官志桃，張 權(quán)，胡茂密，孔 林

（重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400074）

截至2019 年底，中國高速公路里程達(dá)14.96 萬公里，位居世界第一[1]。隨著“汽車化時(shí)代”的到來，我國道路交通安全形勢(shì)日益嚴(yán)峻，2018 年道路交通事故統(tǒng)計(jì)年報(bào)顯示：發(fā)生在雨天的交通事故有24592 起，造成6419 人死亡，26577 人受傷，直接財(cái)產(chǎn)損失達(dá)1.78 億元[2]。面對(duì)令人痛心的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，由降雨天氣引發(fā)的交通安全問題越來越被人們所重視，在路面設(shè)計(jì)中對(duì)路面抗滑性能提出了更高的要求。

1 瀝青路面抗滑性能測試方法

車輛在瀝青路面上行駛時(shí)，當(dāng)駕駛員采取制動(dòng)措施，車輪與瀝青路面之間所產(chǎn)生的力稱為抗滑力。抗滑力對(duì)保證車輛在路面上安全行駛能起到很大作用。目前，我國所采取的瀝青路面關(guān)于抗滑能力評(píng)價(jià)的指標(biāo)主要包含SFC、MTD 及BPN 這三項(xiàng)指標(biāo)。瀝青路面的抗滑性依據(jù)不同的檢測原理，對(duì)其檢測方法作以下劃分：

1.1 制動(dòng)距離測試法

采用一輛四輪小客車或者輕型貨車，在瀝青路面上按照擬定的車速行駛，通過采取制動(dòng)措施，使得車輛的四個(gè)輪子逐漸停止轉(zhuǎn)動(dòng)直到完全停下，車輛在這一過程中所通行的距離，并以此來表示車輛在瀝青路面上的抗滑力，最后以制動(dòng)距離SDN 表征[3]。缺點(diǎn)是在實(shí)際操作中很難保證車輛完全制動(dòng)，加之其受環(huán)境因素影響較大，因此存在一定局限性。

1.2 橫向力系數(shù)測試法

路面橫向力系數(shù)是通過測定車輛橫向側(cè)移時(shí)所產(chǎn)生的阻力，進(jìn)而得到路面的摩擦系數(shù)。在實(shí)際工程中通常橫向力系數(shù)是采用橫向力系數(shù)測試車來測試的[3]，該方法除了可以測得路面縱向摩擦系數(shù)，還可以反映路面?zhèn)认蚰Σ料禂?shù)，加之其測試點(diǎn)較多，因此采用該方法檢測具有測試結(jié)果精準(zhǔn)、速度快、不對(duì)道路交通造成影響的特點(diǎn)。

1.3 能量損失法

用能量損失法進(jìn)行瀝青路面抗滑性能測試，其主要的代表是擺式摩擦系數(shù)測定儀[3]，其通過擺錘末端橡膠片克服路面摩擦力所做的功大小來反映路面實(shí)際抗滑能力，該方法測試過程簡單、成本較低，但考慮到該方法受人為主觀因素的影響比較大，因此其測試結(jié)果的精度還有待進(jìn)一步提高。

1.4 間接測試法

間接測試法是通過一些指標(biāo)從另一個(gè)方面來表征瀝青路面的抗滑性能。常采用的間接測試法包括鋪砂法，以及激光構(gòu)造深度測試法等。前者具有原理簡單、操作方便等特點(diǎn)，但受測試者主觀因素影響較大，鋪砂厚度也因人而異，因此所測結(jié)果準(zhǔn)確度較差。后者則具有高精度、檢測過程簡單及不會(huì)對(duì)交通產(chǎn)生干擾等特點(diǎn)。

2 抗滑性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷提高，道路行車安全越來越被人們所重視。道路行車安全性在很大程度上和瀝青路面的抗滑性密切相關(guān)，現(xiàn)行瀝青路面抗滑能力評(píng)價(jià)從以下三項(xiàng)指標(biāo)展開：擺值（BPN）、構(gòu)造深度（MTD）和橫向力系數(shù)（SFC）。目前，這三項(xiàng)指標(biāo)之間的關(guān)系還沒有明確的結(jié)論[4]，我國規(guī)范對(duì)于瀝青路面的抗滑性能評(píng)價(jià)主要考慮了MTD 和SFC，二者作為我國瀝青路面抗滑性能的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)[5]。

2.1 構(gòu)造深度（MTD）

瀝青路面在其完工以后，表面會(huì)形成高低起伏的輪廓，該輪廓即為構(gòu)造深度，分為粗構(gòu)造和細(xì)構(gòu)造。黃寶濤等[6]通過實(shí)驗(yàn)探究了瀝青路表面不平整的分布特征，得出了微觀構(gòu)造數(shù)值與抗滑性能二者之間存在單調(diào)的線性關(guān)系，但該研究只是從微觀方面分析了瀝青路面的抗滑性，并沒有考慮宏觀構(gòu)造的影響。吳晶等[7]通過對(duì)擺式儀法和雙輪式橫向力摩擦系數(shù)測試車觀測法進(jìn)行對(duì)比分析，力求回歸分析BPN 和SFC 測試結(jié)果的相關(guān)性，從而指導(dǎo)實(shí)際施工中兩種觀測結(jié)果的有效結(jié)合和換算。但該法在實(shí)際運(yùn)用過程中對(duì)于新舊道路所測得的BPN 和SFC 存在較大差異性，因而不能被廣泛推廣運(yùn)用。李志強(qiáng)[5]通過對(duì)實(shí)體路段進(jìn)行現(xiàn)場檢測，得出SFC 和MTD 均可以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)路面抗滑性能，但是應(yīng)用范圍有所差異，兩者只有在特定條件下才具有一定的相關(guān)性。

結(jié)合課題項(xiàng)目，現(xiàn)場采用鋪砂法間隔200m 測一處，測得的SMA-13 和PAC-13 路面構(gòu)造深度如圖1 所示，排水路面構(gòu)造深度明顯高于瀝青瑪蹄脂碎石路面，排水瀝青路面具有更好的抗滑性能。

圖1 SMA-13 與PAC-13 構(gòu)造深度

2.2 橫向力系數(shù)（SFC）

SFC 作為瀝青路面抗滑能力最直觀的一種反映，同時(shí)也是瀝青路面竣工驗(yàn)收的一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)于高速公路上車輛安全行駛發(fā)揮著不可估量的作用。但隨著路面運(yùn)營日期的延長路面抗滑能力不斷降低，這時(shí)如果采用最初的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)會(huì)對(duì)實(shí)際路面抗滑性能作出不符合實(shí)際的評(píng)價(jià)?；谶@一考慮，張理斌等[8]運(yùn)用回歸分析方法對(duì)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，得出隨著瀝青路面使用日期的延長，SFC 呈現(xiàn)出一種衰減規(guī)律。鄧星鶴[9]通過現(xiàn)場橫向力系數(shù)測試，得到不同類型瀝青路面SFC 和路面溫度之間的關(guān)系，并通過數(shù)據(jù)處理給出了瀝青路面SFC 相應(yīng)的溫度修正公式。

結(jié)合課題項(xiàng)目，現(xiàn)場采用橫向力系數(shù)測試車以50km/h 的車速分別對(duì)PAC-13、SMA-13 和SAC-13 進(jìn)行測定，每20m 測量一次，結(jié)果如圖2 所示。橫向力系數(shù)大小順序?yàn)镻AC-13>SMA-13>SAC-13，可見排水瀝青路面的抗滑性能最佳。

圖2 三種路面類型橫向力系數(shù)

3 抗滑性能分析與評(píng)價(jià)

我國從上個(gè)世紀(jì)就已經(jīng)開始了關(guān)于瀝青路面抗滑性的相關(guān)分析與評(píng)價(jià)，隨著學(xué)者們對(duì)于瀝青路面抗滑性能的不斷深入研究，我國逐漸形成了比較完善的瀝青路面抗滑評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

江瑞齡等[10]通過對(duì)混合料級(jí)配、石料性能及不同季節(jié)的研究，提出了改進(jìn)抗滑性能相對(duì)應(yīng)的最適宜條件。但該研究僅從路面本身出發(fā)考慮，未就行車荷載及外界環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的分析。劉軍[11]通過研究指出要使得瀝青路面的眾多技術(shù)指標(biāo)盡可能多的處于良好狀態(tài)，在實(shí)際的瀝青路面從設(shè)計(jì)、施工再到養(yǎng)護(hù)的全過程中都要避免“重建輕養(yǎng)”的不正確觀點(diǎn)。戴為民等[12]詳細(xì)比較和分析了各種類型瀝青混凝土面層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并提出了如何合理地對(duì)瀝青混凝土抗滑表層進(jìn)行設(shè)計(jì)，并就施工工藝提出技術(shù)建議。但是所做的分析和研究不太深入，還有待通過試驗(yàn)路面的鋪筑使用進(jìn)行驗(yàn)證和改進(jìn)。陳業(yè)[13]通過研究得出瀝青路面的MTD 及SFC 與路面宏觀粗糙度及材料微觀紋理相關(guān)，較好地說明了瀝青路面抗滑能力和路表微觀及宏觀構(gòu)造之間存在關(guān)系。王江飛[14]的研究表明采用抗滑排水路面的必要性，該研究對(duì)于引導(dǎo)我國路面抗滑性能進(jìn)一步發(fā)展起到了很大作用。杜雪松[15]從微觀、宏觀構(gòu)造及兩種構(gòu)造與車輛輪胎彼此之間的影響分析了路面的抗滑能力，研究對(duì)于道路安全性設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)起到了很大的作用。朱文琪等[16]采用摩擦接觸理論和有限元方法分別計(jì)算了路面不同結(jié)冰工況下的汽車制動(dòng)距離，并進(jìn)行現(xiàn)場制動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)證。許斌等[17]通過結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目，在現(xiàn)場模擬各種天氣情況，進(jìn)行剎車試驗(yàn)，對(duì)比分析排水路面和瀝青瑪蹄脂路面的行車安全性。

綜上所述，我們可以看到伴隨著對(duì)影響瀝青路面抗滑性能的因素、作用機(jī)理、模型建立與分析及現(xiàn)場試驗(yàn)不斷深入的研究，對(duì)于瀝青路面關(guān)于抗滑性能有了更深入的認(rèn)識(shí)。在我國南方地區(qū)常年高溫多雨，雨天行車極不安全，面臨著水霧、滑溜、水濺等安全隱患。如何更好地解決這一系列的雨天病害，提高雨天行車安全性是我們現(xiàn)階段需要不斷改進(jìn)、解決的技術(shù)難點(diǎn)。

4 排水瀝青路面抗滑性能分析

排水瀝青路面是目前全世界一致認(rèn)可的具有新型功能的路面，內(nèi)部的大連通空隙能將雨天路面滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的雨水排離路面。因此，排水瀝青路面可以有效地減少因行車帶來的水濺、水霧、水漂等雨天病害，有效降低雨天行車交通安全隱患。此外，由于排水瀝青路表面構(gòu)造粗糙，較之SMA、AC 路面，具有優(yōu)良的抗滑性能，大量數(shù)據(jù)證實(shí)：同樣的車輛在相同條件下，排水瀝青路面可以有效縮短剎車距離，極大地提升了行車安全性，減少雨天事故的發(fā)生?；诖?，后續(xù)考慮在未開放交通的情況下于三種不同類型路面上進(jìn)行現(xiàn)場剎車試驗(yàn)，分別建立抗滑安全評(píng)價(jià)模型，從而比較性地對(duì)排水瀝青路面的抗滑安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，試驗(yàn)條件如表1 所示。

表1 現(xiàn)場剎車試驗(yàn)條件

5 結(jié)束語

本文從瀝青路面抗滑性能測試方法、評(píng)價(jià)指標(biāo)與研究現(xiàn)狀入手分析并總結(jié)，提出了一種比較全面的現(xiàn)場評(píng)價(jià)排水瀝青路面抗滑性能的思路，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)有的研究指出，排水瀝青路面作為一種快速排水、高抗滑、抑制水霧的安全性功能路面，能有效減少雨天行車產(chǎn)生的水濺、水霧、水漂等病害，極大降低雨天行車交通安全事故，適宜在南方高降雨地區(qū)推廣應(yīng)用。