高建國(guó)

（河北省高速公路管理局，河北 石家莊 050031）

0 引言

我國(guó)的高速公路事業(yè)飛速發(fā)展，高速公路里程的急劇增加，使高速公路路面檢測(cè)與養(yǎng)護(hù)問(wèn)題顯得越來(lái)越重要，可以預(yù)計(jì)今后一個(gè)時(shí)期，我國(guó)高速公路將由建設(shè)為主，轉(zhuǎn)為建設(shè)與養(yǎng)護(hù)并舉，并逐步以養(yǎng)護(hù)為主。道路檢測(cè)是進(jìn)行道路養(yǎng)護(hù)決策的依據(jù)，對(duì)于維持良好道路使用性能、提高道路服務(wù)水平、延長(zhǎng)道路壽命、保障車輛通行安全具有重要作用。

道路檢測(cè)內(nèi)容一般包括［1，2］：路面破損狀況、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、路面平整度、路面抗滑能力、抗?jié)B能力等，根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，高速公路和一、二級(jí)公路，破損狀況和平整度每年必須進(jìn)行一次調(diào)查，強(qiáng)度和抗滑能力可每?jī)赡赀M(jìn)行一次調(diào)查，因此高速公路路面檢測(cè)也一般采用定周期檢測(cè)。

相關(guān)研究均已證實(shí)，道路使用壽命是有期限的，而且隨著使用時(shí)間和軸載作用次數(shù)的增加，其使用性能將明顯下降，而且下降速率增加，這也意味著各種道路病害發(fā)生的頻率和概率明顯增加，因此，定周期檢測(cè)并未考慮路面性能隨機(jī)性的變化趨勢(shì)，與路面性能變化規(guī)律不一致。

1 路面性能變化規(guī)律

路面在使用過(guò)程中，隨著時(shí)間的推移，在荷載和環(huán)境因素的影響作用下，路面狀況不斷惡化，使用性能逐漸下降。由于環(huán)境因素的復(fù)雜性和路面結(jié)構(gòu)本身的差異導(dǎo)致路面使用性能的衰變會(huì)出現(xiàn)多種模式［3-7］（見(jiàn)圖1）。

圖1 路面性能衰變曲線

圖中4條曲線代表4種不同的損壞類型，它們的共同特點(diǎn)是：隨著使用時(shí)間或荷載作用次數(shù)的增加，使用性能呈下降趨勢(shì)，即路況在不斷惡化，所能提供的服務(wù)能力日益衰減，只是曲線反映的衰變過(guò)程有快有慢。

對(duì)于路面性能衰變規(guī)律的研究可追溯至AASHO試驗(yàn)，為此許多國(guó)家和地區(qū)建立了各自的路面性能衰變方程［8，9］。

1.1 WASHINGTON州模型

美國(guó)華盛頓州的路面管理系統(tǒng)將平整度和路面損壞狀況綜合成一個(gè)評(píng)價(jià)表R，以R作為使用性能變量，綜合13年的觀測(cè)資料，對(duì)柔性路面的養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)策提出了綜合使用性能指標(biāo)R的預(yù)估模型。

式中，y為路齡。

1.2 北京模型

北京地區(qū)選用路況指數(shù)PCI、行駛質(zhì)量指數(shù)RQI和結(jié)構(gòu)性能（以路表彎沉和現(xiàn)有交通量共同表征）作為路面使用性能變量，使用性能影響變量選用路面使用年數(shù)，建立的預(yù)測(cè)模型如下：

式中：y——路齡；

a，b，d，m——參數(shù)。

1.3 目前較常用的衰變方程形式

基于對(duì)國(guó)內(nèi)外各種模型的大量研究，孫立軍等人提出了如下衰變方程，下式為目前較常用的確定型路面性能衰變模型，式中α、β是兩個(gè)大于零的回歸參數(shù)，α的大小代表了路面使用壽命的長(zhǎng)短，β決定了曲線的形狀，它們的數(shù)值可由觀測(cè)數(shù)據(jù)回歸而得。

式中：PPI——使用性能指數(shù)（PCI、RQI等）；

PPI0——初始使用性能指數(shù)；

t——路齡；

α，β——模型參數(shù)。

2 現(xiàn)有的周期檢測(cè)方法

大量研究結(jié)果表明我國(guó)的檢測(cè)周期均以定周期為主，常用的檢測(cè)頻率主要有以下幾種。

2.1 潘玉利推薦頻率

交通部公路科學(xué)研究院潘玉利根據(jù)國(guó)外公路檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，提出了高速公路各指標(biāo)檢測(cè)大致周期（見(jiàn)表1）。

表1 潘玉利關(guān)于檢測(cè)周期的建議值

2.2 喬立群、馬震、郭楣等推薦頻率

黑龍江勘察設(shè)計(jì)院?jiǎn)塘⑷骸ⅠR震、郭楣等提出了適宜于高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的檢測(cè)頻率（見(jiàn)表2）。

表2 喬立群關(guān)于檢測(cè)周期的建議值

2.3 《高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》頻率建議值

《高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》給出了路面使用性能檢測(cè)頻率建議值（見(jiàn)表3）。

表3 路面性能調(diào)查頻率

3 定周期檢測(cè)的缺陷與周期優(yōu)化方案

路面在使用過(guò)程中，隨著時(shí)間的推移，在荷載和環(huán)境因素的影響作用下，路面狀況不斷惡化，而且隨著使用時(shí)間和軸載作用次數(shù)的增加，其使用性能將明顯下降，而且下降速率增加，這也意味著各種道路病害發(fā)生的頻率和概率明顯增加（如圖2所示）。若此時(shí)將ΔT作為道路檢測(cè)的周期，則相同的檢測(cè)周期ΔT內(nèi)，路面狀況變化ΔPQI1遠(yuǎn)小于ΔPQI2。在不同的檢測(cè)的時(shí)間點(diǎn)T1和T2，路面狀況PQI1，PQI2相差很大。

圖2 定周期檢測(cè)示意圖

由此可見(jiàn)常規(guī)的定周期檢測(cè)方案與路面性能變化并不一致，導(dǎo)致以下情況發(fā)生：

a）通車初期路面狀況良好狀態(tài)下，檢測(cè)過(guò)于頻繁造成人力和經(jīng)費(fèi)的浪費(fèi)；

b）道路壽命中后期路面狀況惡化迅速狀態(tài)下，檢測(cè)頻率又過(guò)于稀疏造成不能及時(shí)養(yǎng)護(hù)而形成安全隱患，影響道路壽命。

因此，最優(yōu)檢測(cè)時(shí)機(jī)的確定應(yīng)克服定周期檢測(cè)的弊端，在對(duì)路面使用性能參數(shù)及規(guī)律進(jìn)行充分調(diào)查和深入分析的基礎(chǔ)上，選擇合適的路面性能衰變方程，根據(jù)道路所處的環(huán)境，路面結(jié)構(gòu)等標(biāo)定方程的參數(shù)。根據(jù)規(guī)范確定指標(biāo)需檢測(cè)的最低限值，加之影響路面性能的因素的變異性，路面檢測(cè)應(yīng)加入可靠性的概念，某指標(biāo)需檢測(cè)的閾值視該道路的可靠性大小而定，但需大于規(guī)范規(guī)定的最低限值。某指標(biāo)值低于該閾值的時(shí)間點(diǎn)即為最優(yōu)檢測(cè)時(shí)機(jī)，具體流程見(jiàn)圖3。因此基于路面性能變化規(guī)律和可靠性理論的道路檢測(cè)時(shí)機(jī)，保證了道路檢測(cè)與路面性能變化規(guī)律的一致性，從而在節(jié)省檢測(cè)費(fèi)用的同時(shí)，更有效、更及時(shí)、更準(zhǔn)確的對(duì)路面使用狀況進(jìn)行檢測(cè)，從而為高速公路養(yǎng)護(hù)提供可靠的依據(jù)。

圖3 檢測(cè)周期優(yōu)化流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

由于道路所處環(huán)境的多變性必然引起路面使用性能變化的復(fù)雜性，加之時(shí)間的推移、荷載的作用其使用性能會(huì)明顯下降，而且下降速率增加。而常規(guī)的定周期檢測(cè)并未充分考慮路面性能變化規(guī)律，易導(dǎo)致道路通車初期路況優(yōu)良時(shí)檢測(cè)頻率過(guò)于頻繁增加檢測(cè)費(fèi)用，而后期路況較差時(shí)路面檢測(cè)頻率又過(guò)于稀疏使路面不能及時(shí)養(yǎng)護(hù)，影響道路壽命。為了更有效、更及時(shí)、更準(zhǔn)確的對(duì)路面使用狀況進(jìn)行檢測(cè)，須在對(duì)路面使用性能參數(shù)及規(guī)律進(jìn)行充分調(diào)查和深入分析的基礎(chǔ)上，尋找能使道路檢測(cè)與路面性能變化規(guī)律相一致最優(yōu)的檢測(cè)時(shí)機(jī)。

［1］謝濤，邱延峻，蔣澤中.路面使用性能參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性研究［J］.四川建筑科學(xué)研究，2004，30（3）：133-135.

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