现有路面养护工作分析研究及建议对策

樊鹏程

摘 要：通过查阅有关资料和养护工作现场观察，再在已有的研究基础上提出了一些路面养护工作的问题与对应建议。路面养护工作中不可忽视交通量轴载准确调查与路面性能客观评价，预防性养护工作的应用开展。可为有关部门开展养护工作规避一些不必要的错误和资金投入损失。在路面技术指标状况调查、路面养护系统决策等方面具有一定的指导性意义。

关键词：路面养护；交通调查分析；轴载谱；预防性养护

引言

据最新统计公报，目前我国各类公路里程已经上升至457.73万km，其中高速公路里程达13万km，交通建设取得巨大成就。养护工作亦愈发艰巨，当前的养护工作还是尚且不能僭越路面结构层来对路基开展养护，正因如此，管理系统内资金合理投入至路面的养护和改建工作，作出正确决策发挥最佳效益，无疑显得十分重要。

1 针对养护路段的准确调研

1.1 路面结构受力特性

多变的机械运动便对应着路面多变的受力状态。依据路面结构的受力特性对养护路段应当有如下的划分：直接修筑于自然土质路基上的路面构筑物；铺装层作为路面直接承载结构，与调平层、桥面板共同组成桥梁上部结构，挠曲时其受振动惯性力较大；隧道中免于自然气候侵蚀破坏且多设在仰拱之上的路面部分。这三大类的路面结构的受力类型中，水平力、振动力、土压力、真空吸力等的来源量值比重差异明显。

1.2 明确养护路段路面等级及几何特性等

当前我国将公路等级划分为高速、一至四级、等外路，城市道路又可划分为主干路、快速路、次干路、支路；路面承受车辆荷载的等级、路面的养护需要、对应养护方能提供的资金亦逐级递减的。但高前期投资换来的是使用性能缓降与养护工作的减少。

而平纵线形则有圆曲线、缓和曲线、凹凸竖曲线；横断面为横向超高，在路面相交的特殊路段交叉口、分/汇流段等，车辆的运行状态会发生转变，路面与车胎的作用分别主要表现为承载变化的横竖向冲击力，提供离心力力矢分量连续动态变化，对沥青路面则考验粗集料嵌挤作用与沥青黏附作用，水泥混凝土路面则为砼的抗弯拉强度，不满足时易出现车辙、纵横裂缝等病害。

考虑运行状态是因车辆荷载对路面的作用表现为瞬时性，一般任一点的直接受荷时间在0.01s-0.10s，且依AASHTO的研究不同线型下运行状态中运行速度增加实则延缓集料颗粒应力传递，促使了路面结构的刚度相对提高，有效削减路面变形可達20-40%。

2 道路养护工作与交通调查需紧密结合

任何道路均会从临近路网吸收转移交通流，进而促使道路损伤发展，故对受载路段的交通流分析尤为重要。其中主要是交通特征参数与轴载谱的调查研究。尽管道路设计阶段中有相应交通调查资料作为预估，但或与实际相去较大，仍需基于交通调查得到实测数据作比对修正。

2.1 交通量

交通量是指一定时段内各类车辆通过道路横断面的数量，通常采用人工计数法或机械计数法设点设站获取，考虑车流时间分布特性，养护工作中可选采用年平均交通量AADT等，最终求和得到累计设计年限交通量。

应用时交通量统计应区分于不同种类的轴载类型，多车道渠化交通路段还应分车道方向记录（或取相关车道系数η），实际工作不可换算为当量交通量；且实际设计年限的交通量年平均增长率γ也并非定值，一般会随着沿线经济发展而增大而后下降，最终稳定，在选取设计值时需综合当地区域发展水平和规划、临近道路的γ、对交通流吸引效果考虑选取。

2.2 轴载组成及换算分析

轴载谱结合交通量，更能综合全面反映不同等级的轴载组成给路面结构造成的损伤程度。我国现行规范标准为BZZ-100双轮单轴组P=100kN，其他等级轴载依弯沉值和拉应力进行换算，求累计当量轴载作用次数，经交通调查[2]可列表如下：

N=

式中：N为标准轴载的当量作用次数（次/天）；ni为各种被换算汽车的作用次数（次/天）；P为标准轴载（kN）；Pi为各种被换算车型轴载（kN）；C1为轴数系数，取值参见规范[1]；C2为轮组系数，双轮组为1，单轮组6.4；K为被换算车型的轴载级别。

表1中轴载谱特征值P和β的计算原理可参见文献[2]，二者确定每类车型的各种轴载在不同轴重区间的量值分布比重，更全面准确反映实际交通轴载水平。取代表车型的轴载值后再结合交通量便可计算出各轴载的累计当量作用次数。

全面考虑承受轴载对路面损坏，需进行分析换算结果。某种车型的交通量和轴载、轮轴比也偏大，面层下应力扩散交叉叠加，必然会在累计当量轴次占较大比重，其对路面作用最为严重，必要时对此类轴载车可采取交通管制等措施。分上下行须利用货车的满载系数、观测站点分布情况进行换算结果修正；而高等级路面渠化特征明显、轮迹横向分布固定时，对某一车道则应计入车道系数折减，并且此时轴载的空间分布差异也将明显扩大，外、内侧车道的病害发展速度差异明显。

路面养护是长期和重复性过程，以上的交通调查和轴载分布调查需要不定期开展，减小离散性。除非设计年限内车辆轴载分布长期不变，否则不可将交通量增长率与当量标准轴次增长率等同，且近来大型载货车增长加快和超载现象严重，两者不宜采用同值参数计算。

3 路面技术状况调查与状况评价

3.1 技术状况、调查状况评价简述

路面养护工作也依赖建立合适使用性能预测模型，这对养护的周期和养护措施确定有重要意义。

路面使用性能指标具体有PCI-路面损害状况数；RQI-路面平整度；RDI-路面车辙深度指数；SRI-路面抗滑性能指数；PSSI-路面结构强度指数。各类指标数据的获取方法与所需仪器可参阅有关资料，须按照规程流程化获取记录数据，且符合《公路技术状况评定指标》（JTG H20-2007）的相关规定。

3.2 相关分析建议

（1）最终目的是建立路面使用性能预测模型，调查的频率需远大于规范所定，建议选取的周期值应酌情取小，但过小会带来投入费用的迅速增长，另一方面则更导致同一区段下重复检测数据相差甚微，经过回归得到性能衰减模型的参数误差增大，置信水平下降。

（2）所使用的调查方法可分为人工检测手段和模数识别技术等的自动化检测手段，视情况采用。又鉴于目前存在低等级公路缺乏使用需求检测设备闲置时间长，大交通量线路引入设备缺乏必要保养维护，现场人员做二次调查保证检测结果的总偏差在容许范围内[4]。

（3）在现场不同设备得到结果做好数据相关性分析，一般需进行多次测量，以RQI的测量为例，实际测量得到IRI，假定其服从正态分布的样本（IRI1 IRI2 IRI3 IRI4 ... IRIn），均值为A，方差为？滓'2，总体的方差以无偏估计？滓2代替，结合上侧分位数t？琢/2（n-1）得到RQI的代表值。利用的计算式如下从略，如表2。

（4）PCI和各性能指标有允许最低限值，这是对路面抵抗病害发展的最基本保证，也是公路使用者和养护的价值体现；PSSI尽管没有计入到路面使用性能指数计算，但不容忽视。优先选择测量代表回弹弯沉值CC进行计算直接取样测量因边界条件改变，应力无法扩散，较实际路面受力状态下偏差大。还需采集弯沉盆曲线的曲率，是路面结构层抵抗车辆重复作用破坏的综合能力反映[5]。

4 重视预防性养护与方案选择

4.1 相关技术措施简述

针对沥青路面多采用路表罩面、乳化沥青封层技术、微表处喷层技术等；对刚性大的水泥砼路面的措施方案多为功能性加铺，具体分为铣刨罩面、增设传力杆、错台磨平处治等。

4.2 相关分析建议

结合有关预防性养护技术、路面性能预测模型来选择更优路面养护方案显然对养护更有意义。一要确定预防性最佳养护时机；鉴于不少路段在服役期内得到过多次养护，有时在维修期间内还进行了交通管制、自然因素作用等，道路的实际预防性养护时间多提前于最佳养护时机，为修正可用基于数据包络分析（DEA）[6]一体优化模型，最优为输入指标最小值和输出指标最大值的组合[5]。切合实际的经济效益分析；需要利用生命周期分析法LCCA[4]，决策有较高的效益费用比BCR。实际运用还应注重结合实际约束条件，保证模型的鲁棒性。

5 结束语

路面养护工作是自路面服役开始就应该重视启动的任务。它涉及到的方面广、影响因素多。从交通调查、性能评价到模型建立绩效分析的每一项工作环环相扣，应时效科学地完成。现阶段既要加大（预）养护与研究的投入，针对养护工作的政策管理也亟待完善。

参考文献

[1]謝旭华，肖华，宋磊.地方公路交通量调查数据的分析与应用[M].济南：山东交通科技出版社，2011.

[2]赵鸿铎.实测轴载谱道路当量轴载换算系数的确定[J].中国公路学报，2004（4）：1-6.

[3]曾维樵.基于轴载谱的路面结构性能[J].沈阳大学学报（自然科学版），2015.

[4]刘朝辉.路面养护管理与维修技术[M].北京：人民交通出版社，2014.

[5]王韶松.广东省公路水泥混凝土路面养护维修方式和效果的调查研究[D].广州：华南理工大学，2016.

[6]王朝辉，王丽君.基于时段的沥青路面预防性养护时机与对策一体优化研究[J].中国公路学报，2010，23（5）：28-32.