劉佳慶

(山東省濱州公路工程有限公司，山東 濱州 256600)

1 引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高速公路進(jìn)入了新的發(fā)展階段，其發(fā)展方向由大規(guī)模的建設(shè)階段轉(zhuǎn)換為運(yùn)維階段，意味著對(duì)高速公路的養(yǎng)護(hù)成為我國現(xiàn)階段的研究熱點(diǎn)[1]。我國針對(duì)道路養(yǎng)護(hù)提出了“預(yù)防性養(yǎng)護(hù)”的技術(shù)方法[2]，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)減少了高速公路路面病害的數(shù)量。但是在行車荷載與環(huán)境因素的作用下，高速公路路面仍然產(chǎn)生病害[3]。為了對(duì)路面病害程度進(jìn)行評(píng)定，在進(jìn)行病害養(yǎng)護(hù)之前需要對(duì)公路技術(shù)狀況進(jìn)行評(píng)級(jí)，確定公路技術(shù)狀況等級(jí)[4]。山東省是我國交通大省，交通量大且特點(diǎn)突出[5]，山東省高速公路行駛車輛類型多為大型車輛，交通等級(jí)為重載交通，在重載交通的作用下高速公路路面產(chǎn)生大量病害，因此對(duì)高速公路瀝青路面使用性能的調(diào)查刻不容緩[6]。以山東省某高速公路段為例，調(diào)查了該高速公路段交通量特點(diǎn)，并且對(duì)該高速公路段病害數(shù)量、類型及位置進(jìn)行調(diào)查分析，得到該高速公路段路面使用性能評(píng)分，并對(duì)路面使用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)為后續(xù)養(yǎng)護(hù)工作奠定基礎(chǔ)。

2 高速公路瀝青路面病害分析

2.1 高速公路段概況

高速全線采用瀝青路面，瀝青路面結(jié)構(gòu)為上面層選用4 cm的SMA-13瀝青馬蹄脂碎石，中面層選用6 cm的AC-20瀝青混凝土，下面層選用8 cm的AC-25瀝青混凝土，在面層與基層連接處設(shè)置13 cm的LSPM-30大粒徑透水性瀝青混合料作為排水層，排水層下設(shè)基層選用54 cm的水泥穩(wěn)定類碎石分三層鋪設(shè)。通過對(duì)山東省某高速公路交通量分析，得到該高速公路段交通量，如表1所示。

表1 山東省某高速公路段公路貨車統(tǒng)計(jì)表

由表1可得該高速公路段主要荷載為車輛荷載，荷載類型包括小貨車、中貨車、大貨車及拖掛。2013～2018年間，該高速公路段車輛通過類型主要為中貨車與大貨車，占總交通總量的75%左右。2013～2018年間該高速公路段大貨車與拖掛交通量逐漸增加，小貨車與中貨車交通量逐漸減小，大貨車與拖掛交通量分別增加28.8%、61.9%。由此可得，該高速公路段交通量多為重載交通，重載交通占比達(dá)到60%以上，當(dāng)高速公路重載交通嚴(yán)重時(shí)，瀝青路面使用性能會(huì)低于正常交通量下瀝青路面使用性能，在車輛荷載作用下，重載交通瀝青路面易出現(xiàn)變形類病害與結(jié)構(gòu)性裂縫類病害，由此在進(jìn)行高速公路瀝青路面使用性能影響因素分析時(shí)需著重考慮重載交通的影響。

2.2 瀝青路面使用性能病害分析

高速公路路面使用性能決定了行車舒適性，當(dāng)瀝青路面出現(xiàn)病害時(shí)，會(huì)降低行車質(zhì)量嚴(yán)重的造成交通事故[7]。在環(huán)境因素及行車荷載的長期共同作用下，高速公路瀝青路面出現(xiàn)一定的變形類病害及結(jié)構(gòu)性裂縫。其中典型的結(jié)構(gòu)性裂縫病害包括橫向裂縫、縱向裂縫等。變形類病害包括車轍、波浪擁包等。當(dāng)高速公路瀝青路面病害嚴(yán)重或多種病害同時(shí)存在時(shí)，需要對(duì)該高速公路段必須進(jìn)行封閉處理。為了研究高速公路路面使用性能病害類型及成因，對(duì)山東省某高速公路段進(jìn)行路面病害調(diào)查分析，其中調(diào)查結(jié)果如表2所示。

表2 山東省某高速公路段病害統(tǒng)計(jì)表

通過對(duì)山東省某高速公路段路面病害調(diào)查得到高速公路病害統(tǒng)計(jì)表及病害分布圖，由表2和圖1分析可知，該高速公路段主要存在的路面病害包括橫向裂縫、縱向裂縫、車轍、龜裂及修補(bǔ)五類病害。其中橫向裂縫與修補(bǔ)路面病害最為嚴(yán)重，橫向裂縫與修補(bǔ)病害占到總體病害的89.3%，且該段高速公路上行段橫向裂縫數(shù)量要大于下行段。由于該高速公路段重載交通嚴(yán)重出現(xiàn)了大量的車轍，車轍占到調(diào)查總病害的8.12%，且根據(jù)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)下行段高速公路路面車轍大于上行段。該高速公路段龜裂病害較輕，基本無龜裂病害。由此可以得出橫向裂縫是該公路段出現(xiàn)的最主要的結(jié)構(gòu)性病害。

圖1 山東省某高速公路病害分布圖

通過對(duì)圖1分析可得，該高速公路段上、下行段病害類型一致，且病害占比較為接近。但是上行段裂縫類病害要高于下行段，說明上行段交通量較大，在行車荷載與溫度作用下，路面基層出現(xiàn)疲勞開裂反射至面層，產(chǎn)生路面裂縫。通過對(duì)上、下行段高速公路車轍病害分析，得出下行段車轍數(shù)量大于上行段，表明下行段車輛荷載較大，多為重載交通，當(dāng)夏季溫度較高時(shí)，在重載交通的作用下造成高速公路路面出現(xiàn)車轍類病害。通過對(duì)上、下行段修補(bǔ)病害分析可得，該高速公路段修補(bǔ)量大，修補(bǔ)總量在50%～60%之間需要對(duì)該高速公路段進(jìn)行路面病害分析及處理。

2.3 山東省某高速公路瀝青路面病害分析

(1)裂縫類病害

通過對(duì)該公路段瀝青路面病害調(diào)查可以得出，裂縫類病害為該高速公路段主要病害，其中橫向裂縫占比最高。并且該高速公路橫向裂縫病害分布均勻，上、下行段均出現(xiàn)大量橫向裂縫。通過對(duì)高速公路段交通量特點(diǎn)進(jìn)行分析，得到重載交通與環(huán)境因素的影響造成瀝青路面產(chǎn)生疲勞損害，出現(xiàn)橫向裂縫，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮基層反射裂縫的產(chǎn)生在水泥穩(wěn)定類基層上鋪設(shè)了13 cm的LSPM排水層，有效的減少了路面的疲勞損害。

(2)車轍類病害

根據(jù)山東省某高速公路路面病害調(diào)查結(jié)果，車轍類病害是高速公路最常見的病害之一。普遍存在于行車道車輛輪跡處，當(dāng)氣溫升高時(shí)，路面溫度可以達(dá)到70 ℃以上，瀝青由彈性向粘性轉(zhuǎn)變，在重載交通的作用下瀝青混合料發(fā)生永久性變形，產(chǎn)生了車轍病害，導(dǎo)致瀝青路面的抗剪切能力下降。

3 山東某高速公路段瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)

根據(jù)《公路狀況技術(shù)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG 5210-2018)對(duì)瀝青路面使用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于路面使用性能評(píng)價(jià)選用路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，規(guī)范中要求對(duì)損壞、平整度、車轍、跳車、磨耗、抗滑性能及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測，按照公式1進(jìn)行路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI計(jì)算，得到瀝青路面的評(píng)價(jià)結(jié)果。

PQI=wPCIPCI+wRQIRQI+wRDIRDI+wPBIPBI+wPWIPWI+wSRISRI+wPSSIPSSI

(1)

式中：PQI為路面技術(shù)狀況指數(shù)；PCI為路面損壞；RQI為路面平整度；RDI為路面車轍；PBI為路面跳車；PWI為路面磨耗；SRI為路面抗滑性能；PSSI為路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；w為各技術(shù)狀況在PQI中的權(quán)重。

根據(jù)對(duì)該公路段瀝青路面病害調(diào)查結(jié)果進(jìn)行公路技術(shù)狀況指標(biāo)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 山東省某高速公路瀝青路面技術(shù)狀況明細(xì)表

通過對(duì)瀝青路面技術(shù)狀況明細(xì)表分析可以得到該高速公路段技術(shù)狀況指數(shù)PQI大于95分，可以判定該高速公路段技術(shù)狀況等級(jí)為優(yōu)。但是由于重載交通量的逐漸增大，會(huì)對(duì)瀝青路面的疲勞特性造成一定的影響，為防止瀝青路面出現(xiàn)大量橫向裂縫及結(jié)構(gòu)性損壞，應(yīng)提高瀝青路面的使用性能。

4 結(jié) 論

綜上所述，以山東省某高速公路為例，通過調(diào)查該路段K00+000～K24+523樁號(hào)的交通量，得到該高速公路段交通荷載多為大型車輛荷載，交通量特點(diǎn)為重載交通嚴(yán)重。通過對(duì)該高速公路段路面病害分析，得出該路段裂縫類病害與修補(bǔ)類病害嚴(yán)重，占到了總體病害的89.3%，并且分析了結(jié)構(gòu)性病害產(chǎn)生的原因，主要由于重載交通和環(huán)境因素影響了瀝青路面的耐久性。依據(jù)調(diào)查結(jié)果對(duì)該路面瀝青技術(shù)狀況指標(biāo)進(jìn)行了計(jì)算，得到該高速公路瀝青路面技術(shù)狀況等級(jí)為優(yōu)。