浅析横向力系数作为水泥路面交竣工验收阶段控制指标的必要性

李亚胜

（山西太旧高速公路管理有限责任公司，山西 太原 030006）

1 研究背景

在水泥路面设计、交竣工验收阶段，路面抗滑性能采用构造深度作为单一控制指标，但是在水泥路面施工过程中规定了横向力系数作为水泥路面铺筑质量检验标准及检测方法[《公路水泥混凝土路面施工技术细则》（JTG/T F30—2014）][1]，路面运营养护阶段，横向力系数作为评价水泥路面抗滑性能的指标[《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 073.1—2001）[2]、《公路养护技术规范》（JTG H10—2009）][3]，导致水泥路面抗滑性能设计、交竣工验收阶段与施工、后期运营脱节，为施工及后期运营带来一定的难度，何胜春等人的研究结果表明水泥混凝土路面质量验收中提出的单一指标构造深度（TD），已不能准确客观反映水泥路面的抗滑能力[4]。同时采用构造深度对水泥路面检测效率低下，尤其是竣工验收阶段，在通车的公路上检测构造深度，需封闭交通，所以研究横向力系数将作为水泥路面设计、交竣工验收的控制指标有着重要的意义。

2 检测设备（Mu-meter系统）介绍

横向力系数测试系统能够充分模拟雨天最不利条件下路面行车的安全性，可以有效反应路面的抗滑能力，在沥青路面施工过程控制、交竣工验收、路面抗滑性能评价中发挥着不可替代的作用，国内使用最多的横向力系数测试系统为MK-6双轮式横向力系数测试系统（Mu-Meter系统），见图1，目前市场占有量在100台以上，且呈逐渐增加的趋势。双轮式横向力系数测试系统是由一辆装有电测设备的三轮小拖车和供水系统所组成的,配备了便携式的触摸屏电脑；横向力系数测试系统可以对水泥、沥青路面抗滑性能进行快速检测，测试过程中测试轮与路面纵向呈15°，采样间隔为5 m，检测速度在50 km/h左右。

图1 MK-6双轮式横向力系数测试系统

3 试验设计及分析

某高速公路有隧道2座（简称隧道A、隧道B），路面结构为20 cm厚素混凝土基层+30 cm厚水泥混凝土面层，表面纵向刻槽，依据《关于印发公路工程竣（交）工验收办法实施细则的通知》（交公路发[2010]第65号）[5]，构造深度交工验收检测结果见表1，现场检测见图2。

表1 构造深度检测结果

图2 构造深度现场检测图示

由上述检测结果可知，隧道A、隧道B水泥路面构造深度均有1处不满足设计要求，但不影响整体的交工验收检测。

选取上述两处为研究路段（命名为隧道A-1、隧道B-1），各选相邻1 km长度为比对路段（隧道A-2、隧道B-2），研究路段与比对路段统称为试验路段，分别进行构造深度和横向力系数试验，采用MK-6双轮式横向力系数测试系统对其抗滑性能进行检测，输出结果为Mu-meter测值，SFC通过换算关系SFC=123.6×（Mu-meter测值）-4.16得到，以1 km为基本分析评价单位，计算每段的SFC代表值，SFC代表值计算如式（1）：

式中：SFCr为代表值；SFC为平均值；S为标准差；n为检测点数；ta为分布表中随测点数和保证率（或置信度a）而变的系数，可通过查《公路工程质量检验评定标准》（第一册 土建工程）（JTG F80/1—2004）[6]表B得到。采用的保证率高速公路、一级公路为95%，其他公路为90%。

各试验段构造深度及横向力系数检测结果如表2。

表2 试验路段检测结果

由上述试验结果可以得知，虽然隧道B构造深度设计值大于隧道A构造深度设计值，但是横向力系数检测结果隧道A与隧道B区别不大；试验段隧道A-1、隧道B-1构造深度不满足设计要求，明显小于试验段隧道A-2、隧道B-2，但是横向力系数检测结果隧道B-1甚至大于隧道B-2。由此可见，水泥路面设计构造深度只与刻槽有关，设计构造深度大的路段横向力系数不一定大，实测构造深度大的路段横向力系数也不一定大，横向力系数与构造深度没有直接的关系。

为了进一步研究构造深度与横向力系数间的关系，在高速公路交工验收通车运营后，每隔6个月分别对上述试验段（隧道A-1、隧道A-2、隧道B-1、隧道B-2）进行跟踪检测，至竣工验收共检测5次（含交、竣工验收检测），检测结果见表3、表4，试验段构造深度及横向力系数衰变规律见图3、图4。

表3 试验路段构造深度跟踪检测结果 mm

表4 试验路段横向力系数（SFC）跟踪检测结果

图3 试验段构造深度跟踪检测结果

图4 试验段横向力系数跟踪检测结果

依据《公路工程质量检测评定标准》（JTG F80/1—2004）[6]，水泥路面竣工验收阶段以单一构造深度作为抗滑性能控制指标，由表3、表4得知，竣工验收检测隧道A-1、隧道A-2、隧道B-1、隧道B-2构造深度均不满足要求，相应的分部工程判定为不合格工程，但是依据《公路养护技术规范》（JTG H10—2009）[3]、《公路技术状况评定标准》（JTG H20—2007）[7]，试验段抗滑性能评价等级均为“优良”，并不需要作相应处治，可见将构造深度作为单一评价指标并不合理。

根据图3可以得知，构造深度在通车1年时间内急剧下降，隧道A-1构造深度1年内的下降量占交竣工验收期间构造深度总体下降量的89.5%、隧道A-2构造深度下降量占总体下降量的81.1%，隧道B-1的下降量占总体下降量的104.2%、隧道B-2的下降量占总体下降量的75.5%，构造深度1年内的平均下降量占总体下降量的87.6%，其中隧道B-1的下降量占总体下降量的104.2%，是由于该段路在运营期间曾经发生过油罐车漏油事件，对路面进行过清洗，使得路面构造深度有所提升；在不考虑隧道B-1的情况下，路面构造深度1年内的平均下降量占总体下降量的82.0%，可见，构造深度的衰减主要发生在通车1年时间内，其主要原因是运输车辆粉尘污染导致路面刻槽填充。

根据图4可以得知，路面横向力系数在通车后基本保持线性下降，隧道A-1横向力系数在通车1年后的下降量占交竣工验收期间横向力系数总体下降量的47.8%；隧道A-2横向力系数下降量占总体下降量的47.8%；隧道B-1横向力系数下降量占总体下降量的56.5%；隧道B-2横向力系数下降量占总体下降量的34.8%。隧道A-1、隧道A-2、隧道B-2下降量均未超过50%，隧道B-1横向力系数下降量略微超过整体下降量的50%，横向力系数下降量占总体下降量的46.7%，可见在通车运营阶段，保持原有路面结构不变的情况下，水泥路面构造深度与路面横向力系数没有直接关系。

通过上述分析可以得知，通车运营阶段水泥路面由于粉尘等杂物对刻槽的填充，构造深度在通车1年时间内急剧衰减，路面构造深度1年内的平均下降量占总体下降量的82.0%；水泥路面横向力系数衰减呈线性趋势，1年内的平均下降量占总体下降量的46.7%；保持原有路面结构不变的情况下，水泥路面构造深度与路面横向力系数没有直接关系；竣工验收阶段路面构造深度不满足要求，但是路面抗滑性能评价等级仍为“优良”，所以不应将构造深度作为水泥路面抗滑性能评定的唯一标准，而应在交竣工验收阶段采用横向力系数作为判定路面抗滑性能合格与否的标准。

4 结论

将两段交工验收阶段构造深度不合格的隧道水泥路面作为研究路段，相邻路段（长度为1 km）为比对路段，采用构造深度和横向力系数两种不同的抗滑性能表征指标，在交竣工验收期间进行5次跟踪检测（含交竣工验收检测），分析不同路段构造深度与横向力系数的衰变规律，得出以下结论：

a）水泥路面设计构造深度只与刻槽有关，设计构造深度大的路段横向力系数不一定大，实测构造深度大的路段横向力系数也不一定大，横向力系数与构造深度没有直接的关系。

b）通车运营阶段水泥路面由于粉尘等杂物对刻槽的填充，构造深度衰减主要发生在通车1年时间内，路面构造深度1年内的平均下降量占总体下降量的82.0%。

c）通车运营阶段水泥路面横向力系数衰减呈线性趋势，水泥路面横向力系数1年内的平均下降量占总体下降量的46.7%。

d）通车运营阶段，保持原有路面结构不变的情况下，水泥路面构造深度与路面横向力系数没有直接关系。

e）竣工验收阶段路面构造深度不满足要求，但是路面抗滑性能评价等级仍为“优良”，所以不应将构造深度作为水泥路面抗滑性能评定的唯一标准，而应在交竣工验收阶段采用横向力系数作为判定路面抗滑性能合格与否的标准。