劉秀麗 山東省臨朐縣交通運(yùn)輸局

導(dǎo)語(yǔ):

一段時(shí)間以來(lái),公路基礎(chǔ)設(shè)施尤其是路面工程的使用壽命受到社會(huì)的高度關(guān)注,個(gè)別項(xiàng)目工程質(zhì)量差、使用壽命短等問(wèn)題嚴(yán)重影響了行業(yè)形象.本文對(duì)國(guó)內(nèi)外路面設(shè)計(jì)使用年限、路面實(shí)際使用年限與設(shè)計(jì)使用年限的關(guān)系等進(jìn)行了對(duì)比研究,對(duì)我國(guó)路面實(shí)際使用年限情況進(jìn)行了分析,并提出了一些建議,讓讀者對(duì)公路路面壽命進(jìn)行客觀和科學(xué)的了解.

交通運(yùn)輸是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ).公路交通運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)了"門到門"服務(wù),其他運(yùn)輸方式都必須通過(guò)公路來(lái)銜接,可見(jiàn)公路在綜合交通運(yùn)輸體系中具有突出的重要性和基礎(chǔ)性地位.公路基礎(chǔ)設(shè)施是提供公路交通運(yùn)輸服務(wù)的基礎(chǔ),而路基路面等主體結(jié)構(gòu)則是其中最重要的部分之一,其工程質(zhì)量與耐久性直接關(guān)系到交通運(yùn)輸效率的發(fā)揮.

一段時(shí)間以來(lái),公路基礎(chǔ)設(shè)施尤其是路面工程的使用壽命受到社會(huì)的高度關(guān)注,個(gè)別項(xiàng)目工程質(zhì)量差、使用壽命短等問(wèn)題嚴(yán)重影響了行業(yè)形象.為此,本文從公路設(shè)計(jì)年限和實(shí)際使用年限的角度對(duì)路面壽命問(wèn)題進(jìn)行探討.

公路壽命的相關(guān)概念

(1)公路壽命不是標(biāo)準(zhǔn)的名稱術(shù)語(yǔ),沒(méi)有確切定義[1].

(2)公路路基工程、排水工程、支擋防護(hù)和砌筑工程、隧道工程等沒(méi)有壽命的概念[2].

(3)橋涵采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期、設(shè)計(jì)使用年限兩個(gè)概念[3].《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2015)規(guī)定,設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是為確定可變作用等的取值而選用的時(shí)間參數(shù),設(shè)計(jì)使用年限是在正常設(shè)計(jì)、施工、使用和養(yǎng)護(hù)條件下橋涵結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行大修或更換即可按其預(yù)定目的使用的年限.

(4)路面工程直接承受交通荷載和自然環(huán)境的反復(fù)作用,性能衰變快,是公路基礎(chǔ)設(shè)施中設(shè)計(jì)使用年限最短的構(gòu)件.路面工程采用設(shè)計(jì)使用年限或者設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的概念[4-5].瀝青路面采用的是設(shè)計(jì)使用年限,《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50-2017)將其定義為在正常設(shè)計(jì)、施工、使用和養(yǎng)護(hù)條件下路面不需要結(jié)構(gòu)性維修的預(yù)定使用年限.水泥混凝土路面采用的是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期,《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40-2002)中定義為計(jì)算路面結(jié)構(gòu)可靠度時(shí)考慮各項(xiàng)基本度量與時(shí)間關(guān)系所采用的基準(zhǔn)時(shí)間.路面設(shè)計(jì)使用年限或者設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期并沒(méi)有明確指出是針對(duì)面層還是基層.

國(guó)內(nèi)外路面設(shè)計(jì)年限對(duì)比

一段時(shí)間以來(lái),公路基礎(chǔ)設(shè)施尤其是路面工程的使用壽命受到社會(huì)的高度關(guān)注,個(gè)別項(xiàng)目工程質(zhì)量差、使用壽命短等問(wèn)題嚴(yán)重影響了行業(yè)形象.

我國(guó)路面設(shè)計(jì)年限情況

我國(guó)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D40-2011)中規(guī)定,高速公路、一級(jí)公路水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期取30年,二級(jí)及二級(jí)以下公路取20年,如表1所示.

我國(guó)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50-2017)中規(guī)定,高速公路、一級(jí)公路瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)不低于15年,二級(jí)公路應(yīng)不低于12年,三、四級(jí)公路應(yīng)分別不低于10年和8年,如表2所示.

國(guó)外路面設(shè)計(jì)年限情況

美國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)壽命采用使用期(performance period)和分析期(analysisperiod)兩個(gè)概念[6].美國(guó)國(guó)家公路與運(yùn)輸協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《AASHTO 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南1993》中規(guī)定,使用期指新建或者重建的路面結(jié)構(gòu)的服務(wù)能力從初始值惡化至最終值所經(jīng)歷的時(shí)間,取值范圍一般為10~20年.路面設(shè)計(jì)時(shí),先確定分析期,然后將分析期劃分為1個(gè)新建期和若干重建期,一般新建期為20年,每個(gè)重建期為15年.

選取2016年4月～2018年4月在本院接受診療的腹股溝斜疝患者66例作為研究對(duì)象，將其分為觀察組與對(duì)照組，各33例。其中，觀察組男22例，女11例，年齡22～67歲，平均年齡（45.2±3.5）歲；對(duì)照組男23例，女10例，年齡23～65歲，平均年齡（46.1±3.7）歲。兩組患者的年齡情況，性別信息以及病程信息對(duì)比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

歐洲公路研究中心FEHRL研究報(bào)告顯示,歐盟各國(guó)一般按照經(jīng)濟(jì)性、公路類型和材料確定瀝青路面的設(shè)計(jì)壽命,以設(shè)計(jì)期(design period)表示,設(shè)計(jì)期內(nèi)允許進(jìn)行多次表處、銑刨加鋪、罩面.其中,英國(guó)一般采用40年的設(shè)計(jì)期,法國(guó)、德國(guó)一般采用30年的設(shè)計(jì)期,意大利、荷蘭、西班牙等多數(shù)國(guó)家一般采用20年的設(shè)計(jì)期.

表1 我國(guó)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期

表2 我國(guó)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限

日本道路協(xié)會(huì)《鋪裝設(shè)計(jì)施工指針》 中包括了瀝青路面和水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)[7-8],基本情況如下.

(1)設(shè)計(jì)年限分為路表面設(shè)計(jì)周期、路面設(shè)計(jì)周期兩種.路表面設(shè)計(jì)周期是指在交通作用下路表面塑性變形、平整度達(dá)不到管理要求的時(shí)間;路面設(shè)計(jì)周期是指在交通荷載的重復(fù)作用下,整個(gè)路面結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞損傷而出現(xiàn)開(kāi)裂的時(shí)間.路表面設(shè)計(jì)周期等于或小于路面設(shè)計(jì)周期.

(2)設(shè)計(jì)周期并不是采取確定數(shù)值,而是由公路管理機(jī)構(gòu)根據(jù)氣候、公路類型、交通荷載經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)分析綜合確定.

(3)在交通量對(duì)公路工程影響較大的情況下,應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期:主干線公路中國(guó)道高速公路40年、一般國(guó)道20年;隧道20~40年;交通量大的城市道路交叉口不小于20年.

(4)交通量增幅較大且對(duì)工程影響較大時(shí),應(yīng)縮短設(shè)計(jì)周期.

國(guó)內(nèi)外對(duì)比

國(guó)內(nèi)外路面設(shè)計(jì)年限思路差別較大,主要區(qū)別在以下幾點(diǎn).

(1)發(fā)達(dá)國(guó)家一般采用設(shè)計(jì)期和分析期兩個(gè)概念,日本區(qū)分路表面設(shè)計(jì)期和路面設(shè)計(jì)期,而我國(guó)沒(méi)有進(jìn)行細(xì)分.

(2)發(fā)達(dá)國(guó)家路面設(shè)計(jì)期一般不是采取確定的數(shù)值,而是由設(shè)計(jì)者或者公路管理機(jī)構(gòu)根據(jù)實(shí)際需要確定,通常采用的設(shè)計(jì)期略長(zhǎng)于我國(guó).我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)軸載是100kN,而發(fā)達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)軸載多為80 kN,低于我國(guó)水平.因此綜合來(lái)看,我國(guó)和發(fā)達(dá)國(guó)家路面設(shè)計(jì)壽命應(yīng)該是基本相當(dāng)?shù)?

(3)不同發(fā)達(dá)國(guó)家的路面設(shè)計(jì)年限有很大差別.分析認(rèn)為,路面設(shè)計(jì)年限的長(zhǎng)短不僅要考慮技術(shù)因素,更重要的還要考慮經(jīng)濟(jì)因素.我國(guó)采用15年的設(shè)計(jì)年限,且普遍采用無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料基層,這是根據(jù)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展實(shí)際情況做出的合理選擇.

路面實(shí)際使用年限與設(shè)計(jì)年限的關(guān)系

路面設(shè)計(jì)年限是路面在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)荷載按照設(shè)計(jì)增長(zhǎng)率作用下出現(xiàn)疲勞破壞所經(jīng)歷的時(shí)間.也就是說(shuō),路面設(shè)計(jì)年限是一種"條件壽命",如果設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)的條件與實(shí)際情況不一致,例如交通量增長(zhǎng)率與預(yù)期不一致,交通組成(軸載大小、胎壓高低等)發(fā)生變化,路面實(shí)際使用時(shí)間的長(zhǎng)短就會(huì)與設(shè)計(jì)年限不一致,而這種情況是必然會(huì)發(fā)生的,因?yàn)槁访嬖O(shè)計(jì)時(shí)的假設(shè)不可能與實(shí)際情況完全一致.

尤其是對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展的國(guó)家而言,公路交通的發(fā)展并不是按照固定的模式變化,而是跳躍式發(fā)展,加之超載運(yùn)輸?shù)炔淮_定因素較多,使得交通量的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)變得十分困難.現(xiàn)實(shí)情況中,實(shí)際交通量往往大于預(yù)測(cè)交通量,使得路面實(shí)際使用年限普遍小于設(shè)計(jì)年限.例如,設(shè)計(jì)年限是15年,假設(shè)由此計(jì)算得到的路面能承受的交通量是1 000萬(wàn)次標(biāo)準(zhǔn)軸載,但是由于交通量增長(zhǎng)迅猛,使得路面在使用6年時(shí)就已經(jīng)承受了1 000萬(wàn)次的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用,那么該路面已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)使用年限的要求,而不能認(rèn)為是工程質(zhì)量問(wèn)題.

此外,路面實(shí)際使用年限的判斷依據(jù)目前也沒(méi)有明確規(guī)定.按照路面設(shè)計(jì)理論,應(yīng)該以疲勞破壞作為判斷依據(jù),但是實(shí)際上很多路面病害難以判斷是否為疲勞破壞,可操作性不強(qiáng).分析認(rèn)為,可以將路面大修(銑刨重鋪)時(shí)間作為路面實(shí)際使用年限的判斷依據(jù).

我國(guó)路面實(shí)際使用年限分析

我國(guó)早期修建的高速公路大多已使用近25年未進(jìn)行過(guò)結(jié)構(gòu)性大修,中后期修建的高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)壽命大多已經(jīng)超過(guò)15年,從絕對(duì)時(shí)間上看,與發(fā)達(dá)國(guó)家不相上下.例如:京津塘高速公路北京段1989 年通車一直到2002年才進(jìn)行就地?zé)嵩偕?面層用了13年,至今未因結(jié)構(gòu)性病害進(jìn)行大修,已28年;首都機(jī)場(chǎng)高速公路自1993年開(kāi)放交通至今無(wú)結(jié)構(gòu)性大修,已24年;廣東省廣深珠高速公路1994年開(kāi)放交通,于2002年、2004年分別對(duì)全段進(jìn)行了4 cm的SMA 加鋪,表面層壽命為8~10年,至今均未進(jìn)行結(jié)構(gòu)性大修,已23年;山東濟(jì)青高速公路1994年通車,在2017年改擴(kuò)建前未進(jìn)行結(jié)構(gòu)性大修,已23年.據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)通車超過(guò)15年(2002年以前通車)的高速公路超過(guò)2萬(wàn)km,高速公路瀝青路面大修(瀝青層維修)時(shí)間一般在10~15年以上,中修(瀝青表面層維修)時(shí)間一般在5~8年,高速公路對(duì)路面基層進(jìn)行結(jié)構(gòu)性大修的比例總體不高.

據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)通車超過(guò)15年(2002年以前通車)的高速公路超過(guò)2萬(wàn)km,高速公路瀝青路面大修(瀝青層維修)時(shí)間一般在10~15年以上,中修(瀝青表面層維修)時(shí)間一般在5~8年,高速公路對(duì)路面基層進(jìn)行結(jié)構(gòu)性大修的比例總體不高.

建議

我國(guó)在路面壽命方面取得了一定成績(jī),但是與建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)還有很大差距,與百姓的期許相比也有不少距離.對(duì)此,提出以下建議.

(1)對(duì)影響公路壽命的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)判和提前介入.例如,從超載的嚴(yán)重程度看,目前普通國(guó)省干線公路的超載問(wèn)題要重于高速公路,而普通國(guó)省干線公路的路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要弱于高速公路,容易出現(xiàn)路況較快下滑的問(wèn)題,建議提前介入處理.

(2)推動(dòng)超載超限治理.公路是服務(wù)于行車需要的,由于車重的增加加厚路面結(jié)構(gòu)在理論上可行,實(shí)際上的代價(jià)極高,只有從車的角度入手來(lái)解決,即深入推動(dòng)超載超限治理.

(3)持續(xù)投入開(kāi)展路面延壽科技研究.美國(guó)、歐盟等一直持續(xù)開(kāi)展路面技術(shù)研究,不斷提出第五代公路、基于性能的力學(xué)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法(MEPDG)等新成果,推動(dòng)路面科技不斷向前發(fā)展.建議啟動(dòng)實(shí)施類似于美國(guó)SHRP計(jì)劃這樣的"路面材料與結(jié)構(gòu)延壽戰(zhàn)略研究計(jì)劃",建立系統(tǒng)完善的路面材料設(shè)計(jì)體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系、施工成套技術(shù)、養(yǎng)護(hù)成套技術(shù),進(jìn)一步提升我國(guó)公路路面材料與結(jié)構(gòu)的耐久性.