水泥路面预防性养护最佳时机确定的研究

刘玉磊

(哈尔滨铁道职业技术学院)

路面预防性养护的原理就是在恰当的时机采用恰当的措施对适合的路面进行的养护，使路面能继续保持好的行驶状况。恰当的时机指的就是对路面采取预防性养护的最经济、合理、恰当的时间段，这个“恰当时间段”的选择对路面的预防性养护至关重要。选择时间早了，路面还没有破坏，起不到预防作用;选择时间晚了，路面已经破坏，养护性维修已经改善不了路面行驶状况。所以，只有在这个“恰当时间段”内采用预防性养护才能充分发挥，路面行驶状况也将能得到最大程度上的改善，获得的经济效益、社会效益也是最佳，简单说就是在最佳的时机养护得到最佳的效果。

目前，确定预防性养护最佳时机的方法有下列几种:破损指数—行驶质量指数法、基于时间或路况的方法、决策树或决策矩阵法、排序法、效益费用评估法、生命周期费用评估法等。通过查阅相关资料，介绍三种目前应用较多且比较简单的确定最佳养护时机的方法:破损指数—行驶质量指数法;路面状况指数—国际平整度指数法、路面状况指数法。

1 行驶质量指数与破损指数

1.1 行驶质量指数

道路的基本功能就是为人们的出行提供方便，为车辆行驶提供快捷、舒适、安全的环境。路面的行驶质量就是反映道路为人们提供这些服务一种能力。研究表明，平整度是影响路面行驶质量的主要因素，目前可作为平整度度量指标的主要有:现时服务能力等级PSR;断面指数PI;国际平整度指数IRI;行驶质量指数RQI。

我国现行的公路水泥路面养护规范是采用RQI 进行评定的，评定是以10 分制来表示的。路面的行驶质量指数RQI 与路面平整度指数IRI 之间的关系应由专家及专业技术人员组成评定小组，在通过调查，现场进行评定建立，也可参照公式(1)确定行驶质量指数。

行驶质量指数分五级，各个等级的指标如表1。

表1 分级表

1.2 破损指数

道路为车辆提供使用功能主要表现在路面为车辆提供使用功能，而由于车辆荷载、雨雪影响会导致路面出现的各种形式的破坏，对于水泥路面来讲，主要的病害有破碎版、裂缝、错台、接缝破损、板角断裂等形式。为了了解路面的破坏情况，提出合适的处理方案。破损指数DI 是反应路面破损状况的一个比较重要的指标。DI 的确定主要是以专业技术人员现场对路面进行调查的实际破损状况调查为基础的。专业人员要在现场详细的调查路面的破损情况，并且要详细的记录路面破损的类型、严重程度及范围等，在根据现行养护规范中对路面破损情况的规定，判断不同病害类型的指定破损值DP，再根据DP 计算破损指数DI。

目前我国规范上采用的DI 计算公式(2)

式中:i、j 为路面的病害类型及其轻重程度;n 为路面各种病害的总数;mi为第i 种病害的轻重程度及等级;DPij为第i 种病害的j 种轻重程度的扣分值;Wij为修正系数。

2 最佳预防性养护时间的确定

2.1 破损指数—形式质量指数法

Doseung Lee，Karim Chatti，Gilbert Y Baladi 通过对大量项目的实际调查研究和分析，得出了道路的路面不平整路段的破损原因主要是由动荷载导致的，以805 m 为单位路段长度，为动荷载导致的破损类型分配破损值DP，然后在采用回归分析数学建模，建立破损指数DI 和动荷载导致的破损DP与行驶质量指数RQI 之间的关系。式(3)

当考虑动荷载和非动荷载共同作用时导致的破坏时用破损指数DI 表示，仅考虑动荷载破坏时用DP 表示。a、b、c是回归系数。

式(3)所建立的数学模型的形式比较简单，并且能够很好地解决目前刚性路面及各种复合路面的预防性养护的最佳时机确定问题，这种方法可以称为破损指数—行驶质量指数法。3－1 式模型虽然比较简单，但由于其中参数比较多，所以计算起来不是特别方便。

2.2 路面状况指数—国际平整度指数法

周文献通过对21 个比较典型的水泥混凝土路面的平整度、破坏情况进行调查分析后，回归建立了路面状况指数PCI 与国际平整度指数IRI 之的关系。式(4)

与破损指数—行驶质量指数法相比，上式所列的数学模型同样也比较为简单，也能够确定水泥混凝土路面的预防性养护最佳时机，这种方法被称之为路面状况指数－国际平整度指数法。该方法建立的数学模型参数较少，而且每个参数的具体意义比较明确，很明确的反应了路面状况指数PCI 与平整度指数IRI 之间的关系。

2.3 路面状况指数法

目前我国规范上给出的方法是路面状况指数法。依据路段的实际病害调查情况按照公式(5)

路面破损状况分五个等级。见表2。

表2 路面破损状况分五个等级

这种方法简单直观，是目前养护设计中提供维修方案的一种比较比较常用的方法，根据不同的评定等级来确定维修方案。

综上所述，介绍三种比较简单的确定水泥路面最佳养护时间的方法，不管哪种方法确定水泥路面的最佳养护时间，都应当对路面的行驶质量及路面的破损状况作出尽可能准确的调查，在通过选择恰当的模型后，能对水泥路面作出一个准确的评价，从而能够准确的确定水泥路面的最佳养护时间。

［1］彭海林.基于水泥路面使用性能指标的预防性养护时机研究［D］.2008:39－40.

［2］水泥路面养护技术规范(JTJ 073.1－2001)［S］.