李朋飛 陜西省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院

高速公路瀝青路面損壞狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)化研究

李朋飛 陜西省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院

為優(yōu)化瀝青路面損壞狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過梳理高速公路瀝青路面損壞分類及分布狀況，分析高速公路瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，論證了將開裂指標(biāo)作為單獨(dú)評(píng)價(jià)指標(biāo)的必要性，建立了新的瀝青路面評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，根據(jù)陜西省部分高速公路瀝青路面檢測(cè)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，新的評(píng)價(jià)指標(biāo)更符合路況實(shí)際，為日后高速公路養(yǎng)護(hù)決策的制定和優(yōu)化提供指導(dǎo)。

高速公路 瀝青路面 評(píng)價(jià)指標(biāo) 損壞狀況指數(shù) 裂縫指數(shù)

引言

路面的使用性能是路面行為變化的外觀表現(xiàn)，對(duì)進(jìn)一步分析路面具有重要意義，路面性能評(píng)價(jià)是路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)之一，評(píng)價(jià)結(jié)果恰當(dāng)與否直接影響路面養(yǎng)護(hù)決策制定的合理性。我國(guó)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGH20-2007）規(guī)定了一套路面性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，其適用于我國(guó)所有等級(jí)的公路，并不是針對(duì)高速公路提出的標(biāo)準(zhǔn)，因高速公路與低等級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)區(qū)別較大，交通量及交通組成差距也較大，這導(dǎo)致兩者的破壞形態(tài)存在明顯差別。在實(shí)際應(yīng)用中一些結(jié)果顯示，根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)出的評(píng)價(jià)指數(shù)，尤其是路面損壞狀況評(píng)價(jià)指數(shù)與實(shí)際路況存在一定差距，缺乏針對(duì)性，不能完全反應(yīng)真實(shí)現(xiàn)狀?；诖?，本文通過分析高速公路瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)體系，提出對(duì)路面損壞狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，為日后高速公路養(yǎng)護(hù)決策的制定和優(yōu)化提供指導(dǎo)和依據(jù)。

一、高速公路瀝青路面損壞分類

將瀝青路面的損壞類型進(jìn)行分類，其主要包括裂縫類、變形類、表面損壞類和修復(fù)類，見下表。

表1 瀝青路面損壞類型分類

統(tǒng)計(jì)截止2014年全國(guó)部分高速公路損壞類型，結(jié)果見下表。

表2 部分高速瀝青路面損壞類型分類

由以上表格可以看出，瀝青路面損壞類型雖較多，但對(duì)于高速公路，因養(yǎng)護(hù)比較到位，一般的坑槽、松散、龜裂等病害均會(huì)及時(shí)挖除修補(bǔ)，其損壞類型分布相對(duì)較為集中，破壞類型主要集中在車轍、裂縫、修補(bǔ)等病害，其余病害則相對(duì)較少，一般不超過10%。

二、高速公路瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

交通運(yùn)輸部于2008年2月1日頒布的《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGH20-2007）提出的評(píng)價(jià)體系如下圖。

圖1 高速公路瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)體系

根據(jù)上圖，瀝青路面性能評(píng)價(jià)體系包括五個(gè)分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和一個(gè)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)包含路面損壞狀況指數(shù)、路面行駛質(zhì)量指數(shù)、路面車轍深度指數(shù)、路面抗滑性能指數(shù)和路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)（抽樣檢測(cè)指標(biāo)），綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)為路面使用性能指數(shù)。路面行駛質(zhì)量指數(shù)為系統(tǒng)性指標(biāo)，其影響因素較多，四種不同的損壞類型對(duì)路面平整度均會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響，進(jìn)而影響路面行駛質(zhì)量的好壞；路面車轍深度指數(shù)為《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGH20-2007）根據(jù)瀝青路面車轍普遍存在的實(shí)際情況而新增的指標(biāo)，其僅和車轍深度相關(guān)，屬于單一性的指標(biāo)，路面抗滑性能指數(shù)屬于安全性指標(biāo)，主要受骨料磨光、泛油等因素影響。

上述四項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，車轍深度指數(shù)和抗滑性能指數(shù)都是根據(jù)實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)直接得來，而路面損壞狀況指數(shù)和路面行駛質(zhì)量指數(shù)較為復(fù)雜，均是經(jīng)某種數(shù)學(xué)模型處理后間接生成的數(shù)據(jù)，但路面行駛質(zhì)量指數(shù)能反應(yīng)“為車輛提供快速、安全、舒適的行駛”這一基本功能的能力，其意義較為重要，而路面損壞狀況指數(shù)對(duì)應(yīng)的損壞類型較多，其中車轍損壞還與另一個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)車轍深度指數(shù)還存在重疊，權(quán)重分配存在一定的主觀性，不能較明確的反應(yīng)路面存在的具體問題，應(yīng)做進(jìn)一步改進(jìn)。

三、裂縫指數(shù)作為單獨(dú)評(píng)價(jià)指標(biāo)的必要性

路面損壞狀況指數(shù)所包含的損壞包括裂縫類、變形類、表面損壞類和修復(fù)類四種。其中，典型的變形類損壞即車轍已經(jīng)單獨(dú)提出來作為單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，相應(yīng)的最為典型的兩種病害之一裂縫也應(yīng)提出來作為單獨(dú)評(píng)價(jià)指標(biāo)，理由如下。

（一）裂縫是瀝青路面除車轍以外最主要的損壞類型

我國(guó)高速公路路面結(jié)構(gòu)型式多以半剛性基層瀝青混凝土面層為主，由于半剛性基層的干縮特性，在交通荷載和溫度差的反復(fù)作用下，瀝青混凝土面層不可避免的會(huì)出現(xiàn)反射裂縫。研究發(fā)現(xiàn)，以反射裂縫為主的橫向裂縫已成為我國(guó)高速公路瀝青混凝土路面最主要的損壞形式之一，然而在現(xiàn)行規(guī)范中并沒有專門針對(duì)裂縫的評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)，裂縫作為我國(guó)高速公路典型病害之一并沒有受到足夠高的重視。

（二）裂縫對(duì)路面使用性能的影響程度

裂縫初期對(duì)瀝青路面的使用不存在明顯影響，但隨著裂縫的逐漸增大，雨水的進(jìn)一步侵蝕，裂縫兩側(cè)及裂縫底部的路面結(jié)構(gòu)甚至路基含水量增加，再加之交通荷載的反復(fù)作用，如不及時(shí)修補(bǔ)，將產(chǎn)生沖刷唧泥現(xiàn)象，甚至發(fā)展成為網(wǎng)裂、松散、剝落和錯(cuò)臺(tái)等嚴(yán)重病害，縮短路面的使用壽命。即使及時(shí)采取灌封措施，由于不同材料的模量差別，同正常的路面結(jié)構(gòu)層相比，也只能是一定程度上延緩路面的破壞。由此可見，裂縫對(duì)瀝青路面的使用性能和使用壽命影響較大，必須建立在有效的評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，及時(shí)養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格控制裂縫的擴(kuò)展。

（三）裂縫在路面損壞狀況指數(shù)中權(quán)重不足

《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGH20-2007）中將橫向裂縫作為路面損壞狀況指數(shù)PCI的一部分，將其影響寬度定義為0.2米，并以影響長(zhǎng)度乘以影響寬度得出的面積，再根據(jù)對(duì)應(yīng)的權(quán)重來度量裂縫對(duì)路面狀況的影響程度。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，將裂縫折算成面積并不能很好的反應(yīng)路面的損壞狀況。比如，假設(shè)某高速公路單幅路基寬12.25米，單幅路面寬10.5米，路面僅存在橫向裂縫一種損壞，其平均長(zhǎng)度按6米定義，分析PCI與橫向裂縫的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以1公里作為評(píng)價(jià)單元，可得出如下表。

PCI 橫向裂縫長(zhǎng) 橫向裂縫條數(shù) 橫向裂縫間距90 194.2 32 31 80 1055.2 176 6 70 2823.4 471 2 60 5676.3 946 1

由上圖可以看出，當(dāng)路面橫向裂縫間距為6米時(shí)，PCI仍評(píng)定為良；路面橫向裂縫間距為2米時(shí)，路面損壞已相當(dāng)嚴(yán)重，PCI結(jié)果仍評(píng)定為中，這與現(xiàn)實(shí)情況并不相符，評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際路況存在較大的差距。

四、指標(biāo)優(yōu)化結(jié)果

根據(jù)以上分析，裂縫以面積作為衡量標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際路況差距較大，本文以每公里的裂縫長(zhǎng)度作為檢測(cè)指標(biāo)，通過平均裂縫間距作為換算條件，提出不同的裂縫長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的裂縫指數(shù)，如下表所示。將裂縫指數(shù)作為單獨(dú)評(píng)價(jià)指標(biāo)后，路面損壞狀況指數(shù)仍作為多維度的損壞指標(biāo)，可提供參考。

裂縫指數(shù) 每1km裂縫長(zhǎng)（m） 裂縫間距（m） 備注90 D＜125 L＞80 單條裂縫長(zhǎng)度按貫通考慮計(jì)10米80 125≤D≤300 33≤L≤80 70 300≤d≤660 15≤L≤33 60 D＞660 L＜15

五、結(jié)論

1.通過梳理高速公路瀝青路面損壞分類及分布狀況，結(jié)果表明，高速公路損壞類型分布相對(duì)較為集中，破壞類型主要集中在車轍、裂縫、修補(bǔ)等病害，其余病害則相對(duì)較少，一般不超過10%。

2.通過分析高速公路瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)果顯示，路面損壞狀況指數(shù)對(duì)應(yīng)的損壞類型較多，其中車轍損壞還與另一個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)車轍深度指數(shù)還存在重疊，權(quán)重分配存在一定的主觀性，不能較明確的反應(yīng)路面存在的具體問題，應(yīng)做進(jìn)一步改進(jìn)，同時(shí)論證了將裂縫指數(shù)作為單獨(dú)評(píng)價(jià)指標(biāo)的必要性。

3.提出以每公里的裂縫長(zhǎng)度作為檢測(cè)指標(biāo)，通過平均裂縫間距作為換算條件，提出不同的裂縫長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的裂縫指數(shù)，適用性較好。

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