优的为3.00 km，占调查里程的21.28%；评价良的为7.93 km，占调查里程的56.23%；评价中的为1.82 km，占调查里程的12.93%，评价次的为1.35km，占调查里程的9.56%。

(3)南环高速下行方向， PSSI总体评价全部为次以上，其中评价优的为2.40 km，占调查里程的17.02%；评价良的为8.36 km，占调查里程的59.27%；评价中的为1.43 km，占调查里程的10.14%，评价次的为1.91 km，占调查里程的13.57%。

PSSI分布情况见图9，图10。

图9 PSSI评定结果分布图(上行)

图10 PSSI评定结果分布图(下行)

3.6 路面使用性能(PQI)评价

(1)根据PCI、RQI、RDI、SRI四个指标，计算得出路面使用性能指数PQI。南环高速公路上行方向，路面使用性能指数(PQI)总平均值为80.22，按现行规范评价为良；路面使用性能指数(PQI)总平均值为79.60，按现行规范评价为中。

(2)南环高速上行方向，PQI评价优的为5.14 km，占调查里程的36.48%；评价良的为3.26 km，占调查里程的23.14%；评价中的为2.71 km，占调查里程的19.23%；评价次的为1.47 km，占调查里程的10.46%；评价差的为1.51 km，占调查里程的10.69%。

(3)南环高速下行方向，PQI评价优的为4.89 km，占调查里程的34.70%；评价良的为2.93 km，占调查里程的20.79%；评价中的为3.18 km，占调查里程的22.52%；评价次的为1.48 km，占调查里程的10.53%；评价差的为1.62 km，占调查里程的11.46%。

PQI分布情况见图11，图12。

图11 PQI评定结果分布图(上行)

图12 PQI评定结果分布图(下行)

4 路面病害处治方案

4.1 路面病害处治对策

(1)当路面技术指标(主要指PCI、RQI、SFC或BPN、SSI)均处于良好状态时，应优先采取预防性养护措施，具体措施有：填缝、灌缝、雾封层、稀浆封层、微表处、薄层罩面、超薄磨耗层等。

(2)在满足强度要求的前提下，当路面损坏状况指数(PCI)或路面行驶质量指数(RQI)评价为优、良时，以日常养护为主，并对局部破损进行小修。

(3)在满足强度要求的前提下(路面的结构强度指数为中等以上)，当路面损坏状况指数(PCI)或行驶质量指数(RQI)评价为中及中以下时，应采取罩面工程。

(4)当强度不能满足要求时(路面的结构强度指数为中等以下)，应采取大修补强措施以提高其承载能力。

(5)路面的抗滑力不足(SFC<40)的路段，应采取加铺罩面等措施提高道路表面的抗滑能力。

借鉴北京市首都公路发展集团有限公司《运营管理养护手册》(养护篇)，高速公路沥青路面养护对策见图13、图14。

图13 高速公路养护对策决策图

4.2 路面病害处治方案

根据《公路养护技术规范》、《公路沥青路面设计规范》、《公路沥青路面施工技术规范》、山西省地方标准《公路改性沥青路面施工技术规范》的相关规定，结合南环高速公路路面性能评定结果及山西省气象特点，并借鉴北京市首都公路发展集团有限公司《运营管理养护手册》(养护篇)的高速公路养护管理经验，主要从结构修复、路面封水和改善表面功能三个方面来制定南环高速路面病害处治方案。

(1)对已损坏基层的路面采用铣刨已经破坏的面层，对基层进行修复，恢复其结构功能；

(2)对损坏面层的路面，仅对沥青面层进行维修；

(3)对于强度满足要求，只是表面功能弱化的路段采用微表处达到路面封水和恢复功能的目的。

①预防性养护方案

为防止水损害和恢复使用功能，对路面轻微纵裂、横裂路段，且PQI评价为良、优者，路面强度评价为优良者，对裂缝灌缝后采用1.0 cm厚的MS-3型微表处罩面方案。

图14 预防性养护对策决策图

同时为了保证路面维修处治后的美观及消除接缝的影响，对于多车道中只有一条车道路面进行维修处治的段落，在整幅车道的沥青面层上加铺1.0 cm的沥青微表处。

②路面破损维修处治方案

对于路面强度为优良，PQI评价为中、次、差的路段，将沥青面层的上面层或上、中面层铣刨后，重新铺筑5 cmAC-16C中粒式密级配SBS改性沥青混凝土上面层或5 cmAC-16C中粒式密级配SBS改性沥青混凝土上面层+6 cm(或7 cm)AC-20C中粒式密级配沥青混凝土下面层(掺0.3%的抗车辙剂、厂拌热再生)路面。

③桥面破损维修处治方案

a 桥面有破损，但铺装层没破坏的路段

铣刨原有沥青面层后重新铺设沥青面层，处理厚度为10 cm，新铺设的面层结构为1 cmMS-3型沥青微表处+9 cm AC-20C中粒式密级配SBS改性沥青混凝土。

b 桥面铺装层破坏路段

将桥梁原有的面层及铺装层铣刨后重铺路面，处理厚度为19 cm，路面结构为7 cm AC-20C中粒式密级配SBS改性沥青混凝土+12 cm C50钢纤维混凝土铺装层(内设一层φ10钢筋网)。

5 结束语

通过对南环高速公路上行、下行两个方向沥青路面病害的损坏规律和损坏程度进行分析、评定，提出针对不同病害损坏程度的处治方案，对高速公路的养护管理具有重要的参考意义。

[1] 交通部公路科学研究院.公路技术状况评定标准(JTG H20-2007)[S].北京:人民交通出版社,2007.

[2] 交通部公路科学研究院.公路路基路面现场测试规程(JTG E60-2008)[S].北京:人民交通出版社,2008.

[3] 浙江省公路管理局. 公路养护技术规范(JTG H10-2009)[S].北京:人民交通出版社,2009.

[4] 北京市首都公路发展集团有限公司.高速公路运营管理手册(养护篇)[M].北京:人民交通出版社, 2011.

[5] 中交公路规划设计院. 公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)[S].北京:人民交通出版社,2006.

[6] 交通部公路科学研究所.公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)[S].北京:人民交通出版社,2004.

[7] 山西省交通科学研究院.公路改性沥青路面施工技术规范(DB14/T160-2007)[S].太原,2007.

The Evaluation of performance and The Study of Treatment Scheme of Freeway Asphalt Pavement

YUN Yao-bin

(Shanxi Provincial Transport Planning &Survey Institute)

At present, China has entered the large-scale maintenance and management t times of the freeway. It is very important for the maintenance and management of freeway to rationally evaluate the pavement performance and formulate scientific maintain countermeasure. Taking the south speed around the city in Taiyuan for example, the law and the extent of pavement surface disease based on pavement performance evaluation indexes: PCI, RQI, RDI, SRI, PSSI, is studied and analyzed. And the maintenance treatment scheme of freeway asphalt pavement is proposed, what is a important reference for the maintenance decision of freeway.

Freeway; Asphalt Pavement; Pavement Diseases; treatment scheme

2015-04-15

韵耀斌(1972-)，男，山西清徐人，高级工程师，主要从事路线及路基路面工作。

U418.6