楊益東
(中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司, 重慶 400037)
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舊路面使用性能評(píng)價(jià)方法及技術(shù)指標(biāo)分析
楊益東
(中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司, 重慶400037)
摘要:對(duì)目前我國(guó)舊路面使用性能評(píng)價(jià)方法存在的問(wèn)題進(jìn)行分析,探討適合于我國(guó)高速公路養(yǎng)護(hù)及改擴(kuò)建工程的舊路面使用性能評(píng)價(jià)方法體系,其包括評(píng)價(jià)內(nèi)容、評(píng)價(jià)方法及技術(shù)指標(biāo),指出應(yīng)加強(qiáng)歷史資料的有效利用,增加主要類型病害的單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo),并按照宏觀、中觀和微觀3個(gè)層面依次對(duì)路面性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。
關(guān)鍵詞:道路工程;舊路改擴(kuò)建;路面使用性能;評(píng)價(jià)方法;技術(shù)指標(biāo)
1我國(guó)舊路面使用性能評(píng)價(jià)存在的問(wèn)題
國(guó)內(nèi)高速公路路面評(píng)價(jià)模型主要采用養(yǎng)護(hù)工程路況評(píng)價(jià)模型。目前國(guó)內(nèi)高速公路擴(kuò)建剛剛起步,故針對(duì)高速公路擴(kuò)建工程的路面評(píng)價(jià)模型還較為欠缺[1-5]。滬寧高速公路在改擴(kuò)建時(shí),由于充分利用老路并且對(duì)老路路面病害需進(jìn)行徹底處理,因此在改擴(kuò)建過(guò)程中,如何對(duì)舊路路面進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)價(jià)就顯得至關(guān)重要[6-8]。
鑒于目前國(guó)內(nèi)缺乏高速公路擴(kuò)建工程路面評(píng)價(jià)模型[9],滬寧高速公路改擴(kuò)建時(shí)提出了一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)RCQI,以對(duì)老路路面進(jìn)行評(píng)判。該指標(biāo)針對(duì)擴(kuò)建工程路面評(píng)價(jià)的目的和要求,將養(yǎng)護(hù)工程路況評(píng)價(jià)中的路面功能性參數(shù)予以舍棄,并同時(shí)將病害頻率引入評(píng)價(jià)體系中,從而使道路擴(kuò)建的評(píng)價(jià)體系更具有針對(duì)性,且也更加合理。實(shí)際使用過(guò)程中,該評(píng)價(jià)體系對(duì)路況評(píng)價(jià)仍存在一些不足,突出表現(xiàn)為如下2點(diǎn):一是在引進(jìn)病害頻率指標(biāo)時(shí)舍棄掉了病害的面積指標(biāo);二是該指標(biāo)體系仍未能擺脫養(yǎng)護(hù)工程路況評(píng)價(jià)的框架范圍,仍是針對(duì)路況進(jìn)行評(píng)價(jià),未能對(duì)老路路面性能進(jìn)行完全評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)指標(biāo)和范圍有待完善。在滬寧高速公路擴(kuò)建過(guò)程中,對(duì)老路的利用與保留最終依托于專家打分法,采用6方評(píng)判方法來(lái)確定是否對(duì)老路進(jìn)行利用。專家打分法主觀性很強(qiáng),應(yīng)用過(guò)程中參與人員的主觀意識(shí)對(duì)結(jié)果的影響較大,有一定局限性。
由以上分析可以看出,當(dāng)前我國(guó)高速公路路況評(píng)價(jià)主要存在以下幾方面問(wèn)題。
1) 缺乏對(duì)歷史資料的有效應(yīng)用。
歷年的運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)資料包含了豐富的路況信息,是了解改擴(kuò)建工程病害特征,尤其是病害發(fā)展規(guī)律及路面性能變化規(guī)律的重要參考信息。以往在以高速公路養(yǎng)護(hù)為目的的路況評(píng)價(jià)體系中,多采用了一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的指標(biāo)和參數(shù),沒(méi)有對(duì)包含時(shí)間序列的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析和利用。道路改擴(kuò)建時(shí)其往往已經(jīng)歷了多年的運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù),其歷年病害調(diào)查、檢測(cè)、養(yǎng)護(hù)和維修資料對(duì)改擴(kuò)建工程決策至關(guān)重要,而目前現(xiàn)有路況評(píng)價(jià)方法缺乏對(duì)以往資料的有效利用。
2) 缺乏對(duì)主要病害類型的單項(xiàng)評(píng)價(jià)。
由滬寧高速公路歷年養(yǎng)護(hù)資料、國(guó)內(nèi)高速公路病害調(diào)研及現(xiàn)場(chǎng)病害調(diào)查資料可知,我國(guó)高速公路往往存在1~3種主要的全局性病害類型,正是這些主要病害,對(duì)整條道路路況和使用質(zhì)量造成了嚴(yán)重及決定性的影響,也是道路養(yǎng)護(hù)及改擴(kuò)建工程所要面對(duì)和處理的關(guān)鍵問(wèn)題,而我國(guó)現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法并沒(méi)有將這些主要病害突出地體現(xiàn)出來(lái)。
以路面綜合破損率作為評(píng)價(jià)路面破損狀況的指標(biāo)過(guò)于籠統(tǒng),對(duì)國(guó)內(nèi)高速公路常見(jiàn)病害缺乏針對(duì)性,不能反映我國(guó)高速公路的主要病害類型及特點(diǎn)。對(duì)于道路養(yǎng)護(hù)及改擴(kuò)建工程中老路維修及處理方案而言,缺乏單項(xiàng)主要病害的評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)判參數(shù),不利于道路養(yǎng)護(hù)和改擴(kuò)建工程決策。
路面破損狀況評(píng)價(jià)由總體指標(biāo)的單一控制改為總體指標(biāo)和單項(xiàng)指標(biāo)的雙指標(biāo)控制更加實(shí)用及合理。筆者結(jié)合滬寧高速公路擴(kuò)建工程,在該方面進(jìn)行了積極探索,其研究成果為進(jìn)一步深入研究我國(guó)高速公路路況評(píng)價(jià)體系提供了良好的經(jīng)驗(yàn)。
3) 缺乏材料參數(shù)方面信息。
路面材料性能及其變化與路面病害的出現(xiàn)和路面使用狀況具有密切關(guān)系,也可以說(shuō),材料的性能及其變化對(duì)路面的使用質(zhì)量有重要影響。因此,對(duì)路面材料的性能及其變化規(guī)律進(jìn)行分析與研究,便可以充分了解路面使用性能狀況。以往評(píng)價(jià)體系皆過(guò)分側(cè)重于路況調(diào)查和對(duì)整體強(qiáng)度的檢測(cè),而忽視了材料參數(shù)這一重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其所蘊(yùn)含的豐富信息。對(duì)于改擴(kuò)建工程而言,材料指標(biāo)應(yīng)作為老路面取舍的一個(gè)重要評(píng)判參數(shù),但迄今為止,在國(guó)內(nèi)所有路況評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)體系中,該指標(biāo)皆未得到有效體現(xiàn)。
4) 缺乏適合擴(kuò)建工程的總體評(píng)價(jià)體系。
現(xiàn)有路況評(píng)價(jià)方法及體系主要針對(duì)道路養(yǎng)護(hù),而與養(yǎng)護(hù)工程相比,擴(kuò)建工程對(duì)老路路況評(píng)價(jià)的目的和方法等皆存在顯著差異,這些差異主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。
(1) 目的不同。道路養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)目的是通過(guò)對(duì)現(xiàn)有路況評(píng)判,為養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)、養(yǎng)護(hù)措施的確定提供參考依據(jù),而道路改擴(kuò)建評(píng)價(jià)目的則是為老路路面取舍提供決策依據(jù),二者目的存在明顯不同。
(2) 對(duì)老路面的處治方法不同。對(duì)現(xiàn)有路況進(jìn)行評(píng)價(jià)后,對(duì)于道路養(yǎng)護(hù),通常是根據(jù)路況現(xiàn)狀采取針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)措施。例如,對(duì)裂縫較嚴(yán)重的路段進(jìn)行清縫、灌縫,對(duì)道路抗滑能力不足路段進(jìn)行加鋪路表抗滑層等,以期恢復(fù)和提高路用性能,全面提高道路的使用質(zhì)量和服務(wù)水平。而對(duì)于改擴(kuò)建工程,則主要針對(duì)不同路況,采用銑刨、局部維修或保留等方式對(duì)老路面予以取舍。
(3) 調(diào)查方法及內(nèi)容不同。道路養(yǎng)護(hù)以恢復(fù)和提高路面使用質(zhì)量為目的,平整度及抗滑能力作為影響道路行車安全及使用質(zhì)量的主要性能,是道路路況調(diào)查的主要因素,在路況調(diào)查中處于重要地位。道路改擴(kuò)建工程由于改擴(kuò)建前老路面層尤其是老路上面層一般不直接作為擴(kuò)建后的上面層,故對(duì)老路的平整度及抗滑能力這2項(xiàng)指標(biāo)的調(diào)查并無(wú)實(shí)際意義;而在道路養(yǎng)護(hù)路況調(diào)查中,這2項(xiàng)指標(biāo)必不可少。
正是由于上述差異,導(dǎo)致以養(yǎng)護(hù)工程為目的的現(xiàn)有路況評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)體系難以完全適用于改擴(kuò)建工程。因此,建立一套適合高速公路改擴(kuò)建工程的路況評(píng)價(jià)方法和體系,對(duì)于高速公路改擴(kuò)建工程至關(guān)重要。
2老路面評(píng)價(jià)內(nèi)容、方法及指標(biāo)
2.1老路面評(píng)價(jià)建議
結(jié)合老路病害調(diào)查及以上分析,對(duì)于道路路況評(píng)價(jià)方法提出如下建議。
1) 加強(qiáng)對(duì)歷史資料的有效利用。
充分重視對(duì)設(shè)計(jì)、施工、歷年養(yǎng)護(hù)、維修及檢測(cè)資料的搜集與整理,尤其是歷年的病害調(diào)查、養(yǎng)護(hù)及維修資料,彎沉及探地雷達(dá)等檢測(cè)資料的整理與分析。通過(guò)對(duì)以往資料的研究與分析,了解和把握道路病害及路面使用性能的現(xiàn)狀、特征、發(fā)展規(guī)律,從而為病害調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、路況評(píng)價(jià)、道路養(yǎng)護(hù)及改擴(kuò)建工程決策提供重要的參考依據(jù)。
2) 增加主要病害類型的單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。
針對(duì)不同道路的不同病害類型,在綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)基礎(chǔ)上,增加典型病害的單一評(píng)價(jià)指標(biāo),尤其是針對(duì)不同道路的不同病害特征,增加裂縫度、車轍面積率、修補(bǔ)面積率、泛油面積率等單項(xiàng)指標(biāo)的調(diào)查、計(jì)算、分析及評(píng)價(jià),從而對(duì)路況進(jìn)行全面和重點(diǎn)評(píng)價(jià)。
3) 加強(qiáng)對(duì)路面相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)與分析。
在病害調(diào)查基礎(chǔ)上,增加路面材料性能試驗(yàn)及路面現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。其中材料性能試驗(yàn)主要包括瀝青混合料、瀝青膠結(jié)料及基層材料的性能試驗(yàn)。路面現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)主要是通過(guò)FWD、探地雷達(dá)對(duì)面層、基層的強(qiáng)度性能及路面材料的整體性及完整性進(jìn)行檢測(cè)。
4) 建立適合改擴(kuò)建工程特點(diǎn)的路況評(píng)價(jià)方法及體系。
由于我國(guó)高速公路擴(kuò)建高峰即將到來(lái),故針對(duì)改擴(kuò)建工程的特點(diǎn)建立一套完善的、適合改擴(kuò)建工程的路面評(píng)價(jià)方法、指標(biāo)和體系意義重大。
5) 應(yīng)用系統(tǒng)論和全壽命周期的觀點(diǎn)對(duì)待每次道路養(yǎng)護(hù)。
道路養(yǎng)護(hù)的目的不僅是通過(guò)養(yǎng)護(hù)來(lái)改善和恢復(fù)道路的路用性能,而且還需掌握每次養(yǎng)護(hù)時(shí)進(jìn)行的各種現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、檢測(cè),采取的養(yǎng)護(hù)措施及獲得的養(yǎng)護(hù)效果等資料,其也是今后道路養(yǎng)護(hù)及改擴(kuò)建的寶貴歷史數(shù)據(jù)。因此,不能只把道路養(yǎng)護(hù)看作是一次次獨(dú)立的行為,而是需應(yīng)用系統(tǒng)論和全壽命周期的觀點(diǎn)對(duì)待每次養(yǎng)護(hù),把每次道路養(yǎng)護(hù)當(dāng)作道路全壽命周期中的一個(gè)有機(jī)組成部分,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、檢測(cè)及養(yǎng)護(hù)方案等都要從全局觀點(diǎn)來(lái)把握,同時(shí)需加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)信息的反饋和積累。
2.2老路路面性能評(píng)價(jià)的內(nèi)容、方法及指標(biāo)
路面性能最直觀的表現(xiàn)就是路面狀況及各種病害,其屬于對(duì)路面性能的宏觀評(píng)價(jià)。路面整體性能則需對(duì)路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)及整體強(qiáng)度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損檢測(cè),從評(píng)定方法及評(píng)定內(nèi)容看,其屬于路面性能的中觀評(píng)價(jià)。而材料試驗(yàn)檢測(cè)對(duì)象則是各種路面材料,其評(píng)價(jià)方法屬于室內(nèi)試驗(yàn),評(píng)價(jià)指標(biāo)也處于微觀層次。
路面性能評(píng)價(jià)應(yīng)從宏觀、中觀和微觀層次進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。宏觀層次是路面的現(xiàn)狀及使用狀況,具體評(píng)價(jià)方法可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查來(lái)實(shí)現(xiàn),其主要指標(biāo)可采用路況指數(shù)、各種病害類型等;中觀層次則是路面的整體性能,可以借助于FWD、GPR等檢測(cè)手段進(jìn)行,其評(píng)價(jià)指標(biāo)主要是整體強(qiáng)度和不同結(jié)構(gòu)層的松散及剝落狀況;微觀層次則表現(xiàn)為構(gòu)成路面結(jié)構(gòu)的材料性能變化,評(píng)價(jià)指標(biāo)可采用不同材料的性能指標(biāo)。
通常,對(duì)于路面性能評(píng)價(jià),應(yīng)按照宏觀、中觀和微觀的次序依次展開(kāi)。首先以宏觀和中觀評(píng)判為基礎(chǔ),分別采用不同的方法,調(diào)查或檢測(cè)出相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo);然后根據(jù)這些指標(biāo)對(duì)路面性能進(jìn)行評(píng)判,確定路面性能優(yōu)良、可保留的路段,性能嚴(yán)重降低必須銑刨的路段及介于二者之間的路段。
考慮到路面性能評(píng)價(jià)的經(jīng)濟(jì)性和必要性,對(duì)于性能優(yōu)良和性能嚴(yán)重降低的路段,可不進(jìn)行微觀指標(biāo)檢測(cè)。對(duì)于介于二者之間的路段,則需借助于微觀評(píng)價(jià)對(duì)路面性能予以進(jìn)一步評(píng)判。
綜上所述,本文將高速公路老路面評(píng)價(jià)內(nèi)容分為3部分,即路面病害狀況評(píng)價(jià)、路面整體性能評(píng)價(jià)和路面材料性能評(píng)價(jià),并按照宏觀、中觀和微觀層次,依次對(duì)路面性能評(píng)價(jià)的內(nèi)容、方法及指標(biāo)予以闡述。
1) 宏觀層次的路面性能評(píng)價(jià)。
根據(jù)前面分析,路面性能評(píng)價(jià)宏觀層次的內(nèi)容是路面現(xiàn)狀及路面的使用狀況,其可采用現(xiàn)場(chǎng)病害調(diào)查方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。在路面病害調(diào)查過(guò)程中,應(yīng)詳細(xì)記錄每種病害發(fā)生的部位、長(zhǎng)度和面積,并按500或1 000 m的調(diào)查頻率計(jì)算路況指數(shù)和各種主要病害的單項(xiàng)指標(biāo),如裂縫度、修補(bǔ)面積率、車轍面積率等。
2) 中觀層次的路面性能評(píng)價(jià)。
中觀層次的路面性能評(píng)價(jià)主要借助于FWD和GPR兩種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)手段,對(duì)路面中觀性能予以評(píng)價(jià)。對(duì)于改擴(kuò)建工程,F(xiàn)WD和GPR為擴(kuò)建前的必測(cè)項(xiàng)目,擴(kuò)建前期分別檢測(cè)1次,為改擴(kuò)建工程決策及設(shè)計(jì)等提供依據(jù)。筆者建議2個(gè)項(xiàng)目的檢測(cè)間隔時(shí)間應(yīng)盡量縮短。對(duì)于道路養(yǎng)護(hù),建議道路建成后第1年內(nèi)進(jìn)行1次GPR測(cè)試,一方面可以獲得路面整體性的基準(zhǔn)數(shù)據(jù);另一方面,還可以對(duì)可能出現(xiàn)潛在隱患的路段做到心中有數(shù)。道路開(kāi)始運(yùn)營(yíng)后,建議每2年檢測(cè)1次,不但為道路養(yǎng)護(hù),也為大中修及改擴(kuò)建工程決策積累寶貴的歷史數(shù)據(jù)。對(duì)于FWD而言,其應(yīng)作為常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目,每年需檢測(cè)1次,且需主要獲取每100或50 m的彎沉、探地雷達(dá)相關(guān)測(cè)試指標(biāo)并給出每km相應(yīng)指標(biāo)的代表值。路面性能評(píng)價(jià)時(shí),根據(jù)各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo),可將路面分為優(yōu)良、中、差3類。其劃分依據(jù)是:凡路面代表彎沉低于10(0.01 mm)且GPR各檢測(cè)結(jié)果低于10%的路段為優(yōu)良;凡路面代表彎沉超過(guò)30(0.01 mm),或探地雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果中某單項(xiàng)指標(biāo)超過(guò)35%的路段均為差;其余路段為中。
對(duì)優(yōu)良類路段,可在改擴(kuò)建工程中予以保留。對(duì)于差類路段,因路面性能嚴(yán)重降低,建議在擴(kuò)建工程中予以銑刨。對(duì)于中類路段,則需對(duì)路面性能進(jìn)行微觀層次的評(píng)判,并將評(píng)判結(jié)果作為路面取舍的決策依據(jù)之一。
3) 微觀層次的路面性能評(píng)價(jià)。
微觀層次的路面性能評(píng)價(jià)主要是根據(jù)路面材料性能指標(biāo)的變化對(duì)路面性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。該種評(píng)價(jià)方法應(yīng)結(jié)合宏觀及中觀層次的評(píng)價(jià)結(jié)果,主要針對(duì)中類路段展開(kāi)。對(duì)于優(yōu)良類路段,建議各道路根據(jù)實(shí)際情況決定是否進(jìn)行該層次的評(píng)判,不提倡對(duì)差類路段進(jìn)行本層次評(píng)價(jià)。
微觀層次的路面性能評(píng)價(jià)主要借助于室內(nèi)試驗(yàn),應(yīng)先對(duì)路面材料進(jìn)行性能檢測(cè),然后基于各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo),對(duì)檢測(cè)路段的路面進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。
對(duì)于大修及改擴(kuò)建道路工程,微觀性能指標(biāo)評(píng)價(jià)為必測(cè)項(xiàng)目。對(duì)于日常養(yǎng)護(hù),建議每年進(jìn)行1次空隙率及瀝青膠結(jié)料的常規(guī)試驗(yàn)檢測(cè)。至于瀝青混合料模量及瀝青膠結(jié)料的性能等級(jí)試驗(yàn),在道路通車運(yùn)營(yíng)后,建議每2年或3年檢測(cè)1次,以為今后的道路養(yǎng)護(hù)、大修及改擴(kuò)建項(xiàng)目的決策積累歷史數(shù)據(jù)。檢測(cè)頻率為每km一個(gè)芯樣,取樣位于行車道上,需記錄所取芯樣的樁號(hào)、位置、高度、完整性及芯樣附近的病害情況,且應(yīng)避免在病害處及病害附近取樣。
3結(jié)束語(yǔ)
本文對(duì)目前我國(guó)舊路面使用性能評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)于舊路面使用性能評(píng)價(jià)存在諸多局限和漏洞,難以了解舊路面的真實(shí)使用狀況,無(wú)法科學(xué)客觀地對(duì)路面使用狀況進(jìn)行評(píng)判,從而不能準(zhǔn)確地指導(dǎo)舊路面養(yǎng)護(hù)維修設(shè)計(jì),無(wú)法為制定科學(xué)合理的路面養(yǎng)護(hù)維修方案提供科學(xué)依據(jù)。本文提出的舊路面使用性能評(píng)價(jià)方法及流程,尤其是宏觀、中觀和微觀3層次調(diào)查法,對(duì)于舊路面使用性能評(píng)價(jià)及舊路面養(yǎng)護(hù)維修設(shè)計(jì)具有重要參考價(jià)值。
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Analysis of Evaluation Methods for Usability and Technical Indices of Old Pavements
YANG Yidong
Abstract:This paper analyzes the existing problems in evaluation methods for usability of old pavements, and probes into the evaluation method system applicable to maintenance of our national expressways and usability of ole pavements in reconstruction and extension projects, including evaluation contents, evaluation methods and technical indices. The paper points out effective utilization of historical data shall be strengthened, single evaluation indices of main type diseases shall be increased, and pavement performance shall be evaluated in order in accordance with macro, intermediate and micro levels.
Keywords:road project; reconstruction and extension of old road; usability of pavement; evaluation method; technical index
文章編號(hào):1009-6477(2016)02-0016-04
中圖分類號(hào):U416.2
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
作者簡(jiǎn)介:楊益東(1983-),男,甘肅省天水市人,本科,工程師。
收稿日期:2015-11-12
基金項(xiàng)目:重慶市科技援疆項(xiàng)目(cstc2013yykfB0212)
DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.02.004