劉秀麗

山東省臨朐縣交通運(yùn)輸局，山東 濰坊 262600

交通運(yùn)輸是國民經(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)“門到門”服務(wù)，其他運(yùn)輸方式都必須通過公路來銜接，由此可見公路在綜合交通運(yùn)輸體系中突出的重要性和基礎(chǔ)性。公路是提供公路交通運(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，其使用壽命情況直接關(guān)系到公路基礎(chǔ)設(shè)施投資效率的發(fā)揮。在公路設(shè)施體系中，路面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，是設(shè)計(jì)使用年限最短的構(gòu)件。

延長路面設(shè)計(jì)和使用壽命，是國內(nèi)外道路工程領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)之一。21世紀(jì)初，歐洲提出了長壽命路面的概念，并于2004年和2010年頒布了長壽命柔性路面使用技術(shù)指南和長壽命半剛性路面使用技術(shù)指南，美國隨后也提出了長壽命路面（或稱為永久性路面）。圍繞怎樣提高路面耐久性的問題，國內(nèi)外都開展了大量研究，在路面材料、路面結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域取得了諸多成果，為延長路面使用壽命提供了技術(shù)支撐。

同時(shí)我們也必須看到，路面壽命問題十分復(fù)雜，它不僅與工程設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量相關(guān)，還受交通荷載、環(huán)境因素等顯著影響。路面設(shè)計(jì)方法的不完善、路面施工質(zhì)量的不穩(wěn)定、路面運(yùn)營環(huán)境的復(fù)雜等，使得路面設(shè)計(jì)壽命經(jīng)常與實(shí)際使用情況不一致，再加上個(gè)別項(xiàng)目出現(xiàn)的工程質(zhì)量差、使用壽命短，使之受到社會(huì)的高度關(guān)注。

為此，本文對(duì)路面壽命問題進(jìn)行探討，包括國內(nèi)外對(duì)路面設(shè)計(jì)年限的定義、國內(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)系以及我國路面實(shí)際使用年限等，并提出建議。

與公路壽命相關(guān)的概念分析

公路基礎(chǔ)設(shè)施是由路基、路面、橋涵、隧道等多個(gè)構(gòu)件組成的，從交通運(yùn)輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來看，不同構(gòu)件對(duì)壽命的要求和規(guī)定各不相同。

（1）公路壽命不是專業(yè)術(shù)語，交通運(yùn)輸部《公路工程名詞術(shù)語》（JTJ 002—87）、《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）等標(biāo)準(zhǔn)中均沒有定義。

（2）在交通運(yùn)輸部標(biāo)準(zhǔn)體系中，公路路基工程、排水工程、支擋防護(hù)和砌筑工程、隧道工程等并沒有明確提出壽命的概念。

（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?！豆窐蚝O(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)、正常施工、正常使用和正常養(yǎng)護(hù)條件下橋涵結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進(jìn)行結(jié)構(gòu)大修或更換（即可按其預(yù)定目的使用）的年限。

（4）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。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》（JTG D50—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）將其定義為計(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)期并沒有明確指出是針對(duì)面層還是基層。

可見，在公路基礎(chǔ)設(shè)施中，只有路面工程和橋涵工程有壽命的概念。

國內(nèi)外路面設(shè)計(jì)年限對(duì)比

（1）我國路面設(shè)計(jì)年限概況

我國《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40—2011）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《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2017）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)公路分別應(yīng)不低于10年和8年，如表2所示。路面壽命問題十分復(fù)雜，它不僅與工程設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量相關(guān)，還受到交通荷載、環(huán)境因素等的顯著影響。

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

（2）國外路面設(shè)計(jì)年限情況

美國瀝青路面設(shè)計(jì)壽命采用使用期（performance period）和分析期（analysis period）兩個(gè)概念。美國國家公路與運(yùn)輸協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《AASHTO 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南》（AASHTO Guide for Design of Pavement Structures）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)能力從初始值衰減到終值所經(jīng)歷的時(shí)間，取值范圍一般為10~20年。路面設(shè)計(jì)一般先確定分析期，然后將分析期劃分為1個(gè)新建期和若干個(gè)重建期，新建期一般為20年。

歐洲各國一般按照經(jīng)濟(jì)性、公路類型和材料確定瀝青路面設(shè)計(jì)壽命，以設(shè)計(jì)期（design period）表示。歐洲各國中，英國的設(shè)計(jì)期一般采用40年，法國、德國一般采用30年，意大利、荷蘭、西班牙等多數(shù)國家一般采用20年。

日本道路協(xié)會(huì)《鋪裝設(shè)計(jì)施工指針》采用“設(shè)計(jì)期間”的概念，并將其分為“路面設(shè)計(jì)期間”、“鋪裝設(shè)計(jì)期間”兩種。路面設(shè)計(jì)期間是道路開放后路表面塑性變形、平整度不能達(dá)到要求的時(shí)間，可以理解為路面功能壽命。鋪裝設(shè)計(jì)期間是指在交通荷載重復(fù)作用下整個(gè)路面結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞損傷而出現(xiàn)開裂的時(shí)間，可以理解為路面結(jié)構(gòu)壽命。路面設(shè)計(jì)期間一般為5年，鋪裝設(shè)計(jì)期間一般為20年，由公路管理機(jī)構(gòu)根據(jù)具體情況確定，例如對(duì)于國道高速公路可以選擇40年。

（3）國內(nèi)外對(duì)比

對(duì)比國內(nèi)外路面設(shè)計(jì)年限情況可以看出，發(fā)達(dá)國家一般采用設(shè)計(jì)期和分析期兩個(gè)概念，日本還區(qū)分有功能壽命和結(jié)構(gòu)壽命，而我國沒有進(jìn)行這樣的細(xì)分。

發(fā)達(dá)國家路面設(shè)計(jì)期并非采取確定的數(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)際情況確定，通常采用的設(shè)計(jì)期略長于我國。但是，我國的標(biāo)準(zhǔn)軸載是100 kN，高于發(fā)達(dá)國家較多采用的80 kN標(biāo)準(zhǔn)軸載，設(shè)計(jì)條件更苛刻。因此綜合來看，我國和發(fā)達(dá)國家路面設(shè)計(jì)壽命應(yīng)該是基本相當(dāng)?shù)摹?/p>

同樣是發(fā)達(dá)國家，各國的路面設(shè)計(jì)年限的長短也存在很大差別。一些分析認(rèn)為，路面設(shè)計(jì)年限的長短不僅要考慮技術(shù)因素，更重要的是還要考慮經(jīng)濟(jì)因素。我國采用15年的設(shè)計(jì)年限，且普遍采用價(jià)格相對(duì)低廉的無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料基層，是根據(jù)我國經(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)荷載下按照設(shè)計(jì)交通量增長率作用出現(xiàn)疲勞破壞所經(jīng)歷的時(shí)間。如果設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)的條件與實(shí)際情況不一致，例如交通量實(shí)際增長率與預(yù)期不一致，交通組成（軸載大小、胎壓高低等）發(fā)生變化等，路面實(shí)際使用年限就會(huì)與設(shè)計(jì)年限不一致，而這種情況是必然發(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)于我國這樣一個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展的社會(huì)而言更是如此。例如，某條公路路面設(shè)計(jì)年限是15年，由此計(jì)算得到的路面能承受的交通量假設(shè)是1 000萬次標(biāo)準(zhǔn)軸載，但是由于交通量增長迅猛，使路面在6年時(shí)間就已經(jīng)承受了1 000萬次的標(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。

路面實(shí)際使用年限的確定也存在不少問題。按照路面設(shè)計(jì)理論，路面壽命應(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，因此可操作性不強(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)。

我國路面實(shí)際使用年限分析

我國公路總里程僅約為美國的70%，而我國公路網(wǎng)承擔(dān)的貨運(yùn)量是美國的3.7倍，在此情況下保持公路網(wǎng)的整體平穩(wěn)運(yùn)行，說明我國公路路基路面實(shí)際使用年限總體水平較好。

從絕對(duì)時(shí)間上看，我國早期修建的高速公路，例如1989年通車的京津塘高速公路北京段，1993年通車的首都機(jī)場(chǎng)高速公路，1994年通車的廣東廣深珠高速公路、山東濟(jì)青高速公路等，至今未見進(jìn)行結(jié)構(gòu)性大修的報(bào)道，運(yùn)行時(shí)間均已經(jīng)達(dá)到或超過25年。我國2002年之前通車的高速公路超過2萬km，至今運(yùn)行時(shí)間超過15年，對(duì)路面基層進(jìn)行結(jié)構(gòu)性大修的報(bào)道也不多。

從承受交通荷載情況看，由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，交通量增長快，車輛超載問題相比發(fā)達(dá)國家更為嚴(yán)重，路面在相同時(shí)間內(nèi)承受的當(dāng)量軸次更高，實(shí)際使用年限在總體上是比較好的。

建議

我國在路面壽命方面取得了一定成績，但是與建設(shè)交通強(qiáng)國的要求還有很大差距，與百姓的期許有不少距離，對(duì)此筆者有如下建議。

（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，目前普通國省干線公路的超載問題要重于高速公路，而普通國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，根據(jù)車重的增加而加厚路面結(jié)構(gòu)，理論上可行，實(shí)際上代價(jià)卻極高，而從車的角度入手加以解決，即深入推動(dòng)超載超限治理，效果將十分顯著。

（3）持續(xù)開展路面延壽技術(shù)研究。美國、歐盟等一直在開展路面技術(shù)研究，已提出第五代公路、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)一步提升我國公路路面材料與結(jié)構(gòu)耐久性。