宋海云

（天津市交通科學研究院，天津市 300074）

檢測數(shù)據(jù)變異性對高速公路瀝青路面使用性能評價的影響

宋海云

（天津市交通科學研究院，天津市 300074）

由于路面破壞是隨機發(fā)生的，路面性能指標反映的數(shù)據(jù)也是隨機的。通過對這些使用性能數(shù)據(jù)進行收集、整理和分析，提出各路面性能單項評價指標檢測數(shù)據(jù)變異性對其的影響,對比不同分析方式的結果優(yōu)劣，可選擇合適的路段代表值反應路面實際狀況。

高速公路；瀝青路面；使用性能評價；檢測數(shù)據(jù)變異性

0 引言

路面使用性能評價在公路使用現(xiàn)狀評價與養(yǎng)護決策的決定中起到很重要的作用。它不僅提供了路面破損程度的大小，還給出了路面行駛質量、路面車轍等能直觀反映路面狀況的指標以及結構的承載力等信息，反映出路面行駛質量、結果完好程度等信息。養(yǎng)護部門可以以它為依據(jù)確定路面所需的養(yǎng)護和改建措施，并在之后的使用評價中提供參考信息。路面使用性能是由一系列的檢測數(shù)據(jù)體現(xiàn)出來的，各個檢測指標數(shù)據(jù)得來的最小單位是10 m或者20 m，但公路養(yǎng)護并不會將路段分為20 m一個單元進行養(yǎng)護，往往是用數(shù)據(jù)來表征較長的一段公路性能。但正是因為這種表示方法，由于數(shù)據(jù)分布的不確定性，可能會給路面評價帶來不利的影響。

本次實驗研究的主要對象是公路瀝青路面的使用性能，結合京津塘高速實際道路檢測數(shù)據(jù)，通過對這些使用性能數(shù)據(jù)進行收集、整理和分析，提出各路面性能單項評價指標檢測數(shù)據(jù)變異性對其的影響,對比不同分析方式的結果優(yōu)劣。

1 對路面車轍評價的影響

以2010年京津塘高速（天津段）出京方向的車轍和平整度數(shù)據(jù)來說明數(shù)據(jù)變異性對路面性能預測的影響。

以里程樁號為K49+000～K50+000、K58+000～K59+000、K60+000～K61+000、K77+000～K78+000、K106+000～K107+000、K138+000～K139+000段為例，說明檢測數(shù)據(jù)變異性對其的影響。

對K49～K50、K58～K59、K60～K61、K77～K78、K106～K107、K138～K139各段每10 m一個，共計100個車轍數(shù)據(jù)進行收集整理，并對各路段100個車轍數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計分析，結果如圖1～圖3所示。

圖1 K49～K50段車轍深度與計算代表值

圖2 K58～K59段車轍深度與計算代表值

圖3 K58～K59段車轍深度與計算代表值

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，K49～K50段路面車轍數(shù)據(jù)變異性較小，與路段實際計算采用車轍深度相差不大?？紤]其95%置信度求出的值為0.169 5，以最不利情況1.215+0.169 5考慮，該路段的RDI評價指標仍為優(yōu)。該路段用其平均深度是合適的。

K58～K59段的方差為40.95，數(shù)據(jù)離散程度高，變異性很大。K58～K59段中，前半部分K58+ 010～K58+380與后半段K58+520～K59+000這兩部分的車轍較小，K390+000～K520+000這一段中車轍出現(xiàn)了較大幅度的增長，車轍大于15 mm，甚至部分路段的車轍超過了20 mm，按公路養(yǎng)護規(guī)范所提出的標準，這部分路面的評價指標應為“次”。但是根據(jù)路段平均值得出的路面等分為83.18，評價為良。其中有28%的路面等級評價在良以下，準確率為82%。而根據(jù)路段平均值得出的養(yǎng)護建議是不用采取養(yǎng)護措施，顯然這對于該路段是并不合適的。

對K60～K61段路面而言，其超過規(guī)范要求的修補限值15 mm的路段共有17個，集中分布在K60+ 150～K60+60+320、K60+640～K0+690、K0+840～K0+ 890段內，可以看出，雖然路段損壞數(shù)據(jù)是隨機分布的，但是仍然能從其中找出一些分布規(guī)律。從部分路段來看，利用道路優(yōu)良率來代表其準確程度，其與該段路的實驗數(shù)據(jù)離散性，以方差表示是有一定關系的。

2 對路面平整度評價的影響

以2010年京津塘高速出京方向共100km的公路檢測數(shù)據(jù)為基礎，從中選擇具有代表性的路段來進行分析。選取里程樁號為K62+000～K63+ 000、K63+000～K64+000、K69+000～70+000、K73+ 000～K74+000、K74+000～K75+000、K75+000～K76+ 000、K118+000～K119+000、K132+000～K133+000的路段原始IRI數(shù)據(jù)進行收集整理、數(shù)據(jù)分析。路段IRI檢測使用的是快速設備檢測，按規(guī)范要求數(shù)據(jù)以20 m為一段長期保存。因為路面平整度劃分為5個大的等級，且得分等級在良以上的路段路用性能規(guī)范要求可只進行日常養(yǎng)護，現(xiàn)按照以1 km為單位劃分的共計100個單位的路段進行匯總分析，定義優(yōu)良率為1 km路段內IRI指標達到良及以上的子路段數(shù)數(shù)量與該路段內總的分路段數(shù)的比值，如圖4所示。

圖4 京津塘高速各路段IRI統(tǒng)計方差與優(yōu)良率對照圖

K62+000～K63+000和K63+000～K64+000段的IRI計算代表數(shù)據(jù)為同段路面中最低值，這兩個路段方差的計算值很小，僅為0.042 2和0.099 9，從圖5和圖6可以看出這兩段路的實驗數(shù)據(jù)變化范圍小，幅度不大，數(shù)據(jù)變異性小。這兩段路的評價均為優(yōu)。從最小單元來看，K62～K63段的優(yōu)良率各達到100%和98%，說明用實驗數(shù)據(jù)均值來代表是比較合適的。

圖5 K62～K63段實測IRI與計算代表值

圖6 K63～K64段實測IRI與計算代表值

由于得分標準是連續(xù)的1～100，不同得分代表的路段狀況也不同。為了更好地進行養(yǎng)護管理，人為地將得分化為5段，以90分、80分、70分、60分為限。雖然對路段的得分評級結果一目了然，方式簡單，易于操作，但接近于劃分界限處的路段評價是較為不準確的。得分80.01與79.99相差僅為0.02，路面使用狀況相差不大，但是路用性能評價等級差了一個大段，在選取相對應的養(yǎng)護措施時，養(yǎng)護方式也相差很大。顯然這種劃分方法顯然是不合適的。由圖8可以看出，K132～133段的計算代表IRI值為2.235 0，根據(jù)計算得出的RQI得分為90.00，評價為優(yōu)，其試驗段數(shù)據(jù)方差為0.640 23，優(yōu)良率為94%。而根據(jù)實測得出的K98～K99段的計算代表IRI值為2.234 7，其對應的RQI得分為90.00，路段評價指標為優(yōu)，如圖7所示。該路段的方差為1.301 9，路段達到優(yōu)良水平的優(yōu)良率僅為88%。以20m為一段的路段分級統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比見表1?？梢悦黠@看出，雖然同為優(yōu)等級道路，K98～K99段的中水平以上道路數(shù)量要低于K132～133段，需要普通養(yǎng)護水平以上的路段更多，其路面平整度表現(xiàn)要差于K132～133段。因此，在得出路面使用性能評價等級時，仍需在實驗數(shù)據(jù)的基礎上進一步細分，得到更為準確的結論。

圖7 K98～K99段實測IRI與計算代表值

圖8 K132～K133段實測IRI與計算代表值

表1 代表路段實際IRI情況分布表

從數(shù)據(jù)統(tǒng)計表（見表2）以及路段IRI分布圖（見圖9～圖11）可以看出，K73～K76段數(shù)據(jù)變異性比較大。這3段的方差數(shù)值分別為1.112、1.516、1.422，由計算代表數(shù)值計算得出RQI指數(shù)分別為82.11、86.86、84.61，路用性能評價等級為良，按規(guī)范這 3個路段均屬于只需日常維護的路面。K73～K74路段的眾數(shù)為3.854 5，此數(shù)值對應的RQI得分為75.85，評價是中，而且從圖9可以看到，有很大一部分路面的IRI數(shù)值超過了規(guī)定的限值，顯然按照路段均值來代表這3個路段是不合適的。以方差和優(yōu)良率對應來看，不是一種明顯的對應關系。K74～K75段方差最大，但是其路面優(yōu)良率是最高的。方差僅表示一組數(shù)據(jù)的離散程度，而數(shù)據(jù)分布是隨機的，在大量數(shù)據(jù)的情況下，滿足統(tǒng)計數(shù)據(jù)的方差越小，其道路優(yōu)良率越高，做出的評價越接近事實。但是不能一概而論地將方差大小與優(yōu)良率放在一起比較，這兩組數(shù)據(jù)僅能做出一個大致的判斷，具體的細節(jié)仍需小心求證。例如K74～K75段路面優(yōu)良率達到82%，比較接近計算代表值得出的結論，但是圖10可以看出，IRI在該段分布中不均勻，前半段路面平整度較差，如果忽略該路段問題，很可能這部分路面的平整度會更加快速惡化，影響路面的使用。

表2 代表路段實際IRI情況分布表

圖9 K73～K74段實測IRI與計算代表值

圖10 K74～K75段實測IRI與計算代表值

圖11 K75～K76段實測IRI與計算代表值

3 對路面損壞狀況評定的影響

將K43～K142段路面共計100km的路面破損數(shù)據(jù)進行集中分析，為方便直觀地對路面破損有清晰的認識，以路面破損率DR為指標對路面平整度做出系統(tǒng)性的評價。從破損率分布圖（見圖12）來看，全線路面均達到優(yōu)良水平，按規(guī)范規(guī)定不用進行特殊處理，只進行日常養(yǎng)護就可以滿足路面使用條件。在對原始數(shù)據(jù)分析時發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)是以100 m為單位記載的。每千米共10個數(shù)據(jù)。在對這10個一組的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析后，做出優(yōu)良率與數(shù)據(jù)組方差對照圖，如圖13所示。對照來看，破損率為良的3個路段，其方差數(shù)值均比同類的要大。

圖12 2010年京津塘高速路面破損率分布圖

圖13 2010年京津塘高速DR統(tǒng)計數(shù)據(jù)方差與優(yōu)良率對照圖

將路段K73+000～K74+000與路段K107+000～K108+000單獨列出進行分析。這兩段路的方差大于同期其他數(shù)據(jù)。只有K107+300～K107～400處破損率超過限制，在這兩段路面中，均從300 m開始至700 m路段破損率在0.37以上，需要養(yǎng)護部門加強管理檢測，如圖14所示。

圖14 K73～K74、K107～K108段DR分布值

4 結語

路面病害的發(fā)生是隨機的，這與路面修筑與養(yǎng)護使用過程中的各項因素如交通量、氣候、養(yǎng)護水平等息息相關。因此表征路面病害的檢測數(shù)據(jù)不具有統(tǒng)一的特征。但是通過對這些隨機分布的養(yǎng)護檢測數(shù)據(jù)進行數(shù)學上的統(tǒng)計分析，可以找到一定的規(guī)律性，進而對路面養(yǎng)護管理措施采取提供一定的理論依據(jù)。

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U416.2

A

1009-7716（2017）04-0190-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.04.056

2017-01-10

宋海云（1976-），女，天津人，高級工程師，從事道路工程設計工作。