阜锦高速公路路面技术状况分析及养护维修方案

赵东升

(辽宁省交通科学研究院有限责任公司 沈阳市 110015)

0 引言

为了保持阜锦高速公路良好的通行质量，在充分分析历史数据的基础上，通过对历年路面质量情况及衰减趋势的分析，以及结合本路线使用年限、路面技术状况、养护历史、路面现状、交通量、钻芯取样及室内试验分析等方面的综合评价，制订出合理的养护维修方案。具体工作流程如图1。

图1 工作流程图

以路面管理系统历年数据为基础，统计分析各路段路面各指标数据，根据GM模型的路面性能预估方法，建立了不同交通量、气候分区条件下路面各项性能指标随使用年限衰减曲线，结合路面现场勘察、取芯及室内试验分析，针对各路线制定合理的养护方案。

1 路况评价

1.1 总体概况

阜锦高速公路起点桩号为K1+000，终点桩号为K119+800，共计118.8km，通过对检测数据各指标的综合分析，阜锦高速公路路面使用性能指数PQI公里评定值处于79.9～95.2之间，全线平均值为89.4，评定等级为良，其中PCI和RDI得分分别为86.0和85.8，评定等级为良，其他路面分项评价指标(SRI、RQI)得分均在90以上，评定等级为优。各分项指标统计如图2所示。

图2 阜锦高速公路路面各指标评价结果图

1.2 分项指标概况

路面损坏状况指数PCI处于62.4～96.8之间，平均值为86.0，评定为良等级，中及其以下的路段占本检测路线全长的20.6%。

路面行驶质量指数RQI处于77.1～95.6之间，平均值为92.6，评定为优等级，中及其以下的路段占本检测路线全长的0.4%。

路面车辙深度指数RDI处于73.5～95.3之间，平均值为85.8，评定为良等级，中及其以下的路段占本检测路线全长的11.5%。

路面抗滑性能指数SRI处于84.4～99.0之间，平均值为94.1，评定为优等级，中及其以下的路段占本检测路线全长的0.00%。

2 交通量组成

阜锦高速公路2016至2019年交通量情况如表1、表2，其设计时速100km/h，经计算得2019年实际条件下的最大小时交通量935辆/h，实际通行能力2075辆/h，交通流状态V/C为0.45，对应服务水平等级为二级；年平均日交通量AADT为13174辆/d，混合交通量为6643辆/d，大客车及中型以上各种货车日交通量为718辆/(d·车道)，交通等级属于中度等级交通量(600～1500辆/(d·车道))。

表1 交通量组成

表2 交通量计算结果

通过数据对比分析，2019年阜锦高速公路交通组成及交通特性较2018年交通量有所变化，AADT较2018年减少2490辆/d，混合交通量较2018年减少2037辆/d，大客车及中型以上各种货车减少50辆/d·车道，阜锦高速公路交通量总体呈现下降趋势，拖挂车所占比例较高，会对行驶车辆形成一定影响，增加行车间距，交通流处于接近自由流范围，车辆之间干扰较小，驾驶员选择速度的自由度受到限制的程度较严重，存在拥挤感，从几年数据来看，预计阜锦高速公路交通量在2020年不会有较大变化，交通流基本稳定，交通状况会维持现状不变。

3 养护时机分析

3.1 衰减趋势分析

根据沥青路面使用性能衰变规律，在综合考虑路面通车年份、养护历史、交通量组成、原有路面结构形式及阜锦高速公路所处的气候分区等条件下，对历年数据进行统计分析后，建立了路面性能指标随使用年限衰减曲线。

由于阜锦高速公路在2014～2016年都进行了养护维修，各指标评分均有所提升，所以预测模型采用了2016年至2019年的检测数据进行分析。

3.2 养护年份

根据《公路沥青路面养护技术规范》(JTG 5142-2019)的要求，高速公路PQI低于90应合理安排养护计划，并采取综合养护措施。对沥青路面使用性能指数PQI及其分项指标均评价为优、良的路段，可进行日常养护、预防养护或修复养护；对任一分项指标评价为中及中以下的路段，应安排修复养护。

阜锦高速公路2019年路面使用性能指数PQI为89.4，路面破损指数PCI为86.0，另外对图3中的衰减趋势预估值来看，在2020年PQI预计衰减到88.3左右。根据规范要求及衰减趋势来看，建议在2020年对阜锦高速公路进行修复养护，以维持较高的路面使用性能。

图3 阜锦高速公路使用性能衰减趋势图

4 主要病害分析

从上述路面质量指标的分析，阜锦高速公路通车至今已经达到18年，龟裂及横纵向裂缝较多，导致路段破损率较大，并且由于重载车辆的作用导致部分路段车辙较严重。从图4可见阜锦高速公路PCI衰减趋势，PCI从2016年至今呈规律性衰减，2019年行车道PCI评定等级为中及其以下的有49km·车道，占全部行车道里程的20.6%,行车道RDI评定等级为中及其以下的有27km·车道，占全部行车道里程的11.3%，应进行养护维修。

图4 阜锦高速公路PCI衰减趋势图

4.1 外观及芯样分析

针对上述问题，对存在问题的路段进行了取芯分析，通过对路面破损病害位置芯样外观分析，裂缝大多贯穿整个面层，部分芯样层间黏结较差，芯样完整性不好，部分于轮迹带处重度龟裂位置的芯样碎裂，无法完整取出。

4.2 室内试验分析

本方案对阜锦高速公路路面进行取芯，提取沥青混合料中的沥青，进行三大指标(针入度、延度、软化点)试验，分析沥青的老化程度。为了反映阜锦高速公路路面芯样回收沥青的老化程度，将阜锦高速公路与同年通车的盘海营高速公路对比，阜锦高速公路交通量AADT较大，与盘海营相当，但其沥青老化程度更为严重，其针入度仅为25(0.1mm)，延度为13cm，塑性较差，抗裂能力衰减严重。若不及时进行维修处理，随着年份增加，沥青进一步老化，加剧路面破损，严重影响路面使用性能。

5 养护方案

阜锦高速公路自2002年通车以来，到2020年通车时间达到18年，达到路面使用寿命末期。根据路面使用性能衰变规律理论，路面各指标将呈现加速衰减趋势，为了维持现有路面状况水平，建议对阜锦高速公路修复养护，具体方案如下：

推荐方案1：2020年对于破损处于中及其以下的路段进行铣刨重铺三层，对于优和良的路段铣刨重铺一层，其中铣刨重铺三层98km·车道，铣刨重铺一层283.6km·车道，方案估价为22946万元。

推荐方案2：2020年对桥面和破损处于中及其以下的路段进行铣刨重铺三层，为98km·车道，方案估价为10617万元。

如果项目资金允许的情况下，建议2020年采用推荐方案1对阜锦高速公路路面进行维修，根据验收标准及以往此方案维修效果，预计维修后当年路面使用性能能达到96分左右，通过预测预计未来5年左右路面质量状况会维持较高的使用水平。阜锦高速公路路面维修后使用性能衰减预测趋势如图5。

图5 阜锦高速公路路面使用性能衰减趋势图

6 结论与体会

铣刨重铺施工工艺在辽宁省已使用多年，在丹庄等多条高速公路中使用过，对于阜锦高速公路这种路面严重的质量缺陷，为消除质量隐患，必须用铣刨机铣刨坑槽、裂块、松散及拥包等病害后采用热拌沥青混合料进行修复，确保路面结构完整，承载力满足要求。经过几年经验得出，本方案基本可以解决如下问题：

(1)使路面各种病害得到较好的整治，改善路用性能，延长使用寿命。

(2)使路面抗滑性能得到彻底改善。

(3)减少车辆行驶过程中胎噪。

(4)改善路表排水。

对于本方案及施工工艺，仍有很多不足及研究空间，应综合考虑辽宁省气候特点、地理位置条件、季冻区适用范围、沥青路面层间粘结材料及废料再利用等方面进一步深化研究，开发出更经济适用的维修方案，可以在使用最少资源的基础上，极大程度地提高公路使用性能。