陳麗萍

（湖南省高速公路管理局，湖南長(zhǎng)沙 410016）

高速公路瀝青路面中修養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策選擇研究

陳麗萍

（湖南省高速公路管理局，湖南長(zhǎng)沙 410016）

為提高路面使用性能，保證高速公路行車安全，根據(jù)現(xiàn)有瀝青路面養(yǎng)護(hù)管理實(shí)際，建立以車轍深度RD和破損狀況PCI指標(biāo)為基礎(chǔ)的中修養(yǎng)護(hù)可選對(duì)策和強(qiáng)制對(duì)策，并提出了綜合考慮開裂狀況、老化程度、滲水系數(shù)、交通流量、路面結(jié)構(gòu)的中修養(yǎng)護(hù)維修決策樹和決策分析流程，為高速公路中修養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策選擇提供參考。

公路；瀝青路面；中修養(yǎng)護(hù)維修；決策樹

在環(huán)境、交通荷載等因素的共同作用下，瀝青路面會(huì)出現(xiàn)不同程度的坑槽、裂縫、車轍等病害，嚴(yán)重影響行車舒適性和安全性、路面使用壽命和服務(wù)水平，必須及時(shí)對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。

影響?zhàn)B護(hù)維修對(duì)策確定的因素有路網(wǎng)整體現(xiàn)有路況水平、路面使用性能的自然衰減值、資金限制條件、階段性政策等，公路養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策選擇屬于多目標(biāo)、多階段的決策問題。為充分發(fā)揮有限養(yǎng)護(hù)資金的使用效率和養(yǎng)護(hù)效益，走集約化養(yǎng)護(hù)的道路成為高速公路養(yǎng)護(hù)管理的重要途徑。

1 養(yǎng)護(hù)階段性劃分

為了保持路面使用性能，按照瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)特點(diǎn)，路面養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)可分為日常養(yǎng)護(hù)、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、中修和大修四類，在不同階段采用不同的養(yǎng)護(hù)維修策略。通常路面開通的最初幾年，整體狀況較好，只需進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)維修，如清除路面垃圾、處理路面細(xì)微病害；當(dāng)路面病害繼續(xù)發(fā)展，為減少水分進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，如微表處、就地?zé)嵩偕?、霧封層等；當(dāng)路面加速破壞時(shí)，應(yīng)考慮進(jìn)行大中修，如銑刨、路面再生、微表處、超薄磨耗層、改建等（見圖1）。

圖1 路面養(yǎng)護(hù)維修區(qū)間示意圖

2 瀝青路面中修養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)

根據(jù)JTGH20-2007《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》，瀝青路面破損狀況分為11類21種類型。各類病害都有一種或幾種養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策可供選擇，但每種養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策都存在一定的局限，針對(duì)具體項(xiàng)目，養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策的選擇要綜合考慮路面類型、路況、養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)、養(yǎng)護(hù)可支配經(jīng)費(fèi)等因素。湖南省高速公路瀝青路面的養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策主要包括銑刨、微表處、超薄磨耗層、瀝再生、熱再生、罩面等。

6種養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)的應(yīng)用條件如下：銑刨主要用于舊路面維修加鋪，是一種矯正性養(yǎng)護(hù)措施，適用于車轍深度RD超過20 mm、嚴(yán)重影響行車安全，路面損壞狀況指數(shù)PCI評(píng)價(jià)為中或中以下、表層出現(xiàn)大面積松散、輪跡帶疲勞裂縫非常嚴(yán)重、但結(jié)構(gòu)承載力滿足要求，路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI評(píng)價(jià)為中或中以下、路表坑槽較多、嚴(yán)重影響行車質(zhì)量與外觀，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI評(píng)價(jià)為中或中以下、表層以下結(jié)構(gòu)層損壞，需進(jìn)行多層維修的路段。微表處適用于路面破損狀況較輕（PCI＞90）、路面有一定的車轍病害（RD為10～25 mm）的路段。瀝再生適用于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度足夠、表面狀況尚好，路面病害類型主要為輕微不規(guī)則裂縫（裂縫寬度在2 mm以下）的路面。超薄磨耗層適用于路面車轍較輕微（15 mm＜RD＜20 mm）、通車年限較長(zhǎng)、路面磨耗較嚴(yán)重的路段。熱再生適用于RD＞20 mm，并嚴(yán)重影響行車安全，PCI評(píng)價(jià)為中或中以下，表層出現(xiàn)大面積松散，輪跡帶疲勞裂縫嚴(yán)重，RQI評(píng)價(jià)為中或中以下，路面平整度較差（RQI＜80）的路段。罩面適用于PCI評(píng)價(jià)為中或中以下、RQI評(píng)價(jià)為中或中以下、

路面抗滑能力不足（SFC＜40），但路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求的路段（見表1）。

表1 不同瀝青路面養(yǎng)護(hù)對(duì)策的適用條件及比較

從表1所示路面養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策的使用效果來看，各種路面養(yǎng)護(hù)措施對(duì)于路面開裂、車轍、平整度及抗滑的修復(fù)效果各不相同，應(yīng)結(jié)合路面病害特點(diǎn)及其使用效果選擇路面養(yǎng)護(hù)維修方案。

3 中修養(yǎng)護(hù)可選對(duì)策及強(qiáng)制對(duì)策

3.1 中修養(yǎng)護(hù)可選對(duì)策

在美國，瀝青路面以PCI為指標(biāo)將路面分為75～95、60～75、＜60 3種狀況，若PCI為75～95，說明路況優(yōu)異，進(jìn)行常規(guī)性維修；若PCI為60～75，表明路況良好，采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修；若PCI＜60，說明路況較差或惡劣，進(jìn)行全面修復(fù)。

JTG H20-2007《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》采用PCI、RQI、路面車轍深度指數(shù)RDI、路面抗滑性能指數(shù)SRI、PSSI五項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)反映路面使用性能狀況。這些指標(biāo)間存在一定的聯(lián)系，如路面破損較嚴(yán)重是由橫向裂縫引起的，則路面的平整度也較低；當(dāng)路面損壞嚴(yán)重時(shí)，在水的作用下會(huì)影響路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。大量檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，PCI與RQI具有良好的相關(guān)性，而與RDI、SRI的相關(guān)性較差。對(duì)于大多數(shù)高速公路，瀝青路面的抗滑性能均能滿足路面使用要求?；诖?，根據(jù)高速公路瀝青路面的特點(diǎn)，將路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度PSSI＞80、PQI＞80和SRI＞80的路面以車轍深度RD和破損狀況PCI兩項(xiàng)指標(biāo)為基礎(chǔ)劃分等級(jí)，RD劃分為RD＜15 mm、15 mm≤RD＜20 mm、RD≥20 mm 3個(gè)等級(jí)，路面破損PCI劃分為PCI≥95、90≤PCI＜95、85≤PCI＜90、80≤PCI＜85、PCI＜80 5個(gè)等級(jí)，則可根據(jù)PCI和RD兩個(gè)指標(biāo)將瀝青路面劃分為15類路況，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策初選（見表2）。

表2 高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策初選

3.2 中修強(qiáng)制對(duì)策

上節(jié)根據(jù)PCI和RD兩個(gè)指標(biāo)提出了可選對(duì)策，但僅在PSSI＞80、PQI＞80和SRI＞80的路面條件下適用。除可選對(duì)策外，從維持高速公路最低服務(wù)水平和安全性考慮，可根據(jù)養(yǎng)護(hù)目標(biāo)和養(yǎng)護(hù)資金情況確定如下強(qiáng)制性措施：

（1）平均PSSI＜80，即高速公路路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)采取補(bǔ)強(qiáng)的大修對(duì)策，功能性罩面不再適用。

（2）RD＞20 mm為影響高速公路行車安全的車轍界限值，當(dāng)公路平均車轍深度大于20 mm時(shí)，必須以中修可選養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策確定養(yǎng)護(hù)維修方案。

（3）SRI＜80為影響高速公路行車安全的抗滑能力界限值，此時(shí)必須采取磨耗型罩面。

（4）RQI＜80為影響高速公路行車安全的平整度界限值，此時(shí)必須采取改善平整性的罩面措施。

4 中修養(yǎng)護(hù)維修決策樹分析

4.1 中修養(yǎng)護(hù)維修決策樹

根據(jù)路況進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策選擇比較粗放。決策樹是通過一定的形式（樹結(jié)構(gòu)），根據(jù)道路等級(jí)、路況等影響決策的因素將路網(wǎng)不斷進(jìn)行分枝、細(xì)化，綜合考慮各種組合條件，在各個(gè)分枝的枝末給出各種組合條件下的可能處治對(duì)策。路面的主導(dǎo)病害、路況指標(biāo)及老化程度、滲水系數(shù)、交通流量等可作為考慮中修養(yǎng)護(hù)維修的影響因素，結(jié)合湖南省高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)實(shí)際，采用決策樹方法建立中修養(yǎng)護(hù)維修決策樹模型（見圖2）。

圖2 高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策決策樹

4.2 養(yǎng)護(hù)維修方案的決策樹分析

以保證路面性能為目標(biāo)，通過規(guī)劃使每個(gè)路段得到及時(shí)修復(fù)，保證各路段達(dá)到路面使用性能的預(yù)定目標(biāo)，使養(yǎng)護(hù)維修資金最省（見圖3）。

圖3 高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修方案決策流程

（1）路面狀況檢測(cè)及路面損壞數(shù)量預(yù)測(cè)。通過全自動(dòng)激光路面檢測(cè)設(shè)備對(duì)高速公路路面性能進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果預(yù)測(cè)路面損壞數(shù)量。

（2）確定中修路段。在現(xiàn)有路況水平的基礎(chǔ)上進(jìn)行性能預(yù)測(cè)，保證各路段達(dá)到路面使用性能的預(yù)定目標(biāo)，確定待中修路段。

（3）確定養(yǎng)護(hù)可選方案。根據(jù)合理的養(yǎng)護(hù)需求目標(biāo)，考慮現(xiàn)有路況條件、養(yǎng)護(hù)歷史、當(dāng)?shù)仞B(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)等因素，運(yùn)用瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修決策樹進(jìn)行選擇。

（4）效果費(fèi)用比計(jì)算。進(jìn)行效果費(fèi)用比計(jì)算，效果費(fèi)用比大的養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策優(yōu)先采用。

（5）確定達(dá)到路況目標(biāo)費(fèi)用最小方案。根據(jù)效果費(fèi)用比及養(yǎng)護(hù)需求目標(biāo)確定費(fèi)用最小方案。

5 結(jié)語

該文基于高速公路瀝青路面的特點(diǎn)，以車轍深度和破損狀況兩項(xiàng)指標(biāo)為基礎(chǔ)，將瀝青路面劃分為15類路況，并進(jìn)行了養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策初選；從維持高速公路最低服務(wù)水平和安全性考慮，根據(jù)養(yǎng)護(hù)目標(biāo)和養(yǎng)護(hù)資金情況確定了強(qiáng)制性措施；考慮路面的主導(dǎo)病害、路況指標(biāo)及老化程度、滲水系數(shù)、交通流量等因素，采用決策樹方法建立了中修養(yǎng)護(hù)維修決策模型，并制定了養(yǎng)護(hù)維修方案決策分析流程。

［1］ 蔣紅妍.基于多目標(biāo)決策的養(yǎng)護(hù)資金分配優(yōu)化模型及應(yīng)用［J］.公路工程，2008，33（3）.

［2］ 趙麗君，陸陽.公路養(yǎng)護(hù)資金分配的多目標(biāo)模糊優(yōu)化動(dòng)態(tài)規(guī)劃分析［J］.交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2009，7（2）.

［3］ 曾勝，許佳，歐陽曉英.基于決策樹模型的瀝青混凝土路面養(yǎng)護(hù)計(jì)劃輔助決策研究［J］.中外公路，2009，29（6）.

［4］ 曾勝，黃雄立.SMA路面長(zhǎng)期性能的調(diào)查分析及預(yù)測(cè)［J］.長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，7（1）.

［5］ 孫立軍，許志軍，陳子建.瀝青路面的行為函數(shù)［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003，31（5）.

［6］ 姚祖康.路面管理系統(tǒng)［M］.北京：人民交通出版社，1993.

［7］ 王娜.高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)研究［D］.西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2005.

［8］ 肖金平，韋慧，趙健，等.湖南省高速公路路面使用性能衰變模型［J］.中南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015，46（7）.

［9］ JTG H20-2007，公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［10］ 李紅梅，倪富健，商健林.高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)對(duì)策選擇的研究［J］.華東公路，2008（6）.

U418.2

A

1671-2668（2016）06-0251-04

2016-07-04