韻耀斌

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院)

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高速公路瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)及處治方案研究

韻耀斌

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院)

目前，我國(guó)高速公路已進(jìn)入大規(guī)模的養(yǎng)護(hù)管理時(shí)代，對(duì)高速公路路面使用性能進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)，并制定科學(xué)的養(yǎng)護(hù)對(duì)策對(duì)高速公路的養(yǎng)護(hù)管理具有重要意義。以太原市南環(huán)高速公路為例，基于路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)：路面損壞(PCI)、平整度(RQI)、車(chē)轍(RDI)、抗滑性能(SRI)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(PSSI)，對(duì)瀝青路面病害的損壞規(guī)律和損壞程度進(jìn)行研究分析，提出了高速公路瀝青路面病害的維修處治方案，對(duì)高速公路的養(yǎng)護(hù)決策具有參考意義。

高速公路;瀝青路面;路面病害;處治方案

1 引 言

太原市南環(huán)高速公路是國(guó)道主干線北京至昆明高速公路(G5)在山西境內(nèi)的重要組成部分，全長(zhǎng)14.1 km，設(shè)計(jì)速度為120 km/h，路基寬度為28.5 m，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100。全線均為瀝青混凝土路面，路面結(jié)構(gòu)為4 cm中粒式瀝青混凝土(上面層)，5 cm粗粒式瀝青混凝土(中面層)，6 cm粗粒式瀝青混凝土(下面層)，20 cm水泥穩(wěn)定碎石(基層)，33 cm二灰土(底基層)。

南環(huán)高速公路于1999年建成通車(chē)，至今已13年多時(shí)間，交通量以7.0%的平均速度遞增，至2012年已增至43 954輛/日(標(biāo)準(zhǔn)小客車(chē))，交通量快速增長(zhǎng)，令南環(huán)高速現(xiàn)狀交通壓力越來(lái)越大。另外，重型貨車(chē)和運(yùn)煤車(chē)輛比例大，加速了路面結(jié)構(gòu)的損壞，多個(gè)路段出現(xiàn)了龜裂、塊狀裂縫、橫向裂縫、車(chē)轍、坑槽和修補(bǔ)等不良路面病害。這些問(wèn)題不僅給高速公路的日常維護(hù)造成很大的壓力，交通安全問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，局部路段已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的堵車(chē)滯留現(xiàn)象，使公路運(yùn)輸效率和服務(wù)質(zhì)量大大降低，對(duì)南環(huán)高速路面進(jìn)行維修處置已迫在眉睫。

2 路面技術(shù)狀況評(píng)定方法

2.1 數(shù)據(jù)采集方法

根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》及《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》，本項(xiàng)目采用多功能道路綜合檢測(cè)系統(tǒng)及自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行路面病害數(shù)據(jù)采集。

(1)路面破損狀況檢測(cè)

路面破損狀況檢測(cè)采用多功能道路綜合檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)指標(biāo)為路面破損率DR，檢測(cè)數(shù)據(jù)以10 m為單位進(jìn)行儲(chǔ)存。

(2)路面平整度檢測(cè)

路面平整度檢測(cè)指標(biāo)為國(guó)際平整度指數(shù)IRI值，與路面破損及車(chē)轍一并檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為沿檢測(cè)車(chē)道左右輪跡的2個(gè)IRI值，取其平均值作為該車(chē)道的評(píng)定值。檢測(cè)數(shù)據(jù)以20 m為單位進(jìn)行儲(chǔ)存。

(3)路面車(chē)轍檢測(cè)

路面車(chē)轍與路面破損及平整度一并檢測(cè)，檢測(cè)指標(biāo)為車(chē)轍深度RD，檢測(cè)數(shù)據(jù)以10 m為單位進(jìn)行儲(chǔ)存。

(4)路面抗滑性能檢測(cè)

路面抗滑性能檢測(cè)采用基于橫向力系數(shù)的路面抗滑性能檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)指標(biāo)為橫向力系數(shù)SFC，檢測(cè)數(shù)據(jù)以20 m為單位進(jìn)行儲(chǔ)存。

(5)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)

路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度采用自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)指標(biāo)為路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)SSI，檢測(cè)數(shù)據(jù)以20 m為單位進(jìn)行儲(chǔ)存。

2.2 評(píng)定方法

根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》，本項(xiàng)目評(píng)定指標(biāo)包括：路面破損狀況指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、路面車(chē)轍指數(shù)RDI、路面抗滑性能指數(shù)SRI、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI、路面使用性能指數(shù)PQI，其中路面使用性能評(píng)價(jià)包含路面損壞、平整度、車(chē)轍、抗滑性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度五項(xiàng)內(nèi)容，各指數(shù)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 公路技術(shù)狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3 路面技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果

3.1 路面損壞(PCI)

(1)通過(guò)對(duì)路面破損狀況調(diào)查數(shù)據(jù)分析，南環(huán)高速上行方向PCI總體平均值79.32，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為中；南環(huán)高速下行方向PCI總體平均值75.85，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為中。

(2)南環(huán)高速上行方向，PCI總體評(píng)價(jià)優(yōu)的為3.09 km，占調(diào)查里程的21.91%；總體評(píng)價(jià)良的為0.79 km，占調(diào)查里程的5.60%；總體評(píng)價(jià)中的為3.14 km，占調(diào)查里程的22.27%；總體評(píng)價(jià)次的為3.14 km，占調(diào)查里程的22.27%；總體評(píng)價(jià)差的為3.94 km，占調(diào)查里程的27.94%。

(3)南環(huán)高速下行方向，PCI總體評(píng)價(jià)優(yōu)的為2.43 km，占調(diào)查里程的17.23%；總體評(píng)價(jià)良的為0.28 km，占調(diào)查里程的1.99%；總體評(píng)價(jià)中的為4.04 km，占調(diào)查里程的28.65%；總體評(píng)價(jià)次的為3.20 km，占調(diào)查里程的22.70%；總體評(píng)價(jià)差的為4.15 km，占調(diào)查里程的29.43%。

PCI分布情況見(jiàn)圖1，圖2。

圖1 PCI評(píng)定結(jié)果分布圖(上行)

圖2 PCI評(píng)定結(jié)果分布圖(下行)

3.2 路面平整度(RQI)

(1)通過(guò)對(duì)平整度檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，太原環(huán)城高速上行方向路面RQI總平均值為86.69，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為良；太原環(huán)城高速下行方向路面RQI總平均值為88.48，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為良。

(2)南環(huán)高速上行方向，RQI總體評(píng)價(jià)優(yōu)的有5.46 m，占調(diào)查里程的38.72%；RQI總體評(píng)價(jià)良的有4.21 km，占調(diào)查里程的29.86%；RQI總體評(píng)價(jià)中的有3.17km，占調(diào)查里程的22.48%；RQI總體評(píng)價(jià)次的有0.94 km，占調(diào)查里程的6.67%；RQI總體評(píng)價(jià)差的有0.32 km，占調(diào)查里程的2.27%。

(3)南環(huán)高速下行方向，RQI總體評(píng)價(jià)優(yōu)的有5.53 km，占調(diào)查里程的39.22%；RQI總體評(píng)價(jià)良的有3.75 km，占調(diào)查里程的26.62%；RQI總體評(píng)價(jià)中的有3.50 km，占調(diào)查里程的24.81%；RQI總體評(píng)價(jià)次的有0.91 km，占調(diào)查里程的6.47%；RQI總體評(píng)價(jià)差的有0.41 km，占調(diào)查里程的2.90%。RQI分布情況見(jiàn)圖3，圖4。

圖3 RQI評(píng)定結(jié)果分布圖(上行)

圖4 RQI評(píng)定結(jié)果分布圖(下行)

3.3 路面車(chē)轍(RDI)

(1)通過(guò)對(duì)車(chē)轍數(shù)據(jù)分析，南環(huán)高速公路上行路面車(chē)轍深度指數(shù)(RDI)平均值為86.9，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為良；下行路面車(chē)轍深度指數(shù)(RDI)平均值為87.5，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為良。

(2)南環(huán)高速上行方向， RDI總體評(píng)價(jià)全部為中以上，其中評(píng)價(jià)優(yōu)的為6.66 km，占調(diào)查里程的47.26%，評(píng)價(jià)良的為5.89 km，占調(diào)查里程的41.79%；評(píng)價(jià)中的為1.54 km，占調(diào)查里程的10.95%。

(3)南環(huán)高速下行方向，RDI總體評(píng)價(jià)全部為中以上，其中評(píng)價(jià)優(yōu)的為7.11 km，占調(diào)查里程的50.46%；評(píng)價(jià)良的為5.40 km，占調(diào)查里程的38.29%；評(píng)價(jià)中的為1.59 km，占調(diào)查里程的11.25%。RDI分布情況見(jiàn)圖5，圖6。

圖5 RDI評(píng)定結(jié)果分布圖(上行)

圖6 RDI評(píng)定結(jié)果分布圖(下行)

3.4 抗滑性能(SRI)

(1)通過(guò)對(duì)路面抗滑性能調(diào)查數(shù)據(jù)分析，南環(huán)高速上行方向路面SRI總體平均值88.94，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為良；太原環(huán)城高速下行方向路面SRI總體平均值88.69，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為良。

(2)南環(huán)高速上行方向，SRI總體評(píng)價(jià)全部為中以上，其中評(píng)價(jià)優(yōu)的為8.79 km，占調(diào)查里程的62.35%；評(píng)價(jià)良的為4.18 km，占調(diào)查里程的29.64%；評(píng)價(jià)中的為1.13 km，占調(diào)查里程的8.01%。

(3)南環(huán)高速下行方向，SRI總體評(píng)價(jià)全部為中以上，其中評(píng)價(jià)優(yōu)的為7.63 km，占調(diào)查里程的54.11%；評(píng)價(jià)良的為5.23 km，占調(diào)查里程的37.09%；評(píng)價(jià)中的為1.24 km，占調(diào)查里程的8.80%。SRI分布情況見(jiàn)圖7，圖8。

圖7 SRI評(píng)定結(jié)果分布圖(上行)

圖8 SRI評(píng)定結(jié)果分布圖(下行)

3.5 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(PSSI)

(1)通過(guò)對(duì)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度調(diào)查數(shù)據(jù)分析，南環(huán)高速公路上行方向路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)總平均值為81.59，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為良；太原環(huán)城高速公路下行方向路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)總平均值為82.69，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為良。

(2)南環(huán)高速上行方向， PSSI總體評(píng)價(jià)全部為次以上，其中評(píng)價(jià)優(yōu)的為3.00 km，占調(diào)查里程的21.28%；評(píng)價(jià)良的為7.93 km，占調(diào)查里程的56.23%；評(píng)價(jià)中的為1.82 km，占調(diào)查里程的12.93%，評(píng)價(jià)次的為1.35km，占調(diào)查里程的9.56%。

(3)南環(huán)高速下行方向， PSSI總體評(píng)價(jià)全部為次以上，其中評(píng)價(jià)優(yōu)的為2.40 km，占調(diào)查里程的17.02%；評(píng)價(jià)良的為8.36 km，占調(diào)查里程的59.27%；評(píng)價(jià)中的為1.43 km，占調(diào)查里程的10.14%，評(píng)價(jià)次的為1.91 km，占調(diào)查里程的13.57%。

PSSI分布情況見(jiàn)圖9，圖10。

圖9 PSSI評(píng)定結(jié)果分布圖(上行)

圖10 PSSI評(píng)定結(jié)果分布圖(下行)

3.6 路面使用性能(PQI)評(píng)價(jià)

(1)根據(jù)PCI、RQI、RDI、SRI四個(gè)指標(biāo)，計(jì)算得出路面使用性能指數(shù)PQI。南環(huán)高速公路上行方向，路面使用性能指數(shù)(PQI)總平均值為80.22，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為良；路面使用性能指數(shù)(PQI)總平均值為79.60，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為中。

(2)南環(huán)高速上行方向，PQI評(píng)價(jià)優(yōu)的為5.14 km，占調(diào)查里程的36.48%；評(píng)價(jià)良的為3.26 km，占調(diào)查里程的23.14%；評(píng)價(jià)中的為2.71 km，占調(diào)查里程的19.23%；評(píng)價(jià)次的為1.47 km，占調(diào)查里程的10.46%；評(píng)價(jià)差的為1.51 km，占調(diào)查里程的10.69%。

(3)南環(huán)高速下行方向，PQI評(píng)價(jià)優(yōu)的為4.89 km，占調(diào)查里程的34.70%；評(píng)價(jià)良的為2.93 km，占調(diào)查里程的20.79%；評(píng)價(jià)中的為3.18 km，占調(diào)查里程的22.52%；評(píng)價(jià)次的為1.48 km，占調(diào)查里程的10.53%；評(píng)價(jià)差的為1.62 km，占調(diào)查里程的11.46%。

PQI分布情況見(jiàn)圖11，圖12。

圖11 PQI評(píng)定結(jié)果分布圖(上行)

圖12 PQI評(píng)定結(jié)果分布圖(下行)

4 路面病害處治方案

4.1 路面病害處治對(duì)策

(1)當(dāng)路面技術(shù)指標(biāo)(主要指PCI、RQI、SFC或BPN、SSI)均處于良好狀態(tài)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，具體措施有：填縫、灌縫、霧封層、稀漿封層、微表處、薄層罩面、超薄磨耗層等。

(2)在滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的前提下，當(dāng)路面損壞狀況指數(shù)(PCI)或路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)評(píng)價(jià)為優(yōu)、良時(shí)，以日常養(yǎng)護(hù)為主，并對(duì)局部破損進(jìn)行小修。

(3)在滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的前提下(路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)為中等以上)，當(dāng)路面損壞狀況指數(shù)(PCI)或行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)評(píng)價(jià)為中及中以下時(shí)，應(yīng)采取罩面工程。

(4)當(dāng)強(qiáng)度不能滿(mǎn)足要求時(shí)(路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)為中等以下)，應(yīng)采取大修補(bǔ)強(qiáng)措施以提高其承載能力。

(5)路面的抗滑力不足(SFC<40)的路段，應(yīng)采取加鋪罩面等措施提高道路表面的抗滑能力。

借鑒北京市首都公路發(fā)展集團(tuán)有限公司《運(yùn)營(yíng)管理養(yǎng)護(hù)手冊(cè)》(養(yǎng)護(hù)篇)，高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)對(duì)策見(jiàn)圖13、圖14。

圖13 高速公路養(yǎng)護(hù)對(duì)策決策圖

4.2 路面病害處治方案

根據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》、《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》、山西省地方標(biāo)準(zhǔn)《公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合南環(huán)高速公路路面性能評(píng)定結(jié)果及山西省氣象特點(diǎn)，并借鑒北京市首都公路發(fā)展集團(tuán)有限公司《運(yùn)營(yíng)管理養(yǎng)護(hù)手冊(cè)》(養(yǎng)護(hù)篇)的高速公路養(yǎng)護(hù)管理經(jīng)驗(yàn)，主要從結(jié)構(gòu)修復(fù)、路面封水和改善表面功能三個(gè)方面來(lái)制定南環(huán)高速路面病害處治方案。

(1)對(duì)已損壞基層的路面采用銑刨已經(jīng)破壞的面層，對(duì)基層進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)其結(jié)構(gòu)功能；

(2)對(duì)損壞面層的路面，僅對(duì)瀝青面層進(jìn)行維修；

(3)對(duì)于強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，只是表面功能弱化的路段采用微表處達(dá)到路面封水和恢復(fù)功能的目的。

①預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案

為防止水損害和恢復(fù)使用功能，對(duì)路面輕微縱裂、橫裂路段，且PQI評(píng)價(jià)為良、優(yōu)者，路面強(qiáng)度評(píng)價(jià)為優(yōu)良者，對(duì)裂縫灌縫后采用1.0 cm厚的MS-3型微表處罩面方案。

圖14 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)對(duì)策決策圖

同時(shí)為了保證路面維修處治后的美觀及消除接縫的影響，對(duì)于多車(chē)道中只有一條車(chē)道路面進(jìn)行維修處治的段落，在整幅車(chē)道的瀝青面層上加鋪1.0 cm的瀝青微表處。

②路面破損維修處治方案

對(duì)于路面強(qiáng)度為優(yōu)良，PQI評(píng)價(jià)為中、次、差的路段，將瀝青面層的上面層或上、中面層銑刨后，重新鋪筑5 cmAC-16C中粒式密級(jí)配SBS改性瀝青混凝土上面層或5 cmAC-16C中粒式密級(jí)配SBS改性瀝青混凝土上面層+6 cm(或7 cm)AC-20C中粒式密級(jí)配瀝青混凝土下面層(摻0.3%的抗車(chē)轍劑、廠拌熱再生)路面。

③橋面破損維修處治方案

a 橋面有破損，但鋪裝層沒(méi)破壞的路段

銑刨原有瀝青面層后重新鋪設(shè)瀝青面層，處理厚度為10 cm，新鋪設(shè)的面層結(jié)構(gòu)為1 cmMS-3型瀝青微表處+9 cm AC-20C中粒式密級(jí)配SBS改性瀝青混凝土。

b 橋面鋪裝層破壞路段

將橋梁原有的面層及鋪裝層銑刨后重鋪路面，處理厚度為19 cm，路面結(jié)構(gòu)為7 cm AC-20C中粒式密級(jí)配SBS改性瀝青混凝土+12 cm C50鋼纖維混凝土鋪裝層(內(nèi)設(shè)一層φ10鋼筋網(wǎng))。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)南環(huán)高速公路上行、下行兩個(gè)方向?yàn)r青路面病害的損壞規(guī)律和損壞程度進(jìn)行分析、評(píng)定，提出針對(duì)不同病害損壞程度的處治方案，對(duì)高速公路的養(yǎng)護(hù)管理具有重要的參考意義。

[1] 交通部公路科學(xué)研究院.公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(JTG H20-2007)[S].北京:人民交通出版社,2007.

[2] 交通部公路科學(xué)研究院.公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程(JTG E60-2008)[S].北京:人民交通出版社,2008.

[3] 浙江省公路管理局. 公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范(JTG H10-2009)[S].北京:人民交通出版社,2009.

[4] 北京市首都公路發(fā)展集團(tuán)有限公司.高速公路運(yùn)營(yíng)管理手冊(cè)(養(yǎng)護(hù)篇)[M].北京:人民交通出版社, 2011.

[5] 中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院. 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D50-2006)[S].北京:人民交通出版社,2006.

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The Evaluation of performance and The Study of Treatment Scheme of Freeway Asphalt Pavement

YUN Yao-bin

(Shanxi Provincial Transport Planning &Survey Institute)

At present, China has entered the large-scale maintenance and management t times of the freeway. It is very important for the maintenance and management of freeway to rationally evaluate the pavement performance and formulate scientific maintain countermeasure. Taking the south speed around the city in Taiyuan for example, the law and the extent of pavement surface disease based on pavement performance evaluation indexes: PCI, RQI, RDI, SRI, PSSI, is studied and analyzed. And the maintenance treatment scheme of freeway asphalt pavement is proposed, what is a important reference for the maintenance decision of freeway.

Freeway; Asphalt Pavement; Pavement Diseases; treatment scheme

2015-04-15

韻耀斌(1972-)，男，山西清徐人，高級(jí)工程師，主要從事路線及路基路面工作。

U418.6

C

1008-3383(2015)12-0003-04