李朋飛 陜西省交通規(guī)劃設(shè)計研究院

高速公路瀝青路面損壞狀況評價指標(biāo)優(yōu)化研究

李朋飛 陜西省交通規(guī)劃設(shè)計研究院

為優(yōu)化瀝青路面損壞狀況評價指標(biāo)，通過梳理高速公路瀝青路面損壞分類及分布狀況，分析高速公路瀝青路面使用性能評價指標(biāo)，論證了將開裂指標(biāo)作為單獨評價指標(biāo)的必要性，建立了新的瀝青路面評價指標(biāo)體系，根據(jù)陜西省部分高速公路瀝青路面檢測數(shù)據(jù)檢驗，新的評價指標(biāo)更符合路況實際，為日后高速公路養(yǎng)護決策的制定和優(yōu)化提供指導(dǎo)。

高速公路 瀝青路面 評價指標(biāo) 損壞狀況指數(shù) 裂縫指數(shù)

引言

路面的使用性能是路面行為變化的外觀表現(xiàn)，對進一步分析路面具有重要意義，路面性能評價是路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)之一，評價結(jié)果恰當(dāng)與否直接影響路面養(yǎng)護決策制定的合理性。我國《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGH20-2007）規(guī)定了一套路面性能評價指標(biāo)，其適用于我國所有等級的公路，并不是針對高速公路提出的標(biāo)準(zhǔn)，因高速公路與低等級公路路面結(jié)構(gòu)區(qū)別較大，交通量及交通組成差距也較大，這導(dǎo)致兩者的破壞形態(tài)存在明顯差別。在實際應(yīng)用中一些結(jié)果顯示，根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)檢測出的評價指數(shù)，尤其是路面損壞狀況評價指數(shù)與實際路況存在一定差距，缺乏針對性，不能完全反應(yīng)真實現(xiàn)狀?；诖耍疚耐ㄟ^分析高速公路瀝青路面使用性能評價體系，提出對路面損壞狀況評價指標(biāo)進行優(yōu)化，為日后高速公路養(yǎng)護決策的制定和優(yōu)化提供指導(dǎo)和依據(jù)。

一、高速公路瀝青路面損壞分類

將瀝青路面的損壞類型進行分類，其主要包括裂縫類、變形類、表面損壞類和修復(fù)類，見下表。

表1 瀝青路面損壞類型分類

統(tǒng)計截止2014年全國部分高速公路損壞類型，結(jié)果見下表。

表2 部分高速瀝青路面損壞類型分類

由以上表格可以看出，瀝青路面損壞類型雖較多，但對于高速公路，因養(yǎng)護比較到位，一般的坑槽、松散、龜裂等病害均會及時挖除修補，其損壞類型分布相對較為集中，破壞類型主要集中在車轍、裂縫、修補等病害，其余病害則相對較少，一般不超過10%。

二、高速公路瀝青路面使用性能評價指標(biāo)分析

交通運輸部于2008年2月1日頒布的《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGH20-2007）提出的評價體系如下圖。

圖1 高速公路瀝青路面使用性能評價體系

根據(jù)上圖，瀝青路面性能評價體系包括五個分項評價指標(biāo)和一個綜合評價指標(biāo)。分項評價指標(biāo)包含路面損壞狀況指數(shù)、路面行駛質(zhì)量指數(shù)、路面車轍深度指數(shù)、路面抗滑性能指數(shù)和路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)（抽樣檢測指標(biāo)），綜合評價指標(biāo)為路面使用性能指數(shù)。路面行駛質(zhì)量指數(shù)為系統(tǒng)性指標(biāo)，其影響因素較多，四種不同的損壞類型對路面平整度均會產(chǎn)生一定程度的影響，進而影響路面行駛質(zhì)量的好壞；路面車轍深度指數(shù)為《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGH20-2007）根據(jù)瀝青路面車轍普遍存在的實際情況而新增的指標(biāo)，其僅和車轍深度相關(guān)，屬于單一性的指標(biāo)，路面抗滑性能指數(shù)屬于安全性指標(biāo)，主要受骨料磨光、泛油等因素影響。

上述四項評價指標(biāo)，車轍深度指數(shù)和抗滑性能指數(shù)都是根據(jù)實際檢測數(shù)據(jù)直接得來，而路面損壞狀況指數(shù)和路面行駛質(zhì)量指數(shù)較為復(fù)雜，均是經(jīng)某種數(shù)學(xué)模型處理后間接生成的數(shù)據(jù)，但路面行駛質(zhì)量指數(shù)能反應(yīng)“為車輛提供快速、安全、舒適的行駛”這一基本功能的能力，其意義較為重要，而路面損壞狀況指數(shù)對應(yīng)的損壞類型較多，其中車轍損壞還與另一個單項指標(biāo)車轍深度指數(shù)還存在重疊，權(quán)重分配存在一定的主觀性，不能較明確的反應(yīng)路面存在的具體問題，應(yīng)做進一步改進。

三、裂縫指數(shù)作為單獨評價指標(biāo)的必要性

路面損壞狀況指數(shù)所包含的損壞包括裂縫類、變形類、表面損壞類和修復(fù)類四種。其中，典型的變形類損壞即車轍已經(jīng)單獨提出來作為單項評價指標(biāo)，相應(yīng)的最為典型的兩種病害之一裂縫也應(yīng)提出來作為單獨評價指標(biāo)，理由如下。

（一）裂縫是瀝青路面除車轍以外最主要的損壞類型

我國高速公路路面結(jié)構(gòu)型式多以半剛性基層瀝青混凝土面層為主，由于半剛性基層的干縮特性，在交通荷載和溫度差的反復(fù)作用下，瀝青混凝土面層不可避免的會出現(xiàn)反射裂縫。研究發(fā)現(xiàn)，以反射裂縫為主的橫向裂縫已成為我國高速公路瀝青混凝土路面最主要的損壞形式之一，然而在現(xiàn)行規(guī)范中并沒有專門針對裂縫的評價方法和標(biāo)準(zhǔn)，裂縫作為我國高速公路典型病害之一并沒有受到足夠高的重視。

（二）裂縫對路面使用性能的影響程度

裂縫初期對瀝青路面的使用不存在明顯影響，但隨著裂縫的逐漸增大，雨水的進一步侵蝕，裂縫兩側(cè)及裂縫底部的路面結(jié)構(gòu)甚至路基含水量增加，再加之交通荷載的反復(fù)作用，如不及時修補，將產(chǎn)生沖刷唧泥現(xiàn)象，甚至發(fā)展成為網(wǎng)裂、松散、剝落和錯臺等嚴重病害，縮短路面的使用壽命。即使及時采取灌封措施，由于不同材料的模量差別，同正常的路面結(jié)構(gòu)層相比，也只能是一定程度上延緩路面的破壞。由此可見，裂縫對瀝青路面的使用性能和使用壽命影響較大，必須建立在有效的評價基礎(chǔ)上，及時養(yǎng)護，嚴格控制裂縫的擴展。

（三）裂縫在路面損壞狀況指數(shù)中權(quán)重不足

《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGH20-2007）中將橫向裂縫作為路面損壞狀況指數(shù)PCI的一部分，將其影響寬度定義為0.2米，并以影響長度乘以影響寬度得出的面積，再根據(jù)對應(yīng)的權(quán)重來度量裂縫對路面狀況的影響程度。在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，將裂縫折算成面積并不能很好的反應(yīng)路面的損壞狀況。比如，假設(shè)某高速公路單幅路基寬12.25米，單幅路面寬10.5米，路面僅存在橫向裂縫一種損壞，其平均長度按6米定義，分析PCI與橫向裂縫的對應(yīng)關(guān)系，以1公里作為評價單元，可得出如下表。

PCI 橫向裂縫長 橫向裂縫條數(shù) 橫向裂縫間距90 194.2 32 31 80 1055.2 176 6 70 2823.4 471 2 60 5676.3 946 1

由上圖可以看出，當(dāng)路面橫向裂縫間距為6米時，PCI仍評定為良；路面橫向裂縫間距為2米時，路面損壞已相當(dāng)嚴重，PCI結(jié)果仍評定為中，這與現(xiàn)實情況并不相符，評價結(jié)果與實際路況存在較大的差距。

四、指標(biāo)優(yōu)化結(jié)果

根據(jù)以上分析，裂縫以面積作為衡量標(biāo)準(zhǔn)與實際路況差距較大，本文以每公里的裂縫長度作為檢測指標(biāo)，通過平均裂縫間距作為換算條件，提出不同的裂縫長度對應(yīng)的裂縫指數(shù)，如下表所示。將裂縫指數(shù)作為單獨評價指標(biāo)后，路面損壞狀況指數(shù)仍作為多維度的損壞指標(biāo)，可提供參考。

裂縫指數(shù) 每1km裂縫長（m） 裂縫間距（m） 備注90 D＜125 L＞80 單條裂縫長度按貫通考慮計10米80 125≤D≤300 33≤L≤80 70 300≤d≤660 15≤L≤33 60 D＞660 L＜15

五、結(jié)論

1.通過梳理高速公路瀝青路面損壞分類及分布狀況，結(jié)果表明，高速公路損壞類型分布相對較為集中，破壞類型主要集中在車轍、裂縫、修補等病害，其余病害則相對較少，一般不超過10%。

2.通過分析高速公路瀝青路面使用性能評價指標(biāo)，結(jié)果顯示，路面損壞狀況指數(shù)對應(yīng)的損壞類型較多，其中車轍損壞還與另一個單項指標(biāo)車轍深度指數(shù)還存在重疊，權(quán)重分配存在一定的主觀性，不能較明確的反應(yīng)路面存在的具體問題，應(yīng)做進一步改進，同時論證了將裂縫指數(shù)作為單獨評價指標(biāo)的必要性。

3.提出以每公里的裂縫長度作為檢測指標(biāo)，通過平均裂縫間距作為換算條件，提出不同的裂縫長度對應(yīng)的裂縫指數(shù)，適用性較好。

[1]鞏建,常成利,程珊珊,車霄宇.基于彎沉的瀝青路面使用性能評價模型[J].公路交通科技,2016,33(07):40-46.

[2]陳長,孫立軍,董茂強.基于現(xiàn)代檢測技術(shù)的瀝青路面評價新方法[J].公路交通科技,2006,(09):1-5.

[3]周嵐.高速公路瀝青路面使用性能評價及預(yù)測研究[D].東南大學(xué),2015.

[4]JTGH20-2007.公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)[S].2007

[5]蔣紅妍.高速公路路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)研究[D].長安大學(xué),2006.

[6]曾江洪,許佳.高速公路瀝青路面破損狀況評價方法[J].長沙理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2009,6(02):18-22.