孫和山

(遼寧省高速公路運營管理有限責任公司 沈陽市 110003)

有多種指標能表征瀝青路面的使用性能，但其中與駕駛安全最相關(guān)的指標就是表征路面抗滑性能的指標SFC(橫向力系數(shù))。當此指標不滿足要求時，就會增加交通肇事頻率，尤其是使得雨天駕駛安全性能降低。

對遼寧省內(nèi)某大流量、重載交通高速公路的抗滑性能進行分析，根據(jù)其現(xiàn)狀情況，提出品質(zhì)提升方案，提升廣大用路人的駕駛安全性。

1 工程概況

1.1 橫向力系數(shù)與肇事率相關(guān)關(guān)系

路面橫向力系數(shù)不足時，易增加肇事頻率，根據(jù)已有的研究成果二者的相關(guān)關(guān)系如圖1所示。

圖1 路面橫向力系數(shù)與肇事率相關(guān)關(guān)系圖

從圖1可看出，當路面橫向力系數(shù)在35～39時，肇事數(shù)量增加70%左右；橫向力系數(shù)在40～44時，肇事數(shù)量增加20%左右；當橫向力系數(shù)大于44(目前待分析高速公路的79.4%路段屬于此情況)時，肇事數(shù)量基本與路面抗滑性能無關(guān)。

1.2 某高速公路目前路面狀況

2021年5月對某高速公路全部車道的車轍(RD)及橫向力系數(shù)(SFC)進行了檢測。經(jīng)統(tǒng)計，SFC平均值為47.8，RD平均值為4.8mm。逐點數(shù)據(jù)分布狀況見表1及表2。

表1 SFC分布狀況

表2 RD分布狀況

依據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTG 5142—2019)規(guī)定[1]：

(1)當SFC<36.5時需要對其進行維修養(yǎng)護，從表1中可看出，共130m路面需要處理。

(2)當RD≥15mm時需要對其進行維修養(yǎng)護，從表2中可看出，共14車道公里路面需要處理。

1.3 某高速公路目前交通肇事狀況

此高速公路目前交通量即雙向日均約4萬量計算，依據(jù)圖1計算的每公里年度單向肇事次數(shù)約為5起。

按此模型計算，此高速公路沿線兩個分公司管段肇事數(shù)量分別應該在1400起/年、600起/年左右。根據(jù)2020年肇事數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，分公司一為953起，屬于正常水平；分公司二為1452起，是正常水平的2.4倍，故需要加強對路面的維修處理。

2 瀝青路面的抗滑性能影響因素分析

瀝青路面抗滑性能的好壞主要取決于表面性能提供的車輛制動時的抗滑力，一般用路面與車輛輪胎之間的摩擦力大小來表征。其影響因素包括車輛及路面兩個系統(tǒng)。

2.1 屬于車輛的原因

(1)車輛的行駛速度。行駛速度與抗滑力有直接的關(guān)系，尤其是雨天行駛時，一般發(fā)生車輛滑移都與車輛超過規(guī)定的行駛速度有關(guān)。

目前我國的法律系統(tǒng)，只對超過道路規(guī)定的行駛速度時才有處罰權(quán)利。而道路規(guī)定的行駛速度是正常天氣下的行駛速度。在雨天時，車輛應低速行駛，但此時的超速規(guī)定值仍然是正常狀態(tài)下的速度值，致使對雨天車輛限速執(zhí)行狀態(tài)較差。

(2)制動性能。

(3)駕駛?cè)藛T的駕駛狀態(tài)。駕駛狀態(tài)包括是否疲勞駕駛、駕駛員的駕駛行為等各項因素。

(4)駕駛員的反應能力。

(5)車輛輪胎性能。輪胎的花紋類型及輪胎是否超期服役是影響車輛抗滑能力非常重要的影響因素。

2.2 屬于路面的原因

(1)水膜厚度。水膜厚度直接影響路面抗滑性能，其大小由道路縱、橫向坡度、車轍深度、路面寬度及降雨強度等共同決定。

(2)摩擦系數(shù)。影響瀝青路面的摩擦系數(shù)包括石料和瀝青兩方面因素，其中在通車一段時間后，路表的瀝青膜基本被磨掉，故石料的性能包括其本身材料特性和級配分布特性，是影響瀝青路面摩擦系數(shù)的最主要因素。石料性能可分為微觀及宏觀兩方面構(gòu)造特性。

微觀性是指石料表面水平0～0.5mm、豎直0～0.2mm范圍內(nèi)的細微的構(gòu)造。它首先保證當車輛行駛碾壓到路面時，微觀尖端能有效地刺穿水膜，保證輪胎與石料無縫隙的接觸。其次，微觀尖端的數(shù)量決定了路面與輪胎的接觸有效面積的大小，當有效面積越大二者的接觸摩擦力也就越大，越有利于行車安全。

宏觀性及路面檢測指標中的構(gòu)造深度狀況，一般來說指的是水平0.5～50mm、豎直0.2～10mm范圍內(nèi)的路面空隙狀況。宏觀性主要影響車輛高速行駛狀態(tài)下的輪胎排水能力。足夠的構(gòu)造深度可迅速排除輪胎與路面接觸范圍內(nèi)的雨水，可有效避免形成水膜隔斷輪胎與路面的接觸而產(chǎn)生滑移。

根據(jù)已有的研究成果，車輛在低速行駛時，影響抗滑能力的主要因素是微觀性；高速行駛時，影響抗滑能力的主要因素是宏觀性。

因此，當發(fā)現(xiàn)車輛打滑時，應首先分析其打滑時的車輛行駛速度，才能有效地區(qū)分影響因素是石料之間配比決定的構(gòu)造深度還是石料本身材料性能決定的微觀特性，從而才能科學地決策出處置方案。

3 維修原則及維修方案

3.1 橫向力系數(shù)衰減趨勢

遼寧省內(nèi)某高速公路于2000年建成通車，經(jīng)過多次維修處置，其中規(guī)模較大的為2015年進行的微表處罩面及2018年至2020年大規(guī)模的銑刨重鋪處理，目前表面層結(jié)構(gòu)分布如表3所示。

表3 某高速公路表面層分布狀況

從表3中可看出目前表面層包括AC、AK、微表處及SMA四種結(jié)構(gòu)，其中AK結(jié)構(gòu)只存在于超車道。此高速大規(guī)模采用AC結(jié)構(gòu)是在2018年及以后，當時維修路段橫向力系數(shù)變化趨勢見圖2所示。

從圖2可得到以下幾點結(jié)論：

圖2 路面橫向力系數(shù)發(fā)展趨勢圖

(1)2015年之前，中、邊車道均為2009年銑刨重鋪的SMA結(jié)構(gòu)，其SFC初期衰減較快，5年降低12左右。

(2)圖中邊車道2018年之前為SMA結(jié)構(gòu)，其SFC經(jīng)過初期的快速衰減后，近年趨于穩(wěn)定，每年衰減在0.1～0.4之間。

(3)中、邊車道路面結(jié)構(gòu)在2018年以后均為AC結(jié)構(gòu)，其SFC經(jīng)過通車1年后的快速衰減，目前趨于穩(wěn)定，每年衰減在0.1～0.4之間(以邊車道為例)。

(4)微表處SFC數(shù)值較大，即使經(jīng)過衰減，在4年內(nèi)數(shù)值也大于44。

3.2 依據(jù)橫向力系數(shù)確定的維修原則

依據(jù)路面橫向力系數(shù)與肇事率相關(guān)關(guān)系、此高速公路路面橫向力系數(shù)發(fā)展趨勢、將來預期改擴建交通組織，本次對SFC<44(相當于SRI為85.7分)的路段進行維修處理。選用此值的原因是，在改擴建實施前，路面SFC衰減后仍能滿足規(guī)范要求。

3.3 依據(jù)車轍深度確定的維修原則

車轍會增加雨天的水膜厚度，進而影響車輛行駛安全。當構(gòu)造深度取0.1，降雨強度取中國氣象局規(guī)定的大暴雨降雨量的上限，即12h降雨量140mm。最不利點邊車道外側(cè)輪跡帶處的車輛打滑車速見表4。

表4 車轍深度與打滑車速關(guān)系

從表4可看出，即使沒有車轍，如果雨天車速不降低，如在構(gòu)造深度0.10的路面上行駛，車輛仍然可能發(fā)生打滑。目前此高速公路構(gòu)造深度最小值為0.18，遠大于此數(shù)值，故打滑車速高于上述數(shù)值。考慮到改擴建時，車道設(shè)計行駛速度為60 km/h，為使此速度下車輛不發(fā)生打滑，本次對車轍深度>8mm的路段進行維修處理。

3.4 具體維修方案

本次應急搶修，初步擬定以下方案進行處理。

3.4.1微表處罩面

銑刨1cm后進行微表處罩面。

適用于：SFC<44或RD>8mm，但路表無其它嚴重病害的路段。

3.4.2路面銑刨重鋪

由于改擴建時，對舊路的處理方案為直接進行瀝青層罩面，故本次銑刨重鋪處理的結(jié)構(gòu)層，在改擴建時可直接進行利用，屬于改擴建病害處理的提前實施。

(1)處理一層：銑刨重鋪4cm重鋪AC-16C抗滑層

適用于：①RD>20mm。

②SFC<44，但路表存在坑槽等病害的路段。

③8mm

(2)處理兩層：銑刨重鋪9cm瀝青層

適用于：SFC<44或RD>8mm，且存在中度裂縫的路段。

將原路瀝青層銑刨10cm，并徹底清掃干凈后，噴灑粘層，然后重鋪結(jié)構(gòu)層如下：

表面層：4.5cmSBS改性瀝青抗滑型AC-16C。

中面層：5.5cm高模量瀝青混合料AC-20C。

(3)處理三層：銑刨重鋪16cm瀝青層

適用于：SFC<44或RD>8mm，且存在龜裂、沉陷等病害的路段。將原路瀝青層(16cm)全部銑刨并徹底清掃干凈后，在基層頂面及側(cè)壁均勻噴灑SBS改性熱瀝青，用量為1.0L/m2。然后重鋪結(jié)構(gòu)層如下：

表面層：4.5cmSBS改性瀝青抗滑型AC-16C。

中面層：5.5cm高模量瀝青混合料AC-20C。

下面層：6.0cm高模量瀝青混合料AC-20C。

3.4.3橋面銑刨重鋪

對病害嚴重的橋面進行銑刨重鋪處理。如水泥鋪裝損壞，則采用快硬混凝土進行處理。

4 結(jié)論

通過前述分析，可得到以下結(jié)論：

(1)遼寧省內(nèi)某大流量、重載交通高速公路的個別路段抗滑性能較大，需要進行維修處置。

(2)影響瀝青路面抗滑性能的主要因素是石料特性，包括微、宏觀兩個方面，且影響大小與車輛行駛速度有關(guān)。故當發(fā)現(xiàn)車輛打滑時，首先應分析打滑時的車輛行駛速度，才能有針對性地提出處置方案。

(3)提升路面抗滑性能的方案主要是處置路表特性，具體處置措施包括微表處罩面等直接罩面類及銑刨重鋪類。