任俊達(dá)

（1.遼寧省交通科學(xué)研究院 沈陽(yáng)市110015；2.高速公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（沈陽(yáng)） 沈陽(yáng)市110015）

瀝青路面長(zhǎng)期性能研究發(fā)展現(xiàn)狀

任俊達(dá)1，2

（1.遼寧省交通科學(xué)研究院 沈陽(yáng)市110015；2.高速公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（沈陽(yáng)） 沈陽(yáng)市110015）

高等級(jí)公路的早期破壞日益受到人們廣泛關(guān)注，為了解決這一難題，開(kāi)展路面長(zhǎng)期性能研究勢(shì)在必行，這是我國(guó)瀝青路面技術(shù)升級(jí)的必然選擇。首先回顧了國(guó)內(nèi)外路面長(zhǎng)期性能的研究發(fā)展?fàn)顩r及成果，并對(duì)美國(guó)路面長(zhǎng)期性能的研究做了重點(diǎn)的介紹，同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)外瀝青路面長(zhǎng)期性能研究做了總結(jié)與分析，為我國(guó)開(kāi)展路面長(zhǎng)期性能的研究提供參考。

道路工程；長(zhǎng)期性能；瀝青路面；發(fā)展現(xiàn)狀

1　引言

隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，現(xiàn)代道路工程的特點(diǎn)反映出越來(lái)越鮮明的功能化；與此同時(shí)，公路交通也逐漸呈現(xiàn)出重載、大交通量、高胎壓的特點(diǎn)。在此期間，伴隨我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)、施工、材料等技術(shù)方法的不斷改進(jìn)完善，瀝青路面早期損壞現(xiàn)象得到了有效遏制，路面耐久性也得到了進(jìn)一步的提升，個(gè)別路段已實(shí)現(xiàn)了“瀝青路面十年不大修”的目標(biāo)。然而，我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到，目前我國(guó)瀝青路面的使用壽命仍達(dá)不到發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，部分地區(qū)早期病害仍然突出，中長(zhǎng)期性能不足問(wèn)題依舊凸顯，使得道路的服務(wù)能力嚴(yán)重衰減，影響了公路交通綜合效益的實(shí)現(xiàn)，特別是對(duì)長(zhǎng)期的交通荷載和環(huán)境綜合影響下的路面使用性能的變化規(guī)律缺乏深刻的認(rèn)識(shí)，由此導(dǎo)致的瀝青路面在全壽命周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益未能充分發(fā)揮［1］。

隨著我國(guó)高速公路由建設(shè)的高峰期轉(zhuǎn)入養(yǎng)護(hù)的高峰期，面對(duì)如此大的路網(wǎng)規(guī)模，如何進(jìn)一步提高我國(guó)瀝青路面使用性能和服務(wù)水平，延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命與大中修周期，保證建設(shè)與養(yǎng)護(hù)資金的有效利用，實(shí)現(xiàn)全壽命周期經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化是公路科技人員亟待解決的核心問(wèn)題，也使得瀝青路面長(zhǎng)期性能研究成為國(guó)際先進(jìn)國(guó)家公路領(lǐng)域課題研究的主攻方向。

2　瀝青路面長(zhǎng)期性能研究意義

瀝青路面長(zhǎng)期性能研究是通過(guò)廣泛的資料調(diào)查分析、試驗(yàn)檢測(cè)及成果總結(jié)，系統(tǒng)研究交通荷載、環(huán)境氣候、結(jié)構(gòu)、材料、施工、設(shè)計(jì)和養(yǎng)護(hù)維修措施等影響路面性能的基本要素，并探索各要素之間的聯(lián)系和規(guī)律，分析呈現(xiàn)出各種不同性能的原因，從而構(gòu)建科學(xué)完整的工程理論體系，對(duì)瀝青路面的設(shè)計(jì)、施工養(yǎng)護(hù)、維修、運(yùn)營(yíng)和管理等方面的實(shí)踐提供指導(dǎo)和幫助［2，3］。

在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)展我國(guó)不同地域、交通量及結(jié)構(gòu)的瀝青路面長(zhǎng)期性能研究，目的在于為提高我國(guó)瀝青路面使用性能，延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命與大中修周期，實(shí)現(xiàn)全壽命周期經(jīng)濟(jì)成本最低，為瀝青路面建設(shè)、養(yǎng)護(hù)、管理技術(shù)的進(jìn)步提供支撐。具體目的主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）通過(guò)長(zhǎng)期性能研究，提高瀝青路面使用性能，提升路面耐久性、安全性及舒適性，提高資金的使用效率，實(shí)現(xiàn)全壽命建設(shè)與養(yǎng)護(hù)成本節(jié)約。

（2）通過(guò)長(zhǎng)期使用性能研究，掌握瀝青路面破壞機(jī)理及其關(guān)鍵性影響因素，提出不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的瀝青路面長(zhǎng)期性能衰變規(guī)律，建立并驗(yàn)證路面長(zhǎng)期使用性能預(yù)測(cè)模型。

（3）通過(guò)長(zhǎng)期性能的研究，驗(yàn)證瀝青路面設(shè)計(jì)方法中彎沉、疲勞、車(chē)轍、平整度等關(guān)鍵指標(biāo)預(yù)測(cè)模型，為完善現(xiàn)行的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，形成與瀝青路面使用性能相關(guān)的適合我國(guó)的力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)路面設(shè)計(jì)指南（MEPDG）的設(shè)計(jì)方法提供支撐。

（4）在路面長(zhǎng)期性能變化和預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)、材料、環(huán)境、施工、路基等因素的系統(tǒng)總結(jié)和深入研究，提出進(jìn)一步提升長(zhǎng)期性能的改進(jìn)措施。

（5）在路面長(zhǎng)期使用性能的衰減規(guī)律及預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)上，完善科學(xué)的路面養(yǎng)護(hù)決策體系，延長(zhǎng)路面使用壽命，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)資金的最大化效益和利用。

3　國(guó)外路面長(zhǎng)期性能研究現(xiàn)狀

路面長(zhǎng)期性能研究已在多個(gè)國(guó)家開(kāi)展。自20世紀(jì)80年代末起，許多國(guó)家開(kāi)始總結(jié)道路修筑和使用經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展關(guān)于路面長(zhǎng)期性能LTPP（Long Term Pavement Performance）的研究。

國(guó)外在路面長(zhǎng)期性能研究方面有美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、奧地利、加拿大、法國(guó)、印度、日本、新西蘭、波蘭等，最為系統(tǒng)最具影響的應(yīng)屬美國(guó)，自1984年至今已開(kāi)展了近30年的長(zhǎng)期觀測(cè)研究，同時(shí)其研究方法、研究思路也被很多其他國(guó)家采用或合作研究。美國(guó)各州公路工作者協(xié)會(huì)AASHO（American Association of State Highway Officials）在1956年～1960年間進(jìn)行了著名的AASHO試驗(yàn)路，研究了真實(shí)荷載作用下路面使用性能的變化規(guī)律，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果提出了AASHTO（American Association of State Highway and Transportation Officials）路面設(shè)計(jì)指南［4，5］。

歐洲科技合作框架（COST）1994至1997年制定了歐洲瀝青路面長(zhǎng)期性能研究計(jì)劃（COST 324），自1996年開(kāi)始實(shí)施，包括15個(gè)國(guó)家、16個(gè)研究機(jī)構(gòu)，建立了900多個(gè)觀測(cè)路段并跟蹤觀測(cè)［6］。

自20世紀(jì)80年代末起，以美國(guó)發(fā)起的LTPP項(xiàng)目為代表，收集了2500多段公路長(zhǎng)達(dá)20年的多種路面性能數(shù)據(jù)，包括路面資產(chǎn)信息、路面材料試驗(yàn)、路面動(dòng)態(tài)荷載試驗(yàn)、路面養(yǎng)護(hù)和維修、交通量研究、氣候和環(huán)境對(duì)路面的影響等超過(guò)6000個(gè)變量的很全面的路面性能數(shù)據(jù)，并將之存于一個(gè)大型的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中400多個(gè)表中。作為SHRP路面研究項(xiàng)目后期的主要研究領(lǐng)域，美國(guó)的LTPP是全世界有史以來(lái)最大的路面研究項(xiàng)目。

在80年代初，隨著二三十年前修建的高速公路的損壞，路面性能隨時(shí)間變化的情況越來(lái)越被公路機(jī)構(gòu)所關(guān)心，由美國(guó)國(guó)家科學(xué)院交通研究委員會(huì)（TRB）、美國(guó)公路和交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)（AASHTO）和美國(guó)聯(lián)邦公路（FHWA）提出系統(tǒng)地研究性能數(shù)據(jù)和促進(jìn)延長(zhǎng)路面壽命的任務(wù)。路面長(zhǎng)期性能研究是美國(guó)戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃的研究領(lǐng)域之一，通過(guò)對(duì)路面性能的評(píng)估和預(yù)測(cè)，獲得廣泛而詳細(xì)的數(shù)據(jù)，從而建立起路面性能數(shù)據(jù)庫(kù)，以便能找到適應(yīng)時(shí)機(jī)交通量和環(huán)境條件的各種材料、設(shè)計(jì)方法和施工措施［7］。

LTPP參與者包括美國(guó)50個(gè)州交通部門(mén)、哥倫比亞地區(qū)、波多黎各、10個(gè)加拿大的省級(jí)交通運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、FHWA、AASHTO、加拿大公路戰(zhàn)略研究項(xiàng)目以及受雇于這些組織并直接參與LTPP產(chǎn)品研發(fā)的許多工程師、研究人員和技術(shù)人員。試驗(yàn)段是LTPP項(xiàng)目的核心，共監(jiān)測(cè)瀝青和水泥混凝土路面大約有2500個(gè)試驗(yàn)段，試驗(yàn)路包括一般路面研究（GPS）和特殊路面研究（SPS），分布在全美50個(gè)州、波多黎各區(qū)、哥倫比亞特區(qū)和加拿大境內(nèi)。自1998年以來(lái)，每年AASHTO通過(guò)常務(wù)委員會(huì)研究分配N(xiāo)CHPR的一部分資金，主要為L(zhǎng)TPP數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目和為FHWA數(shù)據(jù)收集提供資金預(yù)算［8］。

針對(duì)大多數(shù)美國(guó)州際公路網(wǎng)接近使用壽命末期這一現(xiàn)狀，如何進(jìn)行公路養(yǎng)護(hù)、使路面更好地發(fā)揮其使用性能，從而將其壽命進(jìn)行提升成為關(guān)注熱點(diǎn)，Simpson［9］等依托于LTPP計(jì)劃，建立了一個(gè)覆蓋全國(guó)的路面管理系統(tǒng)，包括標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)采集、路面設(shè)計(jì)方法等，利用該系統(tǒng)改進(jìn)了路面性能模型。

應(yīng)試教育下，學(xué)生除了課本的閱讀外，閱讀更多是的工具書(shū)和教輔資料，課外閱讀行為是針對(duì)考試而產(chǎn)生的，這大大降低了學(xué)生閱讀的興趣。且閱讀行為是以考試為目的，讓學(xué)生產(chǎn)生了不愿閱讀其他的書(shū)籍的想法，長(zhǎng)此以往，學(xué)生的閱讀積極性減弱，閱讀量無(wú)法增加。學(xué)生的閱讀量少，不僅影響了學(xué)生對(duì)知識(shí)領(lǐng)域的開(kāi)辟，還直接導(dǎo)致了知識(shí)儲(chǔ)備的貧瘠，影響個(gè)人在學(xué)習(xí)上的發(fā)展，閱讀能力無(wú)法得到提升。

Lee［10］等針對(duì)現(xiàn)有力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法對(duì)水泥混凝土橫向裂縫預(yù)測(cè)不精確的問(wèn)題，利用LTPP數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)水泥混凝土路面的橫向裂縫預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了改進(jìn)和修正，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘發(fā)現(xiàn)：利用傳統(tǒng)的回歸方法并不適用于該模型，而基于泊松分布的廣義線性模型和廣義加性模型更加合適。

Ker［11］等針對(duì)現(xiàn)有力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法對(duì)水泥混凝土斷裂預(yù)測(cè)模型不精確的問(wèn)題，利用LTPP數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)水泥混凝土路面的斷裂預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了改進(jìn)和修正，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘發(fā)現(xiàn)：利用傳統(tǒng)的回歸方法并不適用于該模型，而基于似然估計(jì)和泊松分布的廣義線性模型和廣義加性模型更加合適。

4　我國(guó)瀝青路面長(zhǎng)期性能研究現(xiàn)狀

瀝青路面作為目前不能有效設(shè)計(jì)的土木工程結(jié)構(gòu)，對(duì)其結(jié)構(gòu)行為認(rèn)識(shí)仍缺乏核心的理論依據(jù)，力學(xué)方法在路面分析和設(shè)計(jì)中的發(fā)揮和效果都差強(qiáng)人意，室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)路面性能也缺乏必然聯(lián)系，不同地區(qū)積累的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)存在較大差異。因此，隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，開(kāi)展瀝青路面長(zhǎng)期性能的研究勢(shì)在必行。

長(zhǎng)安大學(xué)武建民［12，13］在確定瀝青路面長(zhǎng)期使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)路面使用性能的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)半剛性基層瀝青路面的疲勞破壞標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行了深入的分析；同時(shí)結(jié)合長(zhǎng)期性能數(shù)據(jù)，對(duì)代表路段的車(chē)轍預(yù)測(cè)模型進(jìn)行標(biāo)定。

長(zhǎng)安大學(xué)郝大力［14］結(jié)合“河南省高速公路路面長(zhǎng)期性能”研究項(xiàng)目，從對(duì)典型的高等級(jí)路面的損壞狀況及損壞特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查分析入手，對(duì)我國(guó)開(kāi)展路面長(zhǎng)期性能研究的重要性及由此產(chǎn)生的深遠(yuǎn)意義進(jìn)行了闡述。通過(guò)開(kāi)展路面性能的評(píng)價(jià)與分析研究，結(jié)合工程實(shí)際，選擇確定了適于開(kāi)展路面長(zhǎng)期性能觀測(cè)的實(shí)體工程，建立了不同面層結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)路段和道路環(huán)境場(chǎng)試驗(yàn)路段，研究開(kāi)發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的LTPP信息管理系統(tǒng)（IMS）。

張慧彧［15］采用灰關(guān)聯(lián)理論對(duì)瀝青路面長(zhǎng)期性能影響因素的敏感性大小進(jìn)行了確定，并在分析現(xiàn)有瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，確定了長(zhǎng)期性能的觀測(cè)指標(biāo)；與此同時(shí)，結(jié)合美國(guó)LTPP相關(guān)研究成果，對(duì)我國(guó)開(kāi)展瀝青路面長(zhǎng)期性能觀測(cè)指標(biāo)體系進(jìn)行補(bǔ)充，對(duì)完善我國(guó)基于長(zhǎng)期性能的瀝青路面設(shè)計(jì)體系奠定基礎(chǔ)。

我國(guó)“高速公路瀝青路面長(zhǎng)期性能研究”在對(duì)各種實(shí)驗(yàn)方法和手段綜合分析研究的基礎(chǔ)上初步建立了基于瀝青路面長(zhǎng)期性能的研究體系、試驗(yàn)與驗(yàn)證體系和長(zhǎng)期性能觀測(cè)體系，初步制定了基于長(zhǎng)期性能的綜合試驗(yàn)方法、長(zhǎng)期性能觀測(cè)路段（GPS、SPS）確定方法、長(zhǎng)期性能觀測(cè)方法，并在浙江、山東、山西、陜西、四川和黑龍江省建立了22.44 km，包含50個(gè)試驗(yàn)段的示范試驗(yàn)路，開(kāi)發(fā)并初步建立了“高速公路瀝青路面長(zhǎng)期性能觀測(cè)信息管理系統(tǒng)”，切實(shí)推動(dòng)了瀝青路面長(zhǎng)期性能研究，取得了較豐富的成果［16］。

2014年，交通運(yùn)輸部開(kāi)展了我國(guó)“高速公路瀝青路面長(zhǎng)期性能研究（二期）”的招標(biāo)工作，具體要求如下：

（1）研究范圍：東部濕潤(rùn)區(qū)、黃土高原干濕過(guò)渡區(qū)、東南濕熱區(qū)、西南潮暖區(qū)、西北干旱區(qū)，同時(shí)考慮代表性路段。

（2）長(zhǎng)期性能指標(biāo)體系至少包括：表明功能指標(biāo)（平整度、抗滑性能、車(chē)轍、路面破損等）、結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)（彎沉、模量等）、材料參數(shù)指標(biāo)（配合比、強(qiáng)度、模量等）及環(huán)境、交通量參數(shù)等。

（3）數(shù)據(jù)包括：歷史數(shù)據(jù)，新觀測(cè)補(bǔ)充數(shù)據(jù)；交通荷載、環(huán)境、路面材料、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、養(yǎng)護(hù)技術(shù)與路面長(zhǎng)期性能關(guān)系；不同類(lèi)型的瀝青路面長(zhǎng)期性能衰變規(guī)律；提出長(zhǎng)期性能優(yōu)越的瀝青路面典型結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法及進(jìn)一步提升性能的改進(jìn)措施。

從上述諸多研究現(xiàn)狀可以看出，瀝青路面長(zhǎng)期性能觀測(cè)是開(kāi)展高速公路瀝青路面長(zhǎng)期性能研究的必要手段。與此同時(shí)，我國(guó)也已逐步開(kāi)展了路面性能的跟蹤觀測(cè)研究，路面性能跟蹤觀測(cè)的成果已對(duì)當(dāng)?shù)芈访娼ㄔO(shè)和養(yǎng)護(hù)水平的提高起到了積極的作用。但從國(guó)內(nèi)發(fā)展情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)的這些項(xiàng)目往往僅限于對(duì)所在地區(qū)的個(gè)別路段進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)路面的結(jié)構(gòu)、材料等比較單一。且觀測(cè)數(shù)據(jù)僅局限在路面功能性數(shù)據(jù)上，缺少標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的觀測(cè)方法和手段，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性仍嫌不足，對(duì)路面施工期、營(yíng)運(yùn)期、結(jié)構(gòu)性能和材料性能的數(shù)據(jù)相對(duì)較少，而且數(shù)據(jù)深挖掘有限，其成果和意義并沒(méi)有完全體現(xiàn)，代表性的觀測(cè)成果和研究仍相當(dāng)缺乏。

5　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)瀝青路面長(zhǎng)期性能的研究，深入調(diào)研、引進(jìn)和學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)成果，通過(guò)對(duì)已有瀝青路面長(zhǎng)期使用性能檢測(cè)和數(shù)據(jù)的搜集、整理，以及補(bǔ)充檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析和深挖掘，旨在較為清晰地確定瀝青路面性能和各個(gè)影響因素的定量關(guān)系，屬于基礎(chǔ)學(xué)科研究領(lǐng)域，研究成果可以較好地控制瀝青路面性能設(shè)計(jì)，改善路面的使用性能和使用壽命，降低路面建養(yǎng)成本，從而能夠準(zhǔn)確地提高設(shè)計(jì)的可靠度和正確性，顯著提高交通投資收益，降低資源和能源的消耗，有利于提高交通行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展水平，有利于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有不可忽視的地位。

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［16］ 孟書(shū)濤，等.高速公路瀝青路面長(zhǎng)期性能研究（一期）可行性研究報(bào)告［R］.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院.北京：2006.

Development Situation of Long-term Performance of Asphalt Pavement Research

REN Jun-da1，2
（1.Liaoning Transportation Research Institute，Shenyang 110015，China；2.Key Laboratory of Expressway Maintenance Technology Ministry of Communications（Shenyang），Shenyang 110015，China）

The early destruction of highway has seen a growing and widely concern.In order to solve this difficult problem，it is imperative to carry out the research of long term pavement performance，which was also the necessary choice for technology upgrading of asphalt pavement.In this paper，the developments and research results of long-term performance of asphalt pavement both at home and abroad were mainly reviewed，especially the situation in America.In the meantime，the long-term performance of asphalt pavement research both at home and abroad were summarized and analyzed，which provided reference for the study of long-term performance of asphalt pavement in China.

Road engineering；Long term performance；Asphalt pavement；Development situation

U416.2

B

1673-6052（2016）05-0063-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.05.017

※遼寧省交通科技項(xiàng)目（201507）