周懷恩，趙春輝

（1.中國城市建設(shè)研究院有限公司，武漢430000；2.武漢市漢陽市政建設(shè)集團有限公司，武漢430000）

1 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和國家對基礎(chǔ)交通設(shè)施建設(shè)的持續(xù)投資，道路工程建設(shè)規(guī)模逐年擴大，在未來，道路工程不可能一直新建，而是會從不斷擴張施工逐漸向改擴建、養(yǎng)護運營等方向過渡。此外，根據(jù)相關(guān)現(xiàn)場調(diào)研資料可知，國內(nèi)外道路大部分都是瀝青混合料路面[1]。在道路運營期間，如果不能對病害類型進行合理檢測，或養(yǎng)護措施選擇不當，會嚴重縮短道路使用壽命，增大道路養(yǎng)護成本，故選擇經(jīng)濟合理的路面檢測方法及養(yǎng)護手段已成為需要解決的關(guān)鍵問題[2]。同時，國內(nèi)還沒有建立從路況檢測、病害分析、方案設(shè)計、養(yǎng)護決策全生命周期的完整系統(tǒng)。道路養(yǎng)護人員在開展瀝青路面病害檢測和養(yǎng)護作業(yè)時往往是基于工程類比法，使得病害檢測結(jié)果和相應(yīng)的管養(yǎng)方案偏于保守，造成一定程度的資源浪費。因此，研究瀝青路面病害檢測、養(yǎng)護具有十分重要的工程意義。

2 瀝青混合料路面病害形式及機理

2.1 工程概況

為了改善瀝青混合料路面的設(shè)計施工水平和使用年限，工程師們需要深入理解路面病害產(chǎn)生機理，并掌握各種病害的檢測技術(shù)和養(yǎng)護方案。依托某城市快速路來探討瀝青路面的病害機理，該快速路起終點范圍是K20+550～K28+600，全長8.05 km，路面結(jié)構(gòu)為瀝青混合料，總厚度72 cm，路面結(jié)構(gòu)組合形式為：上面層4 cm（SMA-13）+5 cm 中面層（AC-20C）+7 cm 下面層（AC-25C）+36 cm 基層（5%水泥穩(wěn)定級配碎石）+20 cm 底基層（4%水泥穩(wěn)定級配碎石），面層與面層之間共設(shè)置2層黏層油，面層和基層之間攤鋪了稀漿封層和透層油（稀釋瀝青、煤瀝青、乳化瀝青等），該瀝青路面在運營過程中產(chǎn)生了裂縫、坑槽、車轍等病害類型。

2.2 病害機理

2.2.1 局部破損和裂縫

瀝青路面裂縫病害主要是反射裂縫與荷載裂縫。前者通常發(fā)生在基層為半剛性材料的瀝青路面。主要原因在于：瀝青路面所處的環(huán)境溫度變化較大，基層材料（如水泥、石灰等）會出現(xiàn)明顯的收縮變形，導致基層開裂?；鶎娱_裂后會在瀝青面層底部產(chǎn)生拉應(yīng)力，這個拉應(yīng)力會促使現(xiàn)有裂縫不斷擴展，直至拉裂路面結(jié)構(gòu)層。后者出現(xiàn)的原因主要是受到路面車輛荷載的作用。車輛荷載會在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，如果拉應(yīng)力超過瀝青路面拉應(yīng)力容許值，就會在面層頂部產(chǎn)生荷載裂縫[3]。

2.2.2 車轍

瀝青混合料路面車轍出現(xiàn)原因可劃分成內(nèi)因和外因。前者包括瀝青混合料物理力學性能、路面結(jié)構(gòu)組合；后者包括車輛加減速、急剎車、車輪作用次數(shù)、重載、超載，以及高溫天氣、濕度過大等因素。

2.2.3 坑槽

瀝青路面坑槽病害通常是受到降雨影響的產(chǎn)生的。如果瀝青路面處于多雨地區(qū)，降雨產(chǎn)生的地表水容易滲入路面內(nèi)部，從而降低瀝青與粗、細集料間的黏結(jié)力。此時瀝青路面在車輛荷載影響下，路面表層產(chǎn)生剝落而引起坑槽病害。

3 瀝青路面病害檢測技術(shù)

瀝青路面檢測方法的選擇是否合理，直接影響路面使用性能評價和養(yǎng)護決策。故選擇適當?shù)穆访娌『z測技術(shù)十分關(guān)鍵。

3.1 路面病害檢測方法選擇原則

在確定瀝青路面病害檢測方法之前應(yīng)堅持以下原則：第一，準確性。瀝青路面病害檢測技術(shù)類型較多，為了更加準確地得到路面病害特征，條件允許的情況下可根據(jù)路面破損程度，選擇2 種或2 種以上的檢測手段進行互相補充和校核，如有損檢測技術(shù)和無損檢測技術(shù)相結(jié)合。第二，效率性。瀝青路面病害檢測往往需要臨時封閉交通，為了確保車輛和行人的正常通行，開展路面病害檢測時應(yīng)快速準確完成。第三，經(jīng)濟性。在確定瀝青路面病害檢測方法期間，應(yīng)當對不同的檢測方案展開經(jīng)濟性比選，確保檢測技術(shù)能夠在滿足技術(shù)性要求的前提下，經(jīng)濟效果最優(yōu)。

3.2 路面病害檢測方法

3.2.1 局部破損和裂縫檢測

路面破損狀況是路面使用性能降低的關(guān)鍵因素。瀝青混合料路面破損原因較為復雜，使得路面破損檢測難度大。常用的瀝青路面破損檢測方法有自動檢測設(shè)備和人工檢測。該項目的瀝青路面破損情況是利用人工檢測，即先量出瀝青混合料路面上的縱向、橫向、網(wǎng)狀、塊狀裂縫的尺寸，統(tǒng)計出各種類型裂縫的面積，并計算出瀝青路面破損率DR。根據(jù)DR 就可以計算出瀝青路面狀況指數(shù)PCI 值，計算公式如下：

式中，Wi為第類破損權(quán)重；Ai為第i 類破損的測量面積，m2；A為調(diào)查路段的路面總面積，m2；a、b 為標定系數(shù)。路面狀況指數(shù)PCI 值介于0～100，PCI 值越大，路面罩面后性能越好?？筛鶕?jù)PCI 值將路面罩面后的質(zhì)量劃分成優(yōu)、良、中、次、差5 個等級。

3.2.2 平整度檢測

瀝青路面平整度檢測技術(shù)分為響應(yīng)類和斷面類2 種。前者是利用車載式顛簸累積儀來記錄行駛車輛對路面坑槽的響應(yīng)豎向位移和加速度，計算出平整度指標；后者是通過斷面儀或3 m 直尺記錄路面縱斷面方向的高低起伏情況。常用的平整度檢測方法的特點和適用范圍見表1。

表1 瀝青路面平整度檢測手段

3.2.3 車轍檢測

如果瀝青路面在運營期間出現(xiàn)車轍，其深度檢測方法可選擇路基橫斷面儀、激光車轍儀、橫斷面尺（人工檢測）等儀器。其中，激光車轍儀對于路面車轍檢測的準確性和效率最高。該方法是通過傳感器車來采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)實時傳輸給工程技術(shù)人員，以便分析車轍參數(shù)，并整理出相應(yīng)的檢測報告。

4 瀝青路面養(yǎng)護決策分析

瀝青路面養(yǎng)護決策是道路日常養(yǎng)護管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。養(yǎng)護決策所確定管養(yǎng)方案是否合理，將會對路面使用性能、通行能力等產(chǎn)生直接的影響。結(jié)合多年工程經(jīng)驗和相關(guān)學者的研究成果，擬分2 個階段開展養(yǎng)護決策任務(wù)：第一階段是初步?jīng)Q策，根據(jù)路面損壞狀況指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、路面車轍深度指數(shù)RDI等，初步判斷瀝青路面養(yǎng)護措施（大修、中修、預防性養(yǎng)護等）。

第二階段是基于層次分析法，對各種路面養(yǎng)護技術(shù)建立模型從技術(shù)可行性、使用性能、經(jīng)濟性等方面展開分析，確定最佳管養(yǎng)方案。層次分析法用于瀝青路面養(yǎng)護決策的主要步驟是：（1）將瀝青路面養(yǎng)護劃分成目標層、準則層和指標層[其中，準則層和指標層是核心，包括技術(shù)可行性（交通量、破碎、裂縫、車轍等）、使用性能（平整度、抗滑性、承載力、美觀等）、經(jīng)濟性（費用和壽命）]；（2）建立判斷矩陣，并確定各因素的相對權(quán)重；（3）判斷矩陣的一致性。

5 結(jié)語

1）瀝青路面主要存在裂縫、坑槽、車轍等病害形式，工程人員應(yīng)當在明白其產(chǎn)生機理的前提下，有針對性地選擇病害檢測技術(shù)和養(yǎng)護措施。

2）瀝青路面病害檢測方法在選擇期間應(yīng)遵循準確性、效率性、經(jīng)濟性原則。

3）瀝青路面破損和裂縫檢測方法自動檢測設(shè)備和人工檢測，平整度檢測技術(shù)分為響應(yīng)類和斷面類2 種，車轍常見檢測儀器包括路基橫斷面儀、激光車轍儀、橫斷面尺。

4）瀝青路面養(yǎng)護決策可分初步?jīng)Q策和層次分析法2 個階段。前者是初步判斷瀝青路面養(yǎng)護措施；后者是對養(yǎng)護技術(shù)從技術(shù)可行性、使用性能、經(jīng)濟性等方面展開分析，確定最優(yōu)方案。