高速公路瀝青混凝土路面使用性能評價及養護決策研究
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘要：高速公路瀝青混凝土路面使用狀況直接決定著路面的養護決策，在規范已有的評價指標的基礎上建立了車轍的評價指標及指標建議值，提出了在高溫多雨地區路面綜合評價指數PQI模型各指標權重的建議值，并采用決策樹模型建立了高速公路瀝青混凝土路面養護決策模型。
高速公路建成通車后，在交通荷載和自然因素的相互作用下，其路面使用性能有逐年下降的趨勢，當這種趨勢達到一定的程度時將出現各種病害。對高速公路管理部門而言，不單是要對局部出現病害的部位進行及時維修，更重要的是如何根據路面的使用性能下降的趨勢有針對性地采取經濟合理的養護策略。本文就此進行初步的探討。
1瀝青混凝土路面使用性能評價
高速公路瀝青混凝土路面的養護決策，在很大程度上取決于對瀝青混凝土路面使用性能的合理評價。對于瀝青混凝土路面使用性能，主要從路面的破損狀況、結構承載力、行駛質量、抗滑性能以及車轍狀況等方面進行評價。
1.1路面破損狀況評價通過路面破損狀況的調查全面掌握瀝青混凝土路面出現的病害情況，同時進行量化。路面破損狀況采用路面綜合破損率DR進行評價，以路面狀況指數PCI為評價指標，即：PCI一100—15×DR^0.412對DR可按照《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001）的相關要求進行調查計算。一般說來，PCI越大表明路面的路況越好。
1.2瀝青混凝土路面結構承載力評價瀝青混凝土路面的承載力是指路面達到預定的損害狀況之前，還能承受行車荷載的作用次數或還能使用的年數。對瀝青混凝土路面承載力通常用彎沉來評價，以路面強度指數（SSI）來作為評價指標，即：SSI=ld/lD式中：SSI為路面強度指數；ld為瀝青混凝土路面設計彎沉值，O.1 mm；lD為檢測路段代表彎沉值，0.1 mm.檢測瀝青混凝土路面彎沉的主要儀器有貝克曼梁、自動彎沉儀和落錘式彎沉儀（FWD）。對高速公路彎沉的檢測宜使用FWD，因為FWD能較好地模擬行車荷載的作用，而且能夠快速、安全、準確地采集所需的數據。
1.3行駛質量評價對路面而言，行駛質量是用縱向的平整度來評價的，其評價指標為行駛質量指數（RQI），即：RQI=11.5—0.75×IRI式中：RQI為行駛質量指數；IRI為國際平整度指數，m／km.對路面平整度進行檢測的主要儀器有3 m直尺、連續式平整度儀、車載顛簸累積儀和激光平整度測試儀。對于高速公路瀝青混凝土路面平整度的檢測宜采用測試精度高、測試速度快的激光平整度測試儀。
1.4抗滑性能評價路面的抗滑能力直接影響高速行駛車輛的安全性，為了保證路面在濕潤狀態下也能提供足夠的摩阻力，必須對瀝青混凝土路面的抗滑性能進行檢測。瀝青混凝土路面的抗滑性能主要取決于路表面的宏觀構造和微觀構造。常用的測試方法有擺式儀法、SCRIM摩擦系數測定車法以及測試構造深度的灌砂法。評價指標主要有橫向力系數SFC、擺式儀擺值BPN和構造深度TD.為了保證檢測數據的精度、檢測過程的安全以及減少對交通的干擾，對高速公路瀝青混凝土路面的抗滑性能宜采用以SFC為主、TD為輔的評價體系。
1.5車轍評價車轍是瀝青混凝土路面永久變形的累計。研究表明，當車轍大于7.6 mm時汽車前輪轉向性能降低、車輛橫向顛簸，當車轍大于15 mm時對行車安全性有顯著影響。許多國家在制訂養護策略時將車轍作為重要的控制指標，在我國的《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001）中也對車轍有一定的要求，但在規范中的路面綜合評價指標PQI中并沒有把車轍列入其中。為此，建立車轍指數RI，即：RI=RD/15式中：RI為車轍指數；RD為某路段的平均車轍深度，mm.車轍的檢測儀器有橫斷面儀、橫斷面尺、路況自動測定尺和激光斷面儀，對高速公路車轍的檢測宜采用檢測精度高、速度快的激光斷面儀。
2養護決策模型
2.1評價指標標準根據《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001）中對高速公路瀝青混凝土路面性能評價標準的有關規定，建立車轍指數的評價標準（如表1）。
2.2養護維修方法
（1）一般性養護。
對于各項評價指標的值都在優，或各評價指標大多在優個別在良的高速公路，常采用一般性養護。一般性養護主要是對局部出現的小面積病害進行維修，如對裂縫進行灌縫、對小坑槽進行修補、對局部的擁包進行鏟除、對橋頭跳車部位進行修補等。
（2）預防性養護。
各項評價指標的值都在良或個別指標在中時（路面強度指數SSI最少為良），采用該法進行養護。常用預防性養護方法有稀漿封層、微表處、薄層（超薄層）罩面等。預防性養護不但能顯著延長高速公路瀝青混凝土路面的使用壽命，減少養護維修費用，而且對維修期間正常交通的干擾相對較小，是一種非常值得推薦的養護維修方法。
（3）中修。
當大多數評價指標的值在中，個別|考試/大|指標還處在次，而且路面強度下降較大時就要考慮對路面進行中修。此時，路面基層的強度仍然能滿足通行需求，只是對面層中的某些層面進行銑刨、補強。中修不但費用較高，而且維修期間對交通的干擾也較大。
（4）大修。
大多數評價指標的值在中以下，而且路面強度指數SSI處在次或差時就要考慮進行大修。大修不但要對面層全部銑刨，而且對基層全部或者部分也要進行銑刨翻新。大修不但耗資巨大、工作量大，而且維修期間對交通的干擾也較大。
2.3養護決策模型要決定采用何種養護維修方法，首先應對路面性能檢測的結果進行綜合判斷。綜合判斷可用路面綜合評價指數PQI作為評價指標，建立各種評價標準的權重關系，即：PQI===P1×PCI‘+P2×RQI’+P3×SSI+P4×SFC‘+P5×RI’式中：PCI‘、SSI’、RQI‘、SFC’和RI‘的賦值可參照《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001）中表4.5.6—2.對于權重Pi（i=1，…，5）在規范中也同樣有要求，但筆者認為全國的高速公路、一級公路都采用一種權重不能全面反映交通組成、氣候條件的差異，因此建議對于權重應根據氣候分區進行分別賦值。對南方高溫多雨地區的權重筆者的建議值如表2.采用決策樹的建模方法建立養護決策模型，如圖1所示。根據PQI的值以及路面檢測的數據就可找到養護的對策。
3主要結論
（1）檢測數據的準確有效是養護決策的前提，這要求各養護管理單位定期對路面進行系統檢測，及時跟蹤路面的使用狀況。
（2）在對高速公路瀝青混凝土路面進行評價時車轍也是一個重要的指標，特別對南方高溫多雨地區應作為一個基本參數進行檢測。
（3）在確定路面綜合評價指數PQI模型的權重時，要根據高速公路所在地區的交通狀況、氣候條件確定相應的權重。
高速公路建成通車后，在交通荷載和自然因素的相互作用下，其路面使用性能有逐年下降的趨勢，當這種趨勢達到一定的程度時將出現各種病害。對高速公路管理部門而言，不單是要對局部出現病害的部位進行及時維修，更重要的是如何根據路面的使用性能下降的趨勢有針對性地采取經濟合理的養護策略。本文就此進行初步的探討。
1瀝青混凝土路面使用性能評價
高速公路瀝青混凝土路面的養護決策，在很大程度上取決于對瀝青混凝土路面使用性能的合理評價。對于瀝青混凝土路面使用性能，主要從路面的破損狀況、結構承載力、行駛質量、抗滑性能以及車轍狀況等方面進行評價。
1.1路面破損狀況評價通過路面破損狀況的調查全面掌握瀝青混凝土路面出現的病害情況，同時進行量化。路面破損狀況采用路面綜合破損率DR進行評價，以路面狀況指數PCI為評價指標，即：PCI一100—15×DR^0.412對DR可按照《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001）的相關要求進行調查計算。一般說來，PCI越大表明路面的路況越好。
1.2瀝青混凝土路面結構承載力評價瀝青混凝土路面的承載力是指路面達到預定的損害狀況之前，還能承受行車荷載的作用次數或還能使用的年數。對瀝青混凝土路面承載力通常用彎沉來評價，以路面強度指數（SSI）來作為評價指標，即：SSI=ld/lD式中：SSI為路面強度指數；ld為瀝青混凝土路面設計彎沉值，O.1 mm；lD為檢測路段代表彎沉值，0.1 mm.檢測瀝青混凝土路面彎沉的主要儀器有貝克曼梁、自動彎沉儀和落錘式彎沉儀（FWD）。對高速公路彎沉的檢測宜使用FWD，因為FWD能較好地模擬行車荷載的作用，而且能夠快速、安全、準確地采集所需的數據。
1.3行駛質量評價對路面而言，行駛質量是用縱向的平整度來評價的，其評價指標為行駛質量指數（RQI），即：RQI=11.5—0.75×IRI式中：RQI為行駛質量指數；IRI為國際平整度指數，m／km.對路面平整度進行檢測的主要儀器有3 m直尺、連續式平整度儀、車載顛簸累積儀和激光平整度測試儀。對于高速公路瀝青混凝土路面平整度的檢測宜采用測試精度高、測試速度快的激光平整度測試儀。
1.4抗滑性能評價路面的抗滑能力直接影響高速行駛車輛的安全性，為了保證路面在濕潤狀態下也能提供足夠的摩阻力，必須對瀝青混凝土路面的抗滑性能進行檢測。瀝青混凝土路面的抗滑性能主要取決于路表面的宏觀構造和微觀構造。常用的測試方法有擺式儀法、SCRIM摩擦系數測定車法以及測試構造深度的灌砂法。評價指標主要有橫向力系數SFC、擺式儀擺值BPN和構造深度TD.為了保證檢測數據的精度、檢測過程的安全以及減少對交通的干擾，對高速公路瀝青混凝土路面的抗滑性能宜采用以SFC為主、TD為輔的評價體系。
1.5車轍評價車轍是瀝青混凝土路面永久變形的累計。研究表明，當車轍大于7.6 mm時汽車前輪轉向性能降低、車輛橫向顛簸，當車轍大于15 mm時對行車安全性有顯著影響。許多國家在制訂養護策略時將車轍作為重要的控制指標，在我國的《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001）中也對車轍有一定的要求，但在規范中的路面綜合評價指標PQI中并沒有把車轍列入其中。為此，建立車轍指數RI，即：RI=RD/15式中：RI為車轍指數；RD為某路段的平均車轍深度，mm.車轍的檢測儀器有橫斷面儀、橫斷面尺、路況自動測定尺和激光斷面儀，對高速公路車轍的檢測宜采用檢測精度高、速度快的激光斷面儀。
2養護決策模型
2.1評價指標標準根據《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001）中對高速公路瀝青混凝土路面性能評價標準的有關規定，建立車轍指數的評價標準（如表1）。
2.2養護維修方法
（1）一般性養護。
對于各項評價指標的值都在優，或各評價指標大多在優個別在良的高速公路，常采用一般性養護。一般性養護主要是對局部出現的小面積病害進行維修，如對裂縫進行灌縫、對小坑槽進行修補、對局部的擁包進行鏟除、對橋頭跳車部位進行修補等。
（2）預防性養護。
各項評價指標的值都在良或個別指標在中時（路面強度指數SSI最少為良），采用該法進行養護。常用預防性養護方法有稀漿封層、微表處、薄層（超薄層）罩面等。預防性養護不但能顯著延長高速公路瀝青混凝土路面的使用壽命，減少養護維修費用，而且對維修期間正常交通的干擾相對較小，是一種非常值得推薦的養護維修方法。
（3）中修。
當大多數評價指標的值在中，個別|考試/大|指標還處在次，而且路面強度下降較大時就要考慮對路面進行中修。此時，路面基層的強度仍然能滿足通行需求，只是對面層中的某些層面進行銑刨、補強。中修不但費用較高，而且維修期間對交通的干擾也較大。
（4）大修。
大多數評價指標的值在中以下，而且路面強度指數SSI處在次或差時就要考慮進行大修。大修不但要對面層全部銑刨，而且對基層全部或者部分也要進行銑刨翻新。大修不但耗資巨大、工作量大，而且維修期間對交通的干擾也較大。
2.3養護決策模型要決定采用何種養護維修方法，首先應對路面性能檢測的結果進行綜合判斷。綜合判斷可用路面綜合評價指數PQI作為評價指標，建立各種評價標準的權重關系，即：PQI===P1×PCI‘+P2×RQI’+P3×SSI+P4×SFC‘+P5×RI’式中：PCI‘、SSI’、RQI‘、SFC’和RI‘的賦值可參照《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001）中表4.5.6—2.對于權重Pi（i=1，…，5）在規范中也同樣有要求，但筆者認為全國的高速公路、一級公路都采用一種權重不能全面反映交通組成、氣候條件的差異，因此建議對于權重應根據氣候分區進行分別賦值。對南方高溫多雨地區的權重筆者的建議值如表2.采用決策樹的建模方法建立養護決策模型，如圖1所示。根據PQI的值以及路面檢測的數據就可找到養護的對策。
3主要結論
（1）檢測數據的準確有效是養護決策的前提，這要求各養護管理單位定期對路面進行系統檢測，及時跟蹤路面的使用狀況。
（2）在對高速公路瀝青混凝土路面進行評價時車轍也是一個重要的指標，特別對南方高溫多雨地區應作為一個基本參數進行檢測。
（3）在確定路面綜合評價指數PQI模型的權重時，要根據高速公路所在地區的交通狀況、氣候條件確定相應的權重。
