胡志飛

(張家口通泰醫(yī)教投資發(fā)展集團有限公司 張家口市 075000)

1 工程概況

為確保瀝青路面的安全性，必須確定其抗滑衰變規(guī)律，進而確定其抗滑性能評價指標。

為更好確定瀝青路面的抗滑衰變性能，以四種路段為背景開展研究。A路段為AC-13改性瀝青路段，采用的是輝綠巖作為集料，已有32個月的運營期；B路段為SMA-16瀝青路段，采用的是玄武巖作為集料，已有11個月的運營期；C路段和D路段均為SMA-13瀝青路段，C路段采用的是輝綠巖作為集料，已有73個月的運營期，D路段采用的是石灰?guī)r，已有60個月的運營期。具體如圖1所示。

圖1 各路段示意圖

考慮到高速公路有著較為顯著的渠化現(xiàn)象，并且多在道路橫斷面位置有一定規(guī)律的輪跡分布，為使交通擁堵現(xiàn)象盡可能少，在進行路面檢測時遵循如表1所示原則。

2 基于路表構(gòu)造特征的抗滑性能實測研究

為使誤差盡可能小，在對同一車道進行激光和橫向力系數(shù)法進行檢測時所采用軌跡均相同，并以20m的間距進行檢測；并以0點、10m測點和20m測點的平均值，保持測點位置相同進行鋪砂和擺值法檢測。

表1 檢測方法

2.1 路表構(gòu)造深度評價方法關(guān)聯(lián)性分析

為對比瀝青路面激光和鋪砂兩種方法的實測效果，對其進行了線性相關(guān)分析，所得結(jié)果如圖2所示。限于篇幅，僅列出部分數(shù)據(jù)。

從分析結(jié)果可知，所得的線性關(guān)聯(lián)性較差，僅A路段有著大于0.5相關(guān)系數(shù)值，對其原因進行分析可得：

(1)因時間有限，本實驗在開展時未標定激光法，導致兩者不能以公式進行轉(zhuǎn)換。

(2)在檢測過程中，因車輛的運行導致無法在固定軌跡上進行激光法檢測，因此可能會使得兩種方法的測點不同。

當前為使得路面檢測質(zhì)量有所提高，國際上研發(fā)出了電動鋪砂法，但該種方法雖然能使檢測精度得到一定程度的提高，但無法避免檢測效率低，利用率不高等缺點[1]。激光法在當前是作為一種較為自動化的新技術(shù)，其是基于一定假設條件下，通過信息和數(shù)學轉(zhuǎn)換得來的評價技術(shù)，因此為使該技術(shù)得到較好的利用，提高其利用效率非常有必要。此外，在施工時還需進行標定，以確保其能夠良好地銜接到鋪砂法的評價標準。

圖2 A路段線性相關(guān)分析

2.2 路表構(gòu)造深度車道分布特征研究

為對路面構(gòu)造深度車道變化規(guī)律進行研究，對各路段開展了試驗，所得結(jié)果如圖3所示。

圖3 路表構(gòu)造深度檢測結(jié)果

(1)以從小到大的順序?qū)路段和B路段構(gòu)造深度進行排序有：行車道<超車道<硬路肩。在瀝青路面的運營期內(nèi)，路面集料在荷載作用下不斷出現(xiàn)損耗，使其表現(xiàn)出下陷病害，從而降低其構(gòu)造深度指標[2-3]。相比于超車道，行車道有著更大的荷載，因此超車道磨損較少。而硬路肩一般不作用有車輛荷載，故其構(gòu)造深度為初始水平。故對于四車道而言應將其行車道的構(gòu)造深度作為重點檢測對象。

(2)以從小到大的順序?qū)路段和D路段的構(gòu)造深度進行排序有：慢車道<外側(cè)主車道<硬路肩。其構(gòu)造深度出現(xiàn)差異的原因同樣是車輛荷載作用的大小不一所導致。即路面磨損越大，構(gòu)造深度越大。因此在檢測八車道時應重點檢測慢車道。

為對構(gòu)造深度變化規(guī)律作進一步研究，將四個車道的構(gòu)造深度進行了量化，所得結(jié)果如圖4所示。

(3)級配類型以及集料粒徑均會影響到構(gòu)造深度初始值。相比于A路段AC-13路面的構(gòu)造深度，B公路的SMA-13路段及其SMA-16路段超出約48%和65%。對其原因進行分析可知：SMA混合料級配為間斷類型，有著較大用量的粗集料和較小用量的細集料，在壓實后路面開口空隙較大；而AC類混合料級配為連續(xù)類型，有著較大用量的細集料和較小用量的粗集料，因此在壓實后路面開口空隙較小，即路面的下陷深度與集料粒徑呈正比例關(guān)系[4-5]。

圖4 量化結(jié)果

(4)級配和集料類型均會影響到構(gòu)造深度衰變程度。相比于B路段，A路段檢測時有著較長的運營期，即代表A路段有著更大的交通荷載，但相比于B路段，A路段構(gòu)造深度僅有0.02mm的下降量，即在構(gòu)造深度衰變程度上AC類瀝青路面較低，對比SMA-13和SMA-16瀝青路面可知，SMA-16瀝青路面有著較小的衰變程度。對比D公路玄武巖路段的構(gòu)造深度降低值可知，其石灰?guī)r路段的構(gòu)造深度衰變值較高。

3 基于路表摩擦特征的抗滑性能研究

3.1 評價方法關(guān)聯(lián)性分析

圖5 A路段橫向力系數(shù)和擺值線性相關(guān)結(jié)果

由圖5可知，A路段和B路段有著一定的相關(guān)性，但程度較小，分析原因有：

(1)檢測時設備運行速度有著較大的影響，兩個設備運行速度相差較大，并且兩種方法有著不同的影響因素。

(2)檢測時無法保證軌跡一定，使得測點位置不相同。

(3)設備檢測角度的影響；路面不同方向的摩擦系數(shù)不同，因此為提高其檢測質(zhì)量應結(jié)合縱向和橫向的摩擦系數(shù)進行考慮。

3.2 路表摩擦系數(shù)車道分布特征研究

(1)由圖6可知，A路段和B路段有著較為顯著的摩擦系數(shù)差異，其中行車道<超車道<硬路肩。分析其原因可知，車輛荷載不同是導致摩擦系數(shù)不同的重點因素，即反復的車輛荷載使得路面集料磨損加快，導致其構(gòu)造出現(xiàn)下陷，從而降低其摩擦系數(shù)指標。故在檢測摩擦系數(shù)時對于四車道而言，應將重點放在行車道。

(2)C路段和D路段的摩擦系數(shù)同樣存在較大的差異，并且C車道的摩擦系數(shù)與構(gòu)造深度有著相同的變化規(guī)律，其中慢車道<外側(cè)主車道；D車道的摩擦系數(shù)與構(gòu)造深度變化則不同，其中外側(cè)主車道<慢車道<硬路肩。在D路段中作用荷載較大的是慢車道，從而使得路面集料出現(xiàn)損壞，導致紋理出現(xiàn)再生。為進一步研究，還對摩擦系數(shù)的變異系數(shù)進行研究，結(jié)果變異系數(shù)最高的是慢車道，說明在D路段中摩擦系數(shù)有著較高波動的是慢車道，即其容易出現(xiàn)紋理再生。故在檢測八車道時應將重點放在慢車道。

(3)由圖7可知，級配類型和集料粒徑均會對瀝青路面摩擦系數(shù)造成影響。相比于B路段SMA-13路面而言，A路段SMA-13路面有著較大的摩擦系數(shù)初始值；而對比B路段中的SMA-13路面和SMA-16路面可知，SMA-16路面有著較大的摩擦系數(shù)初始值。對其原因進行分析可知，AC瀝青路面有著較大的細集料用量，即具有較小的集料間距，使路面與輪胎的接觸面積大大提高，因此表現(xiàn)出的摩擦特性較好。

(4)級配和集料類型均會對摩擦系數(shù)衰變程度造成影響。對B公路SMA-16路段而言，相比于硬路肩，超車道和行車道有著較小的摩擦系數(shù)衰變程度，而其SMA-13路段的衰變程度則較小。對比D公路中的玄武巖路段和石灰?guī)r路段的衰變程度可知，石灰?guī)r路段的摩擦系數(shù)有著較大的衰變程度。

圖6 瀝青路面摩擦系數(shù)變化特征

圖7 摩擦系數(shù)變化規(guī)律量化曲線

4 結(jié)語

(1)對激光法和鋪砂法的關(guān)聯(lián)性進行分析可知，為使激光構(gòu)造深度法技術(shù)的利用率得以提高，并且使其能夠較好地銜接鋪砂法評判標準，對其測試原理進行研究非常有必要。

(2)在評價瀝青路面的抗滑性能衰變特性時，應將行車道作為雙向四車道的檢測重點，將慢車道作為雙向八車道的檢測重點。

(3)相比于AC類瀝青路面的構(gòu)造深度初始值，SMA類瀝青路面較大；對比SMA-13和SMA-16瀝青路面的構(gòu)造深度初始值可知，SMA-16的較大；對比石灰?guī)r和玄武巖的衰變速率可知，石灰?guī)r路段較快；因此為使瀝青路面構(gòu)造深度得到提高，可通過提高集料粒徑的方式實現(xiàn)。

(4)相比于SMA類瀝青路面的摩擦系數(shù)初始值，AC類瀝青路面較大；對比SMA-13和SMA-16瀝青路面的摩擦系數(shù)初始值和衰變程度可知，SMA-16瀝青路面較大；對比石灰?guī)r路段和玄武巖路段的衰變速率可知，石灰?guī)r路段較大；因此為降低摩擦系數(shù)衰變速率，可通過提高集料粒徑的方式實現(xiàn)。