普通国省干线公路预防性养护路况标准研究

袁明园，徐孝辉，周 华，赵正华

(1.招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆 400067；2.贵州省贵阳公路管理局，贵阳 550000)

沥青路面预防性养护指路面结构强度良好，仅路面发生表面破损的情况下，为恢复路面表面功能而采取的一种周期性的养护措施[1]。美国蒙大拿州交通运输部的预防性养护路况指标采用表征结构强度的路面结构状况指数SCI(Structure Condition Index)和表征路面损坏状况的养护控制指数MCI(Maintenance Control Index)来判定，其预防性养护标准为SCI>60，56

从预防性养护概念引入我国以来，我国技术人员开展了大量的预养护技术相关的研究，其中预防性养护路况标准是研究重点之一。李娜[4]提出高速公路宏观路况标准为路面结构强度指数PSSI(Pavement Structure Strength Index)值大于80、路面损坏状况指数PCI值介于60～85、路面行驶质量指数RQI(Riding Quality Index)值介于70～90、横向力系数SFC(Sideway Force Coefficient)值介于30～50和路面车撤深度指数RDI(Rutting Depth Index)值介于70～90。李铭政[5]提出的高速公路预养护宏观标准是PSSI值介于82.5～100、PCI值介于70～95、RQI值介于90～100，微观标准是修补面积小于20%、中低密度的轻微单条裂缝和轻微车辙及低密度的裂缝、坑槽、沉陷等。张亮[6]选择了性能指标可接受水平的下限，预防性养护标准采用养护规范推荐的评价等级为良的值。王志超[7]确定了预防性养护指标体系，在其建议的指标体系中，路面结构强度指数PSSI的适用性在标准中路面等级为良的范围内，路面行驶质量指数RQI的标准接近于标准中优的范围，但路面行驶质量指数RQI是下降速度最慢的指标，一般在工程实践中不起主要控制作用，路面损坏状况指数PCI的范围标准也处在规范中良的范围内，通过对车撤形成的机理进行分析，确定把稳定性阶段车辙作为车辙的控制标准。王丽君[8]认为规范的评价指标体系没有充分考虑沥青路面使用初期的特点，提出了裂缝率CR(Crack Rate)、车辙深度RD(Rut Depth)、路面损坏状况指数PCI(除裂缝和车撤)、行驶质量指数RQI、横向力系数SFC和路面结构强度系数SSI(Structure Strength Index)的评价指标。

JTG H10—2009《公路养护技术规范》[9]指出：路面结构强度在满足要求的前提下，二级及以下公路的路面损坏状况指数PCI评价为中及以上时，以日常养护为主，同时对局部破损进行小修处理；当二级及以下公路的路面行驶质量指数RQI评价为中及以上时，以日常养护为主；二级及以下公路抗滑值SFC(横向力系数)小于35.5时，应进行加铺罩面。这一规定说明，代表路面功能性损坏的PCI、行驶舒适性的RQI、安全性能的SFC是预防性养护的重要指标。上述研究多偏向于高速公路或对路况指标的范围比较宽泛，为此，本文结合国省干线公路特点，提出适合普通公路的预防性养护路况标准。

1 普通国省干线公路路面结构及特点

调研了国内几个省市普通公路路面结构[10-14]，情况如表1所示。

从表1可以看出，每个省市国省干线公路路面结构各异，沥青面层厚度3.5 cm～16 cm不等，基层多采用半刚性基层，但厚度差异较大，有些路面是水泥路面改造而成。因此，在进行预防性养护决策时，应先了解路面结构特点。针对白改黑路面还需考虑路面破损、平整度和车辙。

表1 部分省市国省干线公路路面结构

2 普通干线公路预防性养护指标体系

与高速公路相比，普通国省干线公路在路面结构、材料、养护技术及经费支出等方面有较大差异。路面病害主要包括坑槽、纵横向裂缝、车辙、沉陷、磨光、松散和麻面等。病害的产生与施工质量、材料选择、极端恶劣天气、重载、养护习惯等有关，且历经了由轻微到加重的一个变化发展过程。如果在病害发生初期或病害产生前及时进行预防性养护则可遏制病害的发展，从而节约养护维修费用。

随着对预防性养护作用的深入认识，预防性养护越来越受到重视。交通运输部《“十三五”公路养护管理发展纲要》规定全国各省预防性维护里程年均实施不低于5%。《公路养护工程管理办法》将养护工程分类由原来的小修保养、中修、大修和改建工程调整为预防养护、修复养护、专项养护和应急养护。目前，国内预防性养护研究多针对高速公路，对普通干线公路路况标准的研究较少，随着对预防性养护的深入了解和重视，很有必要建立适合普通公路的路况标准。

普通干线公路预防性养护指标体系包括宏观标准和微观标准2部分，其中宏观标准由检验指标、判断指标和辅助指标组成，微观标准描述了适合预防性养护的路面病害类型及严重程度。

2.1 宏观路况标准

宏观路况标准的检验指标为路面结构强度指数PSSI、判断指标为路面行驶质量指数RQI和路面损坏状况指数PCI、辅助指标为车辙深度指数RDI。

2.1.1 检验指标

路面结构强度指数PSSI表征沥青路面结构强度的好坏。预防性养护只能对路面功能性损坏进行改善而不能提高路面结构强度，因此要把路面结构强度良好作为预防性养护实施的前提，即只有路面结构强度良好时才能进行预防性养护。即PSSI处于优良等级，路面才适合实施预防性养护，也即PSSI>80是路面实施预防性养护的前提[15]。

2.1.2 判断指标

判断指标包括路面行驶质量指数RQI和路面损坏状况指数PCI两方面。

1)路面行驶质量指数RQI

RQI综合表征了路面行驶的安全性、舒适性和经济性，体现了路面的施工质量和服务水平。路面平整度的好坏不仅影响到行车舒适性、行驶安全、路面损坏和车辆损坏等方面，还直接关系到养护工程量的大小和路面使用的耐久性。因此，保持路面平整度处于优良状态是道路养护管理部门的重点工作之一。

JTG 5421—2018《沥青路面养护设计规范》[16]将养护分为预防性养护和修复性养护，决策时应结合评价单元的建管养历史、交通荷载状况、养护水平、路面性能状况及养护目标等综合确定评价单元的养护类型。在缺少相关数据及经验的情况下，对二级及以下公路预防性养护路面行驶质量指数建议的参考值为RQI≥80。JTG 5142—2019《公路沥青路面养护技术规范》[17]明确了各种养护措施所对应的检测指标最低值，针对路面行驶质量RQI值规定为一级及二级公路最低值为75、三级及四级公路为70。结合规范及国内学者研究成果，将适合预防性养护的路面行驶质量RQI值确定为：二级公路不小于80、三级及四级公路不小于75。

2)路面损坏状况指数PCI

PCI体现路面的损坏类型、严重程度和破损密度，是路面损坏的综合评价指标。预防性养护时，PCI值过高说明路面病害少，路况整体较好，实施预防性养护过早，不能最大化体现预防性养护效益；PCI值也不宜过低，过低则路况较差，预防性养护就起不到改善路面状况的作用，浪费资金。因此PCI值需要一个合理区间。JTG 5142—2019《公路沥青路面养护技术规范》[17]明确了各种养护措施所对应的PCI最低值：一级及二级公路为80，三级及四级公路为75。参考规范，结合路面实际情况，将适合预防性养护的PCI值域确定为：二级公路区间为 82～92，二级以下公路为80～90。

2.1.3 辅助指标

依据JTG 5210—2018《公路技术状况评定标准》[18]，对于二级及以下公路，路面技术状况指数PQI由路面损坏状况指数PCI和路面行驶质量指数RQI进行加权计算，车辙不是强制要求检查项目，也不参加评定。但通过路面调查可知，在普通干线公路中车辙也是一种常见的路面病害，车辙深度超过一定水平时会严重影响行车安全。目前路面检测多采用多功能检测车，路面车辙检测方便快捷，因此建议有条件时进行路面车辙检测，将车辙深度指数RDI作为预防性养护的辅助指标，若车辙深度超过一定水平则不适合进行预防性养护。参考JTG 5142—2019《公路沥青路面养护技术规范》[17]对各种预防性养护措施路用性能指标要求，将适合预防性养护的车辙深度指数RDI值确定为不小于75。

综合上述分析，对于普通国省干线公路，适合预防性养护的宏观路况标准见表2。

表2 预防性养护宏观路况标准

2.2 预防性养护微观路况标准

通过宏观路况标准可对适合预防性养护的路段进行初步筛选，但由于检测评定以1 km为单元进行，在1 km范围内病害可能集中在其中某一段而其余路段路况较好，这就导致病害集中路段评价值会高于实际值，而路况较好的路段评价值低于实际值，如果仅按照宏观标准进行路段筛选则可能导致有的路段被忽略或错选。同时不同的预养护措施适用的路面损坏类型不同，因此在宏观路况满足预养护要求的同时还需结合微观标准进行判断。

JTG 5210—2018《公路技术状况评定标准》[18]将沥青路面病害分为4类11种，并根据严重程度划分为轻、中、重。通过对各项养护措施适用性的调研，适合预养护的微观路况标准见表3。

表3 预防性养护微观路况标准

3 应用实例

贵州的国省道干线大部分都是沿山而上、顺山而下的山区公路，路面病害主要为龟裂、块裂、纵横向裂缝、坑槽、松散、车辙和抗滑不足等。为进行预防性养护决策分析，2020年4月利用道路多功能检测车对贵州省某省道二级公路50 km进行了路面损坏状况指数PCI、路面行驶质量指数RQI、路面车辙深度指数RDI和路面技术状况指数PQI等指标检测。检测后按照上述提出的预防性养护宏观标准进行筛选，满足预防性养护的初步路段见表4。

表4 贵州某二级公路预防性养护初选路段

通过初选的路段在宏观指标上满足预防性养护的需求，同时路面病害微观技术指标也应符合一定要求[14]。对上述段落进行现场调查发现K36+000～K37+000、K49+000～K50+000、K50+000～K51+000路段龟裂较多，不满足预养护微观标准要求，因此不适合进行预防性养护，需对此部分路段进行剔除。对不适合预防性养护路段，建议结合病害特征、交通环境等采取修复性养护措施。综合宏观和微观标准后适合预防性养护的路段见表5。

表5 满足预养护性宏微观标准的路段

4 结束语

1)基于预防性养护的目的及特征，提出了沥青路面预防性养护指标包括检验指标、判断指标和辅助指标。其中，检验指标为路面结构强度指数PSSI，即路面结构强度满足要求是预防性养护的前提，判断指标包括路面行驶质量指数RQI和路面损坏状况指数PCI，辅助指标包括路面车辙深度指数RDI。

2)国省干线公路预防性养护适用的参考指标标准分别为：PSSI≥80，RQI≥80(二级公路)、RQI≥75(二级及以下)，82≤PCI≤92(二级)、80≤PCI≤90(二级以下)，RDI≥75。这一指标的标准仅供参考，每个地区可结合实际情况进行调整。

3)本文提出的是启动预防性养护时路面性能的触发值，在实际判断中建议结合路面养护历史、路面性能衰变特征等，确定适合的预防性养护时机。同时部分国省干线公路是在不断地升级改造过程中形成的，需结合路面结构历史及现状进行养护决策。