梁 斌
(山西省交通科學(xué)研究院,山西 太原 030006)
現(xiàn)代交通對(duì)路面的功能需求不僅是為行駛車輛提供支撐結(jié)構(gòu),還要求符合公路建設(shè)及其交通運(yùn)輸發(fā)展的可持續(xù)性,即所謂的綠色(或智能)路面要求。具體地說(shuō),路面的基本功能是要確保路面壽命周期費(fèi)用包括施工、養(yǎng)護(hù)維修和大修等費(fèi)用合理,使得車輛行駛時(shí)安全、迅速、經(jīng)濟(jì)、舒適和環(huán)保等效益最大。而路面使用性能不僅直接影響路面的安全、迅速、經(jīng)濟(jì)、舒適和環(huán)保服務(wù)水平或能力,還直接影響路面的養(yǎng)護(hù)、維修、大修和翻修計(jì)劃和方案,尤其是路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的措施和方法。因此,如何選擇適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)即路面損壞類型,以便合理、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)瀝青路面使用性能的好壞就顯得非常重要。
瀝青路面損壞是指在輪載、溫度、水和材料老化之中的某一因素或多個(gè)因素綜合作用下,路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)或功能上的缺陷或出現(xiàn)缺陷即將發(fā)生的跡象。當(dāng)然,施工質(zhì)量問(wèn)題也將造成路面的損壞,尤其是路面早期損壞。路面的安全、迅速、經(jīng)濟(jì)、舒適和環(huán)保性能不屬于純科學(xué)范疇,不僅和路面有關(guān),還和用戶(人和車輛)及周圍環(huán)境相關(guān),這就決定了路面使用性能的評(píng)價(jià)不是純科學(xué)的問(wèn)題,也和路面本身、用戶和周圍環(huán)境息息相關(guān)。例如,路面抗滑性能雖然對(duì)交通事故有不良影響,但交通事故的主要原因是人的因素;又如路面平整度影響行駛舒適,但行駛舒適又和人的特征和車輛性能有關(guān);再如瀝青路面和水泥混凝土的結(jié)構(gòu)和剛度不同,即使平整度相同,其行駛舒適性可能不同。諸如此類,使得路面使用性能的衡量和評(píng)價(jià)比較復(fù)雜并且答案可能不是唯一的。迄今,衡量路況好壞即服務(wù)水平的路面物理特征基本上被簡(jiǎn)化為以下3 類:
a)路面損壞,不僅影響路面平整度、抗滑能力或結(jié)構(gòu)承載能力,還影響路面養(yǎng)護(hù)維修措施,并影響路面損壞速度和服務(wù)壽命。
b)路面抗滑能力,不僅影響行車尤其是潮濕路面上的行車安全,還影響路面養(yǎng)護(hù)維修措施,通常用摩擦系數(shù)來(lái)衡量。
c)路面平整度,直接影響行車舒適性、用戶費(fèi)用及其路面養(yǎng)護(hù)維修,一般用國(guó)際平整度指數(shù)IRI 來(lái)衡量。
路面損壞、抗滑能力和平整度不僅相互影響,還可能和路面結(jié)構(gòu)相互影響。
本文主要針對(duì)我國(guó)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG H20—2007)、美國(guó)聯(lián)邦公路局(FHWA)、伊利諾伊州和SHRP2 所考慮的瀝青路面損壞類型進(jìn)行對(duì)比分析,之所以選擇這幾個(gè)國(guó)家,主要原因是《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》是我國(guó)目前公路路面損壞類型和評(píng)定的唯一技術(shù)依據(jù),已在我國(guó)各省市自治區(qū)推廣應(yīng)用;美國(guó)FHWA 對(duì)路況數(shù)據(jù)尤其重視,花費(fèi)了巨大資源對(duì)其進(jìn)行研究和驗(yàn)證;伊利諾伊(緯度:36°58′~42°30′)的緯度和筆者所在省份(山西)的緯度(34°34′~40°43′)相近,而緯度是造成各地氣候不同的主要原因,緯度不同,太陽(yáng)照射的角度不同,氣溫高低不同;SHRP2 是指美國(guó)公路戰(zhàn)略研究計(jì)劃二期,代表了美國(guó)最新的公路交通運(yùn)輸?shù)难芯砍晒?,尤其是?duì)重交通路面養(yǎng)護(hù)的研究,反映了美國(guó)各州路面養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)的轉(zhuǎn)移。
國(guó)內(nèi)外瀝青路面主要損壞類型的對(duì)比分析情況見(jiàn)表1。
表1 國(guó)內(nèi)外瀝青路面主要損壞類型
瀝青路面損壞類型的分類不僅要全面反映路面的損壞,還要確實(shí)反映路面的主要問(wèn)題并且實(shí)際應(yīng)用方便。本文根據(jù)我國(guó)客觀條件,充分吸收了國(guó)外的最新研究成果及其成功經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合路面養(yǎng)護(hù)維修的需求和發(fā)展,對(duì)瀝青路面損壞類型進(jìn)行了合理分類。
從表1 可以看出,相較于美國(guó)瀝青路面的損壞類型,我國(guó)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》未考慮邊緣裂縫、反射裂縫、滑移裂縫、粒料磨光和粒料離析。其中,邊緣裂縫主要發(fā)生在低等級(jí)公路土路肩上,本文認(rèn)為可不單獨(dú)區(qū)分邊緣裂縫;反射裂縫在半剛性基層瀝青路面或者復(fù)合式路面中非常普遍,且具有區(qū)別于普通橫向裂縫的自身特性,應(yīng)單獨(dú)區(qū)分反射裂縫;由于滑移裂縫主要發(fā)生在交叉口,建議暫不考慮;由于粒料磨光已反映在路表抗滑上,不需單獨(dú)考慮粒料磨光;對(duì)于粒料離析來(lái)說(shuō),其后果主要表現(xiàn)為路面松散,也不需專門(mén)考慮。
特別需要指出的是,我國(guó)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》沒(méi)有明確區(qū)分功能性和結(jié)構(gòu)性損壞,這在一定程度上限制了現(xiàn)行的《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)路面養(yǎng)護(hù)決策工作的實(shí)際指導(dǎo)作用。當(dāng)所發(fā)生的缺陷影響路面承受荷載的能力時(shí),這種損壞被稱之為結(jié)構(gòu)性損壞,如龜裂;當(dāng)出現(xiàn)的缺陷只影響路面功能包括行車舒適性、抗滑性能和噪音水平時(shí),這種損壞被稱之為功能性損壞,如波浪擁包等。當(dāng)路面功能性損壞程度嚴(yán)重時(shí),就可能導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)性損壞;而當(dāng)路面結(jié)構(gòu)性損壞嚴(yán)重時(shí),也必將影響路面功能。本文認(rèn)為,區(qū)分路面結(jié)構(gòu)性損壞和功能性損壞,不僅有利于確定損壞的機(jī)理和原因,更有助于確定路面養(yǎng)護(hù)維修措施和方法。路況評(píng)定的目的是為了制訂養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃和選擇合理的修復(fù)措施和方法,美國(guó)不少州如伊利諾伊、馬里蘭等在路況調(diào)查評(píng)定時(shí),均要區(qū)分結(jié)構(gòu)性和功能性損壞。
綜上,本文推薦了瀝青路面應(yīng)考慮的主要損壞類型,詳見(jiàn)表2。
表2 推薦的瀝青路面主要損壞類型
本文通過(guò)對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外瀝青路面的主要損壞類型,得出以下兩個(gè)主要結(jié)論:
a)瀝青路面反射裂縫在實(shí)際中非常普遍,且具有其自身特性,但尚未納入我國(guó)瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)體系,本文對(duì)其進(jìn)行了單獨(dú)分類考慮。
b)現(xiàn)行《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》未明確區(qū)分瀝青路面的功能性損壞和結(jié)構(gòu)性損壞,這在一定程度上限制了其對(duì)瀝青路面養(yǎng)護(hù)決策工作的實(shí)際指導(dǎo)作用,本文對(duì)瀝青路面損壞類型進(jìn)行了功能性和結(jié)構(gòu)性的區(qū)分。