新疆G30吐小段沥青路面施工质量评价研究

李伟伟

【摘 要】在研究沥青路面施工质量对沥青路面性能影响的基础上，对施工质量过程评价指标进行了分析筛选，选择质量缺陷百分率PD作为质量评价指数的基础上，给出了指数形式的沥青路面施工质量评价模型，进行沥青路面寿命预估，指数模型预测寿命为17.98年。该模型的建立对后期沥青路面的质量评价具有重要的指导意义。

【关键词】沥青路面;质量评价;寿命预估

中图分类号： U416.217文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）24-0003-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.24.002

【Abstract】On the basis of studying the influence of asphalt pavement construction quality on asphalt pavement performance， the construction quality process evaluation index was analyzed and screened. Based on the quality defect percentage PD as the quality evaluation index， the exponential form of asphalt pavement construction was given. The quality evaluation model is used to estimate the life of asphalt pavement， and the life expectancy of the exponential model is 17.98 years. The establishment of this model has important guiding significance for the quality evaluation of asphalt pavement in the later stage.

【Key words】Asphalt pavement; Quality evaluation; Life expectancy

0 前言

在高寒地区沥青路面施工存在多种内在和外在因素共同影响着路面的施工质量，施工工艺及管控的程度在一定程度上直接决定着沥青路面的使用寿命。目前，在施工过程中也对相关技术参数作了具体要求，但是在进行质量评价时，由于地理环境差异导致影响因素较多，一方面增加了建立预测模型的难度，致使模型在现实中的应用误差较大，另一方面由于其他非人为可控因素很难与沥青路面施工质量建立起具体的量化模型。经过多年公路的发展表明，路面的现场空隙率对路面使用寿命影响较大，而且直接影响着路面的各种使用性能，使用不同的原材料及施工工艺将直接影响施工路面空隙率的大小。平整度的测量一般在沥青路面成型后检测，而路面面层厚度与压实度（空隙率） 指标在施工过程中实时检测，其检测结果及时反馈给技术中心进行施工过程中技术参数的调整依据。

通过分析施工过程中的路面层厚度、压实度（空隙率）及路面平整度与沥青路面使用性能之间关系，同时借鉴近年来国内外的经验，本文选择路面层厚度、压实度（空隙率）及路面平整度作为沥青路面评价的主要指标及作为预测新修路面使用寿命预估模型的关键指标。

1 质量评价指数的选择

PWL（Percent Within Limits）来源于美国交通工程学会（TRB），也称为规范限值内百分率，是检测值落在规范最低与最高限值内的几率，也就是落在最低与最高限值内的百分率。PWL法主要用过检测样本的平均值和标准偏差来估计总体落在标准规范限值之内的百分率。使用PWL法的前提条件是确保被抽的样本数据总体是服从正态分布。在研究中发现，工程检测数据大多都服从近似正态分布，其抽样结果从未出现双峰或歪斜较大的情况，因此，在实际工程中抽检不必担心数据的分布问题。

质量评价指数PD（Percent Defective）与PWL可以通过数学表达式PWL=100-PD进行相互转换。在对样本数据两边都有规范限值规范，一般选用PD作为质量评价指数，一般将低于规范限值PD和高于规范限值PD的值进行相加，通过这种方法计算的质量评价指数结果较为简单。PD和PWL的关系见图1所示。

2 质量评价模型的建立

从目前国内外的研究现状可以看出，大多数预估沥青路面施工质量模型多数是用在路面养护管理系统中的，主要预估旧路的路用性能进而指导养护决策，确定效果较佳的养护方案。如今，大多数研究学者都对新修道路进行寿命预估，但是都没有一个完整的数学模型使用与各种沥青路面。如国内外文献所述，现已有好多机构在对此难题进行攻关，由于需要考虑的因素较多，要得到实用的预测模型还需要多年的努力。结合吐鲁番项目的实际情況和数学原理，本文将建立一种可应用的临时数学模型。如上所述，本文选取路面平整度、路面空隙率和沥青面层厚度的质量缺陷率PD作为模型的具体输入，建立关键指标与沥青路面寿命之间的定量关系，进行预测沥青路面使用寿命。

2.1 选择合适的拒绝水平RQL

使用上述质量评价指数建立适合新疆高温寒冷地区的沥青路面使用寿命的关系模型，首先要依据当地特殊环境状况选择合适的最低验收标准，如果满足不了这种最低验收标准就拒绝验收该项目，进行重新施工。假设业主能接受的最大质量缺陷水平定义为RQL，如果一个项目的验收结果有一项检测结果高于最大质量缺陷水平，则该项目拒绝验收。一般采用主观的方法确定RQL，但是在实际的过程中要选择合适的拒绝水平也是有较大难度的。比如，如果将路面空隙率、路面平整度和路面厚度的RQL定义为PD≥75，其中任何一个不满足条件将拒绝验收，很显然这种方法存在一定的弊端，如下表1所示。

通过上表表明，情况3中的质量明显低于情况1的质量，但是结果表明，情况1施工得到了拒绝，情况3的施工质量却可以接受。因此这种判别原则存在一定的弊端。经过上述决策进行改进得到一种更合理的拒绝水平，如下表2所示。

2.2 路面评价预估模型建立

此模型寿命曲线呈“S”型，与实际路面使用过程中的寿命情况基本吻合。其次这个数学模型曲线具备一个最大值和一个趋近于零的值，十分符合公路使用寿命变化。然后，依据质量评价指标的历史调查数据求解数学模型中的相关参数，并将调查数据代入验证模型的准确度。对于吐鲁番地区热拌沥青路面预测模型选择空隙率、路面厚度和平整度作为质量评价指标。为了求解模型中参数我们列出一个示例数据矩阵，可接受质量水平必须满足表3中的数据矩阵，为了模型的准确度保证矩阵中数据真实性是前提。

根据项目区域历史调查资料（本文依据旧连霍高速吐鲁番境内路段检测数据），可以得到生成指数形式寿命数据矩阵。表4为吐鲁番区域高速公路的寿命矩阵。需要特别表明的是，该矩阵数据是经过多年监测及分析汇总得到的。

通过上述施工管理体系的指导，路面的空隙率稳4.2%，面层厚度为191mm，平整度为1.04mm。通过计算查表得知：PDV为9%，PDT为14%，PDS为4%。将数据代入指数预测模型公式（3），预估该路段使用寿命为17.98年。

3 结果与讨论

针对吐鲁番地区高温寒冷的特殊环境，结合影响沥青路面过程评价的基础上，将路面厚度、空隙率和路面平整度作为建立沥青路面使用寿命的关键指标。建立指数形式数学评价模型。通过历史观测数据指数形式的参数，反代入预测模型。对比分析得知：指数模型曲线呈“S”型，这种模型曲线的形态与路面使用关系都非常吻合，具备一个最大值和一个趋近于零的值。在预测路面使用寿命中模型的建立是关键，然而历史数据又在模型的建立中起着主导作用。因此，要长期的观测和收集数据来支持沥青路面寿命预估模型。

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