高速公路路面基于检测数据的养护方案模型构建浅析

2020-06-18 07:49王林芳何倩超
黑龙江交通科技 2020年6期
关键词:车辙平整度预防性

王林芳,何倩超

(贵州高速公路集团有限公司,贵州 贵阳 550014)

0 引 言

目前,我国高速公路通车里程已超过13万km,且高速公路已逐渐由“建养并重”转为“养护为重”的发展阶段,高速公路的养护日益受到重视,而养护方案决定了高速公路的养护成本及使用寿命,合理的养护方案能够有效利用养护资金,提高路面的使用性能,实现高速公路的绿色发展。基于此,本文结合对路线的检测数据,以各指标的检测结果为基础数据,结合相关规范、历年检测数据、历史养护方案及效果、路面交通量、气候环境及现场施工经验等因素进行分析,构建针对高速公路路面的养护方案模型。以更为充分挖掘、利用各路线的检测基础数据,提出更为合理的养护建议方案,为管养单位后期养护提供有力技术支撑。

路面检测指标包括路面结构强度(PSSI)、路面损坏状况(PCI)、路面平整度(RQI)、路面车辙(RDI)、路面抗滑性能(SRI),路面性能指数(PQI)由PCI、RQI、RDI、SRI按不同比例计算而得。参考《贵州省交通运输“十三五”公路养护管理发展规划》中高速公路路面大中修建立标准:“高速公路路面状况指数PQI≥85,以小修保养和预防性养护为主;对PQI≥70,且<85的路段采取中修工程”。以单指标PQI为标准进行总体养护方案决策,提出了一种养护方案界定的标准,但仅以此提出养护方案,容易出现“一刀切”的问题,导致养护方案的片面性、单一性和无效性,无法针对实际情况提出有效的针对性养护方案。因此,在高速公路路面养护决策时,考虑《贵州省交通运输“十三五”公路养护管理发展规划》中对PQI的要求同时,应结合其它指标的检测结果综合分析,提出有针对性的建议养护方案。

1 养护方案模型构建分析

1.1 路面结构强度

路面结构强度(PSSI)是表征路面承载力的重要指标,路面结构强度不足是导致路面产生结构性病害的深层次主因之一,路面结构强度主要由基层和路基提供,因基层开裂或路基强度不足则会引起路面出现横、纵向裂缝等路面结构性病害,无法有效满足通车运营的需要。因此,在养护决算分析时,应首先考虑路面结构强度,在路面结构强度满足要求的前提下,确定路面面层的养护方案。

以检测路线的设计弯沉值为基准点,评定路面结构强度分数,根据养护经验和结构验算,当路面结构强度在80及以上时,评定等级为良,路面结构承载能力表现良好,能够满足道路通行的需要;当路面结构强度在80以下时,评定等级为中,路面结构承载能力较差,有必要采取大修养护措施进行及时养护。由此,确定路面结构强度的阈值分数为80。当路面结构强度(PSSI)在80以下时,建议针对该一公里路段进行大修养护;当路面结构强度(PSSI)80及以上时,应在此基础上结合其它检测指标对路段进行养护方案分析评定。

1.2 路面损坏

依据《公路沥青路面养护设计规范》(JTG 5421-2018)中对PCI指标阈值的规定,PCI指标阈值为90、85,当PCI在90及以上时,路面无明显损坏情况,病害严重程度为轻,建议结合其它指标情况确定养护方案;当PCI在85~90时,路面出现明显损坏情况,但病害严重程度以轻度为主,在此范围内,根据规范,考虑RQI确定养护方案是预防性养护或修复养护;当PCI在85以下时,根据规范,建议采用修复养护方案。

结合历史检测数据及养护经验,PCI在85以下,根据病害严重程度应当细化修复养护方案,当PCI在80~85时,高速公路路面破损多以小面积、分散性病害存在,且病害严重程度轻重并存,而PCI在80分以下时,路面多存在大面积、程度为重的病害,路面损坏情况严重。因此,综合考量历史检测数据,考虑高速公路病害特点及《公路沥青路面养护设计规范》(JTG 5421-2018)中的域值规定,针对PCI的域值定义为90、85、80,分为四个区间情况。

1.3 路面平整度

路面平整度是反映路面行车舒适性的重要指标,依据《公路沥青路面养护设计规范》(JTG 5421-2018),路面平整度阈值为90、85,在高速公路养护工作中,对于路面平整度差的路段,主要以预防性养护措施如超薄磨耗层罩面进行改善。在预防性养护和修复养护均能改善路面性能的时候,考虑养护成本问题,应优先选用预防性养护,而当路面损坏状况较差时,预防性养护不能有效解决路面性能衰减的问题,此时应当优先考虑修复养护。

因此,针对路面平整度的提升应当结合其它指标情况,以确定路面需要预防性养护或是修复养护。根据《公路沥青路面养护设计规范》中的规定,路面平整度阈值为90、85,且需结合其它三个指标PCI、RDI、SRI确定,分为三个区间情况。

1.4 路面车辙

路面车辙深度指数RDI反应了路面抵抗车辙的能力,依据《公路沥青路面养护设计规范》(JTG 5421-2018),路面车辙阈值为80,当RDI在80及以上时,结合其它指标采取预防性养护,当在80以下时,结合其它指标采取修复养护。

由《公路技术状况评定标准》(JTG H20-2007)中对车辙轻重的定义知,车辙深度10~15 mm评定为轻,车辙深度15 mm以上则为重,车辙深度指数RDI评定等级为中及以上时,车辙深度在15 mm及以下,表明当RDI评定等级为中即分数为70及以上时,路面车辙严重程度为轻,预防性养护措施如微表处则可有效针对车辙为轻的路段进行处治,提高路面的抗车辙能力,延长路面的使用寿命;而当车辙深度指数等级在次及以下即分数为70以下时,表明路面抗车辙能力严重失效,路面中面层则是抵抗车辙的主要结构层,建议针对分数为70以下的采取中修养护方案。

因此,有必要针对RDI为80以下的养护方案进行细化分析。结合以上分析及规范规定,确定出路面车辙的阈值为80、70,分为三个区间情况。

1.5 路面抗滑

路面抗滑性能指数SRI反应了高速公路路面的抗滑性能,其对行车的安全性有重要的影响。依据《公路沥青路面养护设计规范》(JTG 5421-2018),路面抗滑阈值为75。在预防性养护中,Novachip超薄磨耗层和微表处有各自优缺点,前者在改善路面平整度方面有较强的优势,后者则对路面车辙的改善有明显优势,而两者针对路面抗滑均有显著提高作用。在养护方案模型构建中,对路面平整度及车辙不同阈值区间已全覆盖提出养护方案,包括预防性养护和修复养护,无论是预防性养护或修复养护,在改善路面平整度或车辙的同时,也能够改善路面的抗滑性能。

因此,参考规范要求,对抗滑阈值界定为75,分为二个区间情况。

1.6 路面使用性能

路面使用性能是反应高速公路路面整体状况的综合性指标,参考《贵州省交通运输“十三五”公路养护管理发展规划》中高速公路路面大中修建立标准:“高速公路路面状况指数PQI≥85,以小修保养和预防性养护为主;对PQI≥70,且<85的路段采取中修工程”。在对贵州省高速公路的定期检测数据分析以及对高速公路维修设计调查知,当路面使用性能PQI评定分数在70~85时,路面各项指标表现均较差,路面破损较为严重,路面行驶质量及路面抗车辙能力下降明显。

因此,针对PQI在70~85间,结合发展规划,建议采取中修养护方案,同时根据其它单项指标情况细化中修养护方案。当PQI在70以下时,路面使用性能严重下降,应采取大修养护方案。当PQI在85及以上时,参考指标综合确定养护方案。基于以上分析,PQI养护方案模型阈值界定为70、85,分为三个区间情况。

2 养护方案模型

《公路沥青路面养护设计规范》(JTG 5421-2018)中对路面不同指标情况下的路况提出了预防养护和修复养护。结合高速公路目前预防养护技术情况,将预防养护确定为两种类型,分别为Novachip超薄磨耗层和微表处。

Novachip超薄磨耗层对改善路面平整度、抗滑性能具有良好的效果,且该预防性养护技术已经在各省多条高速公路得到应用,施工技术成熟,应用效果显著。微表处则对路面轻度车辙具有明显的改善效果。

修复养护则根据对近年来几条高速公路维修养护设计文件的调查,包括调查考虑维修养护设计方案、验收检测结果以及后期使用性能衰减情况,确定修复养护分为大修养护和中修养护,大修养护定义为维修包括基层及上中下面层的养护方案,中修养护分为维修包括上中面层和维修包括上中下面层的养护方案。具体养护方案如表1所示。

表1 养护方案类型分析表

根据对各指标阈值界定分析,结合《公路沥青路面养护设计规范》(JTG5421-2018)中对不同单元情况提出的养护方案,综合考量建养历史、交通状况、养护水平及技术等因素,构建出适用于高速公路的基于检测数据深度分析的养护方案模型。如表2所示。

表2 高速公路路面养护方案模型

3 结 论

我国高速公路进入了“养护为主”的时期,每年对高速公路的定期检测尤为重要,而对检测数据的深度挖掘分析,并由此提出针对性的建议养护方案,可使管养单位充分了解管养路段路面状况,在进行养护决策时提供有力的技术建议参考,从而实现养护资金的合理利用和提高养护决策的有效性,延长路面使用寿命,实现高速公路的绿色发展。

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