夏正豐

(東南大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210096)

1 路面狀況和調(diào)查結(jié)果

1.1 路面養(yǎng)護(hù)歷史

江蘇省002省道為雙向六車道一級(jí)公路，分三期建成。自2015年建成通車以來(lái)，交通量逐步增加，路面結(jié)構(gòu)和使用性能均能保持在較為良好的狀態(tài)，至今為止只進(jìn)行過(guò)幾次小范圍的專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)工作，車轍基本上處于無(wú)管制狀態(tài)下的發(fā)展變化。因此，研究該公路歷年來(lái)的車轍發(fā)展變化情況，對(duì)于分析車轍病害的發(fā)展演變規(guī)律并制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施，有著重要的研究意義。

該省道自修建以來(lái)，到目前為止沒(méi)有進(jìn)行過(guò)大修工作，路面基本處于較好的使用狀態(tài)；其中上行方向路面只是在2016年和2017年的時(shí)候進(jìn)行了部分路段的專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)；下行方向在2016、2017和2018年分別進(jìn)行了部分路段的專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)。日常養(yǎng)護(hù)一般進(jìn)行的灌縫和坑塘填補(bǔ)工作，對(duì)車轍幾乎沒(méi)有什么影響，故略去不予考慮。專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)主要是針對(duì)路面性能影響比較大的車轍因素，大部分的專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)方案都是車轍填補(bǔ)和熱再生。路段養(yǎng)護(hù)的里程相對(duì)而言很少，相比于整條省道來(lái)說(shuō)，微乎其微，說(shuō)明該省道自投入使用以來(lái)，總體上維持在一個(gè)較好的狀態(tài)。表1是該省道歷年來(lái)路面專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表1 專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)信息統(tǒng)計(jì)結(jié)果

1.2 路面調(diào)查統(tǒng)計(jì)

路面自2015年開(kāi)始通車，即進(jìn)行路面車轍調(diào)查，每年調(diào)查所得的車轍數(shù)據(jù)量逐年增多。路面剛通車運(yùn)行時(shí)，車轍數(shù)據(jù)是調(diào)查幾個(gè)不同的路段所得，數(shù)據(jù)量很少；隨著通車時(shí)間的增加，車轍調(diào)查也越來(lái)越仔細(xì)，車轍數(shù)據(jù)也越來(lái)越多，慢慢演變?yōu)槿范握{(diào)查，調(diào)查也由原來(lái)的每公里一個(gè)數(shù)據(jù)逐漸加密；截止到2018年，車轍數(shù)據(jù)量已達(dá)到每10 m個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量非常龐大。

表2為歷年來(lái)車轍調(diào)查數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表2 車轍調(diào)查信息統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2 路面車轍數(shù)據(jù)分析

2.1 數(shù)據(jù)剔除

為了分析未進(jìn)行過(guò)養(yǎng)護(hù)路段的車轍演變規(guī)律，將進(jìn)行過(guò)專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)的部分路段車轍數(shù)據(jù)予以剔除，將剩下的數(shù)據(jù)和未剔除前得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)：對(duì)于上行方向而言，剔除數(shù)據(jù)后，對(duì)于2015、2016和2017年的車轍變化幾乎沒(méi)有影響；聚類數(shù)據(jù)只是剔除了原有數(shù)據(jù)中少量的部分，最終聚類中心只是發(fā)生了輕微的、小范圍的數(shù)值上的減小，其中，2016年的數(shù)據(jù)完全沒(méi)有受到影響。

表3 剔除數(shù)據(jù)前后的對(duì)比結(jié)果

由表2上下行方向數(shù)據(jù)的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，上行方向在2017年部分路段車轍調(diào)查頻繁，是因?yàn)榇瞬糠致范诬囖H比較嚴(yán)重，這部分路段大部分都進(jìn)行過(guò)針對(duì)車轍處理的專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)措施(從剔除專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)路段部分后剩余路段的聚類分析結(jié)果可以得出)，這進(jìn)一步驗(yàn)證了同一路段車轍多次調(diào)查結(jié)果應(yīng)取其最大值的結(jié)論。

路面專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)針對(duì)的是路面車轍比較嚴(yán)重的路段，這一點(diǎn)在2018年以后的數(shù)據(jù)變化情況中顯得尤為明顯：2020年大約剔除了原數(shù)據(jù)量10%的數(shù)據(jù)，2018年則大約剔除了原數(shù)據(jù)量20%的數(shù)據(jù)。造成各年剔除數(shù)據(jù)所占比例不同的原因，是每年在路段上檢測(cè)精度不同、檢測(cè)所得到的數(shù)據(jù)量不同而造成的。剔除的數(shù)據(jù)都是在同一路段上、不同年份因路面進(jìn)行過(guò)專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)所檢測(cè)得到的車轍數(shù)據(jù)，剩余的路段是從路面開(kāi)通至今都沒(méi)有進(jìn)行過(guò)養(yǎng)護(hù)的路段，其檢測(cè)所得到的車轍數(shù)據(jù)，以及由此分析得到的車轍演變規(guī)律對(duì)路面車轍發(fā)展、預(yù)測(cè)和評(píng)估都有重大的意義。

表4 剔除養(yǎng)護(hù)路段前后數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果

由表4中可以看出，剔除專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)路段上的檢測(cè)數(shù)據(jù)后，依據(jù)聚類分析的結(jié)果，每年各個(gè)不同的最終聚類中心都有不同程度的減小，這可以說(shuō)明，進(jìn)行過(guò)專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)的路段，其車轍情況比較嚴(yán)重；數(shù)據(jù)減少比較多的大多數(shù)是車轍比較嚴(yán)重的、聚類結(jié)果比較大的類，這在2018年的數(shù)據(jù)量變化中顯得尤為明顯，而這一年檢測(cè)所得到的車轍數(shù)據(jù)最為嚴(yán)重；剔除專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)路段的車轍數(shù)據(jù)后，2019年檢測(cè)所得到數(shù)據(jù)的聚類分析中，最大一類的聚類中心數(shù)值明顯得到了降低。

對(duì)于下行方向路段而言，可以得到如表5的結(jié)果。

由表5可以發(fā)現(xiàn)，下行方向車轍比較嚴(yán)重，專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)路段比較多，因此在分析路面未經(jīng)過(guò)養(yǎng)護(hù)時(shí)的車轍發(fā)展變化時(shí)，剔除的數(shù)據(jù)比較多，尤以2015年和2017年數(shù)據(jù)剔除最為嚴(yán)重，剩余數(shù)據(jù)量大約為原數(shù)據(jù)量的一半；從另一方面說(shuō)，數(shù)據(jù)量偏少也是造成數(shù)據(jù)剔除較多的原因之一。

表5 剔除養(yǎng)護(hù)路段前后數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果

表6 剔除養(yǎng)護(hù)路段前后數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果

由表6中可以看出，2018年因?qū)ｍ?xiàng)養(yǎng)護(hù)而剔除的數(shù)據(jù)達(dá)到了一半還多，2019年的數(shù)據(jù)也將進(jìn)剔除了一半，而進(jìn)行專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)的路段僅僅只是一小部分，說(shuō)明車轍較大、數(shù)據(jù)集中的路段即是主要的調(diào)查路段；最終聚類中心并沒(méi)有明顯的降低，說(shuō)明部分路段上車轍病害依然很嚴(yán)重。2020年由于調(diào)查精度比較高，數(shù)據(jù)量很大，剔除的數(shù)據(jù)部分即為專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)路段部分。專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)路段車轍數(shù)據(jù)剔除后，各個(gè)聚類中心的數(shù)值不降反而有小幅的增加，這說(shuō)明經(jīng)過(guò)2017年和2019年的專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)部分路段路況良好，車轍很?。唤^大多數(shù)的車轍數(shù)值都比較小，說(shuō)明雖然部分路段車轍比較嚴(yán)重，但總體上該省道還處在良好的狀態(tài)上。

2.2 聚類分析

聚類分析是把觀測(cè)或者變量按照一定規(guī)則分成組或者類的方法，其基本思想是：比較接近的兩個(gè)類可以合并成一個(gè)類。

將歷年調(diào)查所得到的車轍數(shù)據(jù)，剔除專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)部分路段后，按照不同年份的調(diào)查結(jié)果，分別采用SPSS軟件進(jìn)行聚類分析，將歷年來(lái)車轍數(shù)據(jù)的聚類結(jié)果再按照有小到大的順序進(jìn)行排列，可得到如下的聚類統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

圖1 上行方向車轍聚類分析結(jié)果

圖2 下行方向車轍聚類分析結(jié)果

由上述聚類分析結(jié)果，可得到如下結(jié)論。

(1)車轍最小的數(shù)值聚成了第一類。由圖中可以看出，路況良好的地方，車轍并沒(méi)有顯著的增加，較為平穩(wěn)。

(2)對(duì)于路面性能狀態(tài)和車輛行駛安全而言，車轍最大的一類，即第四類是需要主要關(guān)注的。由圖中可以看出，路面使用到第3年和第4年，車轍增加最為明顯，車轍數(shù)值達(dá)到最大頂峰，嚴(yán)重超過(guò)了規(guī)范中規(guī)定的數(shù)值，需要對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理以保證行駛安全。

(3)2017年和2018年第四類聚類分析中車轍數(shù)據(jù)比較少，隨著調(diào)查精度和車轍數(shù)據(jù)的增加，最大車轍反而有降低的趨勢(shì)。這說(shuō)明，當(dāng)調(diào)查數(shù)據(jù)比較少時(shí)，數(shù)據(jù)帶有隨機(jī)性和偶然性，不能準(zhǔn)確的代表路面性能狀況和車轍病害等級(jí)，不過(guò)仍需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

(4)對(duì)比上行方向和下行方向車轍聚類結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，上行方向車轍要比下行方向嚴(yán)重的多。這從兩個(gè)不同方向的專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)次數(shù)、養(yǎng)護(hù)里程以及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用上也可以得到驗(yàn)證。

(5)路面通車前兩年，車轍發(fā)展比較平穩(wěn)，變化很小，第3年開(kāi)始發(fā)生突變和質(zhì)變。路面通車5年以后，各類車轍保持在較為平穩(wěn)的狀態(tài)，但車轍一直在持續(xù)的發(fā)展中。

(6)在各類不同車轍中，變化最為突出和顯著的是第2類車轍和第3類車轍。這說(shuō)明車轍一旦進(jìn)入發(fā)展變化階段，短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到很大。

3 結(jié) 論

由上述分析結(jié)果可知，該省道瀝青路面在通車第三年到第四年間車轍病害發(fā)展到最大，需對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理；上行方向車轍病害要比下行方向嚴(yán)重；車轍進(jìn)入平穩(wěn)發(fā)展階段后，還需對(duì)路面進(jìn)行車轍調(diào)查和持續(xù)觀測(cè)，并逐步、有針對(duì)性的對(duì)病害嚴(yán)重的路段進(jìn)行有計(jì)劃的養(yǎng)護(hù)工作，以達(dá)到保持路面性能狀況和行駛安全的目的。