李柯，龍小勇，蔡良才，邵斌，資軍，沈勇，陳正磊，陳奇奇，雷繼超

水泥混凝土道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究

李柯1, 2，龍小勇1，蔡良才1，邵斌1，資軍3，沈勇4，陳正磊1，陳奇奇1，雷繼超1

(1. 空軍工程大學(xué) 航空工程學(xué)院，陜西 西安 710038；2. 中國(guó)人民解放軍91867部隊(duì)，浙江 金華 322000；3. 衡陽(yáng)北方光電信息技術(shù)有限公司，湖南 衡陽(yáng) 421001；4. 中國(guó)人民解放軍95979部隊(duì)，吉林 沈陽(yáng) 110000)

為了對(duì)軍用機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)，結(jié)合水泥混凝土道面的特點(diǎn)和實(shí)際養(yǎng)護(hù)需求，構(gòu)建軍用機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。分析公路、民航等領(lǐng)域路(道)面性能評(píng)價(jià)及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)的相關(guān)研究成果，剖析現(xiàn)行軍用機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面評(píng)價(jià)指標(biāo)體系存在問(wèn)題；經(jīng)過(guò)原則設(shè)計(jì)和方法比選，采取目標(biāo)層次分解-多元統(tǒng)計(jì)綜合法，設(shè)計(jì)了指標(biāo)體系初建、分析及篩選、建立的技術(shù)路線。采取定性分析與定量計(jì)算結(jié)合的方法，對(duì)道面結(jié)構(gòu)性能、抗滑性能、損壞狀況、平整度及排水性能等進(jìn)行篩選；分析道面病害演化規(guī)律，得到道面損壞狀況的主導(dǎo)病害單項(xiàng)指標(biāo)；從目標(biāo)、準(zhǔn)則、指標(biāo)3個(gè)方面進(jìn)行層次分析，從判斷性、控制性、綜合性3個(gè)方面進(jìn)行維度分析，從網(wǎng)絡(luò)級(jí)、項(xiàng)目級(jí)、單元級(jí)3個(gè)方面進(jìn)行級(jí)別分析，建立軍用機(jī)場(chǎng)水泥混凝土預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；提出采用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系制定網(wǎng)絡(luò)級(jí)機(jī)場(chǎng)道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)排序方案、項(xiàng)目級(jí)道面區(qū)域預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)與對(duì)策一體化決策方案、單元級(jí)道面板塊預(yù)防性養(yǎng)護(hù)具體處治方案的工作流程。

水泥混凝土道面；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)；評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；目標(biāo)層次分解-多元統(tǒng)計(jì)綜合法

評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是指為完成一定研究，由表征評(píng)價(jià)對(duì)象各方面特性及其內(nèi)在聯(lián)系的指標(biāo)群所構(gòu)成的具有內(nèi)在層次結(jié)構(gòu)邏輯的有機(jī)整體[1]。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)作為一種科學(xué)的養(yǎng)護(hù)理念，廣泛應(yīng)用于公路路面養(yǎng)護(hù)管理，但卻沒(méi)有應(yīng)用于我國(guó)軍用機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面(以下簡(jiǎn)稱“水泥道面”)養(yǎng)護(hù)管理，一個(gè)重要原因就是缺乏一套科學(xué)可行的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。構(gòu)建科學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)工作，是水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)向定量研究的必要手段，也是開(kāi)展水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系做了大量研究，取得豐富成果。但國(guó)內(nèi)目前沒(méi)有直接關(guān)于機(jī)場(chǎng)道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)研究，大多數(shù)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)研究參考道面性能評(píng)價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)。凌建明等[2]以機(jī)場(chǎng)道面評(píng)價(jià)體系和上海機(jī)場(chǎng)道面管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，提出根據(jù)機(jī)場(chǎng)道面調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。史保華等[3]指出我國(guó)機(jī)場(chǎng)瀝青道面缺乏預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)，僅以道面使用性能作為評(píng)價(jià)指標(biāo)；也缺乏養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，一直參考執(zhí)行交通運(yùn)輸部關(guān)于瀝青路面的養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。李平等[4]以西雙版納機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道為例，從外觀、抗滑及抗?jié)B等指標(biāo)對(duì)霧封層在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行評(píng)價(jià)。戴征等[5]從霧封層技術(shù)應(yīng)用的角度，將霧封層耐久性作為指標(biāo)，評(píng)價(jià)機(jī)場(chǎng)瀝青道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果。大多數(shù)指標(biāo)體系研究集中于公路路面性能評(píng)價(jià)領(lǐng)域，機(jī)場(chǎng)道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)研究主要集中在瀝青道面。水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究更少，既不能照搬公路領(lǐng)域的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，也不能照搬現(xiàn)行的道面性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，應(yīng)密切貼合水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)特點(diǎn)，構(gòu)建科學(xué)合理可行的指標(biāo)體系。為科學(xué)決策水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的優(yōu)先順序，合理判斷水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)，量化指導(dǎo)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的具體措施，本文研了水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。鑒于水泥道面評(píng)價(jià)體系復(fù)雜，影響因素眾多，軍用機(jī)場(chǎng)水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究，應(yīng)在分析現(xiàn)行水泥道面評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上，符合一定的原則，選用合適的方法，按照嚴(yán)密的步驟，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，制定評(píng)價(jià)工作流程。

1 現(xiàn)行軍用機(jī)場(chǎng)水泥道面評(píng)價(jià)體系分析

現(xiàn)行軍用機(jī)場(chǎng)水泥道面檢測(cè)評(píng)價(jià)體系主要參照《軍用機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面使用質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱《軍用評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》)[6]，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)從外觀質(zhì)量、平整度、防滑性能、承載強(qiáng)度等4個(gè)方面測(cè)試與評(píng)價(jià)水泥道面性能，明確了具體的測(cè)試與評(píng)價(jià)方法，對(duì)軍用機(jī)場(chǎng)道面檢測(cè)評(píng)價(jià)起到良好的指導(dǎo)作用。但軍用評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)布20多年，機(jī)場(chǎng)保障機(jī)型多樣化，檢測(cè)技術(shù)大幅提高，評(píng)價(jià)理論進(jìn)展明顯，施工技術(shù)明顯改善，現(xiàn)行道面檢測(cè)評(píng)價(jià)體系存在評(píng)價(jià)指標(biāo)不合理、檢測(cè)手段落后、依靠主觀經(jīng)驗(yàn)、養(yǎng)護(hù)措施比較隨意等問(wèn)題。在評(píng)價(jià)指標(biāo)方面，具體問(wèn)題如下：

1) 道面損壞類型及損壞程度的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)和劃分方法不夠科學(xué)完善。道面損壞的分類和識(shí)別是道面外觀質(zhì)量評(píng)定的基礎(chǔ)。《軍用評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》將水泥道面損壞類型劃分為10種，以道面板塊為單位，根據(jù)調(diào)查區(qū)段內(nèi)板塊的損壞程度確定破損度，計(jì)算破損指數(shù)，用其表征道面外觀質(zhì)量。

分析大量機(jī)場(chǎng)道面損壞狀況調(diào)查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)道面變形和板塊松動(dòng)2種損壞類型出現(xiàn)的比例極低，對(duì)于評(píng)價(jià)意義不大，可去掉這2種破壞類型。此外，機(jī)場(chǎng)道面板塊面積較大，相對(duì)公路路面板體性更好，很少發(fā)生渠化帶、隆起、翹曲等變形現(xiàn)象；同時(shí)，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)道面變形的定義描述相對(duì)模糊，導(dǎo)致調(diào)查結(jié)果存在一定誤差。

公路和民航相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[7-9]劃分道(路)面損壞類型時(shí)，均重點(diǎn)調(diào)查填縫料損壞狀況。但《軍用評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》卻沒(méi)有將填縫料損壞納入道面損壞狀況調(diào)查范圍。實(shí)際上，填縫料損壞是經(jīng)常出現(xiàn)的早期病害，是唧泥、板底脫空、錯(cuò)臺(tái)等病害的源頭之一，加劇水滲入道面結(jié)構(gòu)，在水的長(zhǎng)期作用下降低道面承載強(qiáng)度，影響道面的耐久性。

2) 道面平整度評(píng)定等級(jí)不夠科學(xué)及指標(biāo)不夠完善。《軍用評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》明確采用3 m直尺法和高程變量均方差法測(cè)試與評(píng)價(jià)道面平整度。3 m直尺法綜合考慮了間隙平均值、間隙大于5 mm百分比、間隙極大值、鄰板差平均值、鄰板差大于5 mm的百分比、鄰板差極大值6項(xiàng)指標(biāo)，將平整度劃分為優(yōu)、良、中、可、差5個(gè)等級(jí)。但極大值的出現(xiàn)具有偶然性，將極大值納入平整度分級(jí)指標(biāo)會(huì)使分級(jí)不夠合理，應(yīng)當(dāng)去掉極大值這一分級(jí)指標(biāo)，保留其余4項(xiàng)指標(biāo)?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)將平整度劃分為5個(gè)等級(jí)，等級(jí)劃分過(guò)于復(fù)雜，判斷不簡(jiǎn)明，不利于實(shí)際操作，不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)道面平整度狀況。

3) 道面抗滑性能評(píng)定出現(xiàn)雙重評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)不夠科學(xué)嚴(yán)密?！盾娪迷u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》明確，抗滑性能采用摩擦因數(shù)和粗糙度(通常采用平均紋理深度s衡量)2個(gè)指標(biāo)共同評(píng)價(jià)。在評(píng)定抗滑性能時(shí)，分級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)均缺少對(duì)應(yīng)關(guān)系，可能導(dǎo)致道面抗滑性能評(píng)價(jià)結(jié)果不統(tǒng)一，甚至矛盾。楊慧等[10]研究成果表明，和s存在一定的相關(guān)關(guān)系，采用和s共同評(píng)價(jià)道面抗滑性能顯得多余且復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)采用一個(gè)指標(biāo)作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，在不具備測(cè)試條件時(shí)可采用另一個(gè)指標(biāo)作為補(bǔ)充。

此外，水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)和水泥道面性能檢測(cè)評(píng)價(jià)，兩者評(píng)價(jià)的目的不一樣。水泥道面性能檢測(cè)評(píng)價(jià)，重點(diǎn)是道面使用中后期的性能評(píng)價(jià)，為機(jī)場(chǎng)改造擴(kuò)建或跑道大中修提供決策依據(jù)；而水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)，重點(diǎn)是道面使用早中期的評(píng)價(jià)，為判斷道面性能及其發(fā)展趨勢(shì)，得到道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)和措施對(duì)策集。

2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的原則和方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的原則設(shè)計(jì)

水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工作。針對(duì)同一個(gè)對(duì)象構(gòu)建的不同指標(biāo)體系，可能會(huì)產(chǎn)生不同的評(píng)價(jià)結(jié)果，評(píng)價(jià)指標(biāo)不能隨意選取。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的一般原則，結(jié)合水泥道面的特點(diǎn)和養(yǎng)護(hù)需求，設(shè)計(jì)指標(biāo)體系構(gòu)建應(yīng)該遵循的具體原則，如表1所示。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的方法比選

上述原則設(shè)計(jì)明確了構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的前提，還應(yīng)采用合理可行的方法才能完成評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建。指標(biāo)體系的構(gòu)建方法一般有目標(biāo)層次分解法和多元統(tǒng)計(jì)分析法等[11]，具體見(jiàn)表2。

目前，我國(guó)尚未有關(guān)于水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究報(bào)道，經(jīng)上述評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建方法的比對(duì)分析，調(diào)查研究法不適用于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建；交叉派生法和屬性分組法適用于特定問(wèn)題，不適用于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建；目標(biāo)層次分解法基于對(duì)評(píng)價(jià)總目標(biāo)的分析，逐步分解總目標(biāo)，建立準(zhǔn)則層，再建立指標(biāo)層，最后形成指標(biāo)體系；多元統(tǒng)計(jì)分解法能夠有效解決多指標(biāo)問(wèn)題，通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，分析多因素之間的關(guān)系，篩選更加準(zhǔn)確的指標(biāo)。因此，本文綜合采用目標(biāo)層次分解法和多元統(tǒng)計(jì)分析法構(gòu)建水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

表1 構(gòu)建水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的具體原則

3 水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

目標(biāo)層次分解?多元統(tǒng)計(jì)綜合法構(gòu)建水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，是一個(gè)“具體?抽象?具體”的邏輯思維過(guò)程，是認(rèn)識(shí)逐步深化、逐步精細(xì)、逐步完善、逐步系統(tǒng)的過(guò)程[14]，按照指標(biāo)體系初建、分析及篩選、建立的技術(shù)路線，最終形成水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。技術(shù)路線如圖1所示。

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系初建

評(píng)價(jià)對(duì)象是水泥道面，評(píng)價(jià)總目標(biāo)是水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。根據(jù)《軍用評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》和《民用機(jī)場(chǎng)道面評(píng)價(jià)管理技術(shù)規(guī)范》[7]，水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的總目標(biāo)初步分解為道面結(jié)構(gòu)性能、抗滑性能、損壞狀況、平整度和排水性能等5個(gè)子目標(biāo)。通過(guò)研究現(xiàn)有路(道)面評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采取問(wèn)卷調(diào)查和研究統(tǒng)計(jì)的方法，分析歸納自然條件、道面情況、運(yùn)營(yíng)狀況等諸多要素，將道面結(jié)構(gòu)性能等5個(gè)子指標(biāo)細(xì)分，得到水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)的“指標(biāo)可能全集”，如圖2所示。

圖1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建技術(shù)路線

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)分析及篩選

指標(biāo)體系初建得到了水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)的“指標(biāo)可能全集”，體現(xiàn)了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的“科學(xué)性”、“系統(tǒng)性”、“全面性”等原則，但無(wú)法體現(xiàn)各指標(biāo)間邏輯層次關(guān)系，不滿足評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的“可行性”、“層次性”、“代表性”等原則，需要對(duì)初建指標(biāo)進(jìn)一步分析與篩選，得到指標(biāo)體系的“充分必要集合”。

3.2.1 道面結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)分析及篩選

對(duì)于道面結(jié)構(gòu)性能下屬的3個(gè)指標(biāo)，結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)參數(shù)計(jì)算比較復(fù)雜，受各種因素影響較大，參數(shù)取值依賴現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果和技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)，不利于評(píng)價(jià)工作開(kāi)展；結(jié)構(gòu)狀況指數(shù)(SCI)是美國(guó)聯(lián)邦航空局(FAA)基于道面狀況指數(shù)提出的，在我國(guó)軍用機(jī)場(chǎng)道面評(píng)價(jià)領(lǐng)域應(yīng)用范圍不是很廣泛，缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)“實(shí)踐性”和“可行性”原則，將結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)參數(shù)、SCI剔除。軍用機(jī)場(chǎng)和民用機(jī)場(chǎng)均采用結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)價(jià)道面結(jié)構(gòu)性能，評(píng)價(jià)理論和方法相對(duì)成熟。結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)價(jià)有ACN-PCN和承載強(qiáng)度系數(shù)2種方法，均涉及PCN，也考慮道面與飛機(jī)的適應(yīng)性和道面承載能力衰減情況，因此將PCN作為道面結(jié)構(gòu)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.2.2 道面抗滑性能指標(biāo)分析及篩選

對(duì)于抗滑性能下屬的3個(gè)指標(biāo)，構(gòu)造深度與平均紋理深度含義相似。通常采用標(biāo)準(zhǔn)濕態(tài)條件下的摩擦因數(shù)與平均紋理深度s共同評(píng)價(jià)道面抗滑性能[15]。根據(jù)指標(biāo)體系構(gòu)建的獨(dú)立性與相關(guān)性相統(tǒng)一原則，分析和s的相關(guān)性。

圖2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系初建

根據(jù)我國(guó)若干個(gè)軍用機(jī)場(chǎng)水泥道面和s(由擺式摩擦儀測(cè)得，s由填砂法測(cè)得)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)回歸分析，得到和s的相關(guān)性，見(jiàn)式(1)和圖3。

分析可知，f和Hs呈線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.740 3，f和Hs之間存在較高相關(guān)性，故將Hs轉(zhuǎn)換為f，采用f作為道面抗滑性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.2.3 道面損壞狀況指標(biāo)分析及篩選

1) 道面損壞狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)

對(duì)于道面損壞狀況下屬的2個(gè)指標(biāo)，道面狀況指數(shù)是FAA為表征道面損壞狀況提出的，在我國(guó)軍用機(jī)場(chǎng)道面評(píng)價(jià)領(lǐng)域應(yīng)用范圍不是很廣泛；而我國(guó)軍用機(jī)場(chǎng)通常采用道面破損指數(shù)表征道面損壞狀況，故將作為道面損壞狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2) 水泥道面損壞主導(dǎo)病害分析

根據(jù)《軍用評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》和道面損壞調(diào)查數(shù)據(jù)，道面損壞類型可劃分為接縫類(填縫料損壞、邊角剝落)、表層類(表面剝落、表面裂縫)、豎向類(唧泥和板底脫空、板間錯(cuò)臺(tái))、修補(bǔ)類(補(bǔ)丁補(bǔ)塊)、斷裂類(板塊碎裂、板塊斷裂、板角斷裂)五大類。

分析機(jī)場(chǎng)道面5類病害的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，利用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘各類病害之間的關(guān)系，研究道面病害綜合發(fā)展演化機(jī)理，認(rèn)為水泥道面病害綜合發(fā)展機(jī)理的規(guī)律是，先慢后快、由表及里、由輕到重、由淺至深；由接縫類和表層類等早期病害，到修補(bǔ)類和豎向類等中期病害，最終到斷裂類等后期病害轉(zhuǎn)變；水泥道面每一種病害都是由前一種或幾種病害演化而來(lái)；延長(zhǎng)水泥道面使用壽命的關(guān)鍵在于延緩或阻礙病害轉(zhuǎn)化進(jìn)程。水泥道面病害轉(zhuǎn)化關(guān)系[16]，如圖4所示。

圖4 水泥道面病害轉(zhuǎn)化關(guān)系示意圖

圖4是基于關(guān)聯(lián)規(guī)則得到的5類病害轉(zhuǎn)化關(guān)系的示意圖，在一定程度上反映了病害之間較大概率的轉(zhuǎn)化關(guān)系，例如“豎向類→接縫類”的置信度為93.2%，即出現(xiàn)豎向類病害的道面板塊中，有93.2%同時(shí)出現(xiàn)了接縫類病害，可以認(rèn)為接縫類病害轉(zhuǎn)化為豎向類病害的置信度為93.2%[16]。

水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)針對(duì)的病害不一定是宏觀的典型病害或最嚴(yán)重的病害，而應(yīng)該是主導(dǎo)病害，是道面結(jié)構(gòu)功能衰減的潛在隱患，因此首要關(guān)注的是接縫類和表層類病害，其次是修補(bǔ)類和豎向類病害。

1) 填縫料損壞是水泥道面大部分病害的源頭。填縫料更換通常結(jié)合道面巡視定期實(shí)施，屬于日常維護(hù)工作的范疇，不屬于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的內(nèi)容。填縫料損壞往往與邊角剝落同時(shí)發(fā)生，二者密切相關(guān)，故以邊角剝落情況衡量接縫類病害。

2) 表面剝落和表面裂縫是水泥道面一系列病害的另一個(gè)源頭。由于水泥道面不可避免存在微裂縫，在水的長(zhǎng)期滲入和侵蝕作用下，水泥道面將逐漸產(chǎn)生修補(bǔ)類、豎向類、斷裂類病害，尤其是對(duì)于季凍區(qū)道面，病害更加嚴(yán)重。

3)《軍用評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》尚未將板底脫空納入道面損壞類型，缺乏相應(yīng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，研究表明，板底脫空和板間錯(cuò)臺(tái)存在較高的相關(guān)性?；凇皩?shí)踐性”和“可行性”原則，故以板間錯(cuò)臺(tái)情況衡量豎向類病害，不考慮板底脫空。

4) 補(bǔ)丁補(bǔ)塊是人為對(duì)其他病害的處置措施，本質(zhì)上屬于二次病害，不屬于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)范疇，故不予考慮。

綜上，邊角剝落、表面剝落、表面裂縫、板間錯(cuò)臺(tái)是水泥道面的4種主導(dǎo)病害，選取4種主導(dǎo)病害單項(xiàng)指標(biāo)作為道面損壞狀況的下級(jí)指標(biāo)。

3.2.4 道面平整度指標(biāo)分析及篩選

道面平整度是軍用機(jī)場(chǎng)水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的重要指標(biāo)。水泥道面性能檢測(cè)評(píng)價(jià)通常采用國(guó)際平整度指數(shù)()法和3 m直尺法共同評(píng)價(jià)道面平整度[17]。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的獨(dú)立性與相關(guān)性相統(tǒng)一的原則，檢驗(yàn)和3 m直尺平均間隙的相關(guān)性。

分析若干個(gè)軍民合用機(jī)場(chǎng)道面平整度的測(cè)試數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)回歸分析，得出和的相關(guān)性，見(jiàn)式(2)和圖5。

圖5 3 m直尺平均間隙與國(guó)際平整度指數(shù)之間的關(guān)系

Fig. 5 Relationship between 3 m ruler average gap and international roughness index

分析可知，和呈線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.716 4，和之間存在較高相關(guān)性，故將轉(zhuǎn)換為，采用作為道面平整度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.2.5 道面排水性能指標(biāo)分析及篩選

現(xiàn)行軍用機(jī)場(chǎng)水泥道面評(píng)價(jià)體系中不包含排水性能，缺乏相應(yīng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，不滿足“實(shí)踐性”和“可行性”原則，故將排水性能剔除掉。

3.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

根據(jù)前述原則和方法，經(jīng)過(guò)指標(biāo)分析及篩選，從目標(biāo)、準(zhǔn)則、指標(biāo)3個(gè)方面進(jìn)行層次分析，從判斷性、控制性、綜合性3個(gè)方面進(jìn)行維度分析，從網(wǎng)絡(luò)級(jí)、項(xiàng)目級(jí)、單元級(jí)3個(gè)方面進(jìn)行級(jí)別分析，建立“三層次?三維度?三級(jí)別”的軍用機(jī)場(chǎng)水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖6所示。

3.3.1 3個(gè)層次

3.3.2 3個(gè)維度

1) 判斷性維度

將道面結(jié)構(gòu)承載強(qiáng)度、抗滑性能作為水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的判斷性維度。在道面結(jié)構(gòu)破壞前實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)才能提高道面結(jié)構(gòu)性能，因此必須判斷道面結(jié)構(gòu)承載強(qiáng)度。當(dāng)?shù)烂娼Y(jié)構(gòu)承載強(qiáng)度下降到一定程度時(shí)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)已不能提高道面結(jié)構(gòu)性能，此時(shí)已經(jīng)錯(cuò)過(guò)了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，而應(yīng)該實(shí)施跑道大中修。道面抗滑性能影響飛機(jī)著陸滑跑安全，道面抗滑性能不良時(shí)，會(huì)造成飛機(jī)行駛和制動(dòng)困難。在道面摩擦因數(shù)下降到一定程度時(shí)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)已不能改善道面抗滑性能，而應(yīng)采取蓋被或其他措施。

2) 綜合性維度

將道面破損指數(shù)作為水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的綜合性維度。對(duì)于道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策者來(lái)說(shuō)，更希望通過(guò)某個(gè)綜合性指標(biāo)對(duì)道面性能有宏觀了解，便于做出預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的初步?jīng)Q策。是反映道面使用整體性能的指標(biāo)，將作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的綜合性維度。

3) 控制性維度

將邊角剝落、表面剝落、表面裂縫、板間錯(cuò)臺(tái)等主導(dǎo)病害以及道面平整度作為水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的控制性維度。飛機(jī)在起飛和著陸滑跑時(shí)，機(jī)輪與道面相互作用，道面不平整引起飛機(jī)振動(dòng)，過(guò)大的振動(dòng)不僅使飛行員無(wú)法正確讀取飛機(jī)儀表，也會(huì)加速飛機(jī)構(gòu)件的疲勞損壞和道面損害[18]。因此，將道面平整度作為水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的控制性維度。

圖6 軍用機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3.3.3 3個(gè)級(jí)別

1) 網(wǎng)絡(luò)級(jí)

網(wǎng)絡(luò)級(jí)指標(biāo)主要用于決策多個(gè)機(jī)場(chǎng)水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的優(yōu)先順序，根據(jù)，和3個(gè)指標(biāo)排序。采用判斷各個(gè)機(jī)場(chǎng)道面是否出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞，采用判斷道面是否出現(xiàn)影響飛機(jī)著陸的安全隱患，采用作為道面實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的輔助決策手段。

2) 項(xiàng)目級(jí)

3) 單元級(jí)

單元級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)主要用于單個(gè)道面板塊預(yù)防性養(yǎng)護(hù)具體實(shí)施方案的制定。道面板塊的損壞類型組合各不相同，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施不盡相同。根據(jù)水泥道面主導(dǎo)病害類型制定適用于板塊的評(píng)價(jià)指標(biāo)，選擇邊角剝落程度、表面剝落程度、表面裂縫程度、板間錯(cuò)臺(tái)程度等作為單元級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

4 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系工作流程

4.1 網(wǎng)絡(luò)級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)工作流程

對(duì)于地區(qū)機(jī)場(chǎng)管理部門而言，首要任務(wù)是對(duì)機(jī)場(chǎng)網(wǎng)中各個(gè)機(jī)場(chǎng)道面性能做出初步判斷，從而對(duì)各個(gè)機(jī)場(chǎng)是否應(yīng)該實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，以及實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的先后順序做出決策。首先，采用對(duì)各個(gè)機(jī)場(chǎng)的道面承載強(qiáng)度進(jìn)行判定，滿足道面結(jié)構(gòu)承載強(qiáng)度預(yù)防性適用性判定標(biāo)準(zhǔn)的，判定為適合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)；不滿足的則判定為不適合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，而應(yīng)該實(shí)施大中修。然后，采用對(duì)機(jī)場(chǎng)道面安全性能進(jìn)行判定，滿足道面安全性能預(yù)防性養(yǎng)護(hù)適用性最低標(biāo)準(zhǔn)值的，判定為適合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。最后，對(duì)于和均滿足道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)適用性標(biāo)準(zhǔn)的道面，根據(jù)排序，越大的道面優(yōu)先實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，得到網(wǎng)絡(luò)級(jí)機(jī)場(chǎng)道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)排序方案。網(wǎng)絡(luò)級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)工作流程，如圖7所示。

4.2 項(xiàng)目級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)工作流程

4.3 單元級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)工作流程

在得到單個(gè)項(xiàng)目機(jī)場(chǎng)道面區(qū)域的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)最佳時(shí)機(jī)和措施對(duì)策集后，還應(yīng)針對(duì)板塊不同病害類型制定針對(duì)性的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，以達(dá)到良好的養(yǎng)護(hù)效果。在對(duì)道面板塊單元實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)前，根據(jù)道面損壞調(diào)查結(jié)果，分別對(duì)道面板塊的邊角剝落損壞程度、表面剝落損壞程度、表面裂縫損壞程度、板間錯(cuò)臺(tái)損壞程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)道面主導(dǎo)病害單項(xiàng)指標(biāo)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，確定單項(xiàng)指標(biāo)的處治措施，綜合得到單元級(jí)板塊的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處治措施。單元級(jí)評(píng)價(jià)工作流程，如圖9所示。

圖7 網(wǎng)絡(luò)級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)工作流程

圖8 項(xiàng)目級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)工作流程

圖9 單元級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)工作流程

5 結(jié)論

1) 構(gòu)建了較為科學(xué)完備評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，指標(biāo)充分考慮了軍用機(jī)場(chǎng)水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的實(shí)際，明確了水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)的工作流程。

2) 從定性分析和定量計(jì)算2個(gè)角度進(jìn)行分析和篩選，建立了水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，利用相關(guān)性分析，篩選摩擦因數(shù)作為道面抗滑性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)以及國(guó)際平整度指數(shù)作為道面平整度的評(píng)價(jià)指標(biāo)；利用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘病害關(guān)系，分析病害的發(fā)展轉(zhuǎn)化規(guī)律，得到了道面損壞狀況的主導(dǎo)病害單項(xiàng)指標(biāo)。

3) 從網(wǎng)絡(luò)級(jí)、項(xiàng)目級(jí)、單元級(jí)3個(gè)層級(jí)提出了水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)的工作流程，決策水泥道面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的優(yōu)先順序，確定實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)，給出道面板塊的處治措施等。

[1] 陳紅, 魏風(fēng)虎. 公路生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建方法研究[J]. 中國(guó)公路學(xué)報(bào), 2004, 17(4): 89?92. CHEN Hong, WEI Fenghu. Study of the way on indicator set of ecological assessment of highway[J]. China Journal Highway and Transport, 2004, 17(4): 89?92.

[2] 凌建明, 袁捷, 西紹波, 等. 上海機(jī)場(chǎng)道面管理系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2005, 33(8): 1041?1046. LING Jianming, YUAN Jie, XI Shaobo, et al. On development of Shanghai airport pavement management system[J]. Journal of Tongji University (Natural Science), 2005, 33(8): 1041?1046.

[3] 史保華, 許巍, 齊勇, 等. 機(jī)場(chǎng)瀝青道面管理與預(yù)防性維護(hù)對(duì)策[J]. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào), 2008, 8(2): 72?79. SHI Baohua, XU Wei, QI Yong, et al. Management and preventive maintenance countermeasures of airport asphalt pavement[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(2): 72?79.

[4] 李平, 翟龍, 張亞飛, 等. 機(jī)場(chǎng)瀝青道面表面性能評(píng)價(jià)及霧封層使用效果[J]. 長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2017, 14(3): 10?15, 23. LI Ping, ZHAI Long, ZHANG Yafei, et al. Surface performance of airport asphalt pavement and application effect of fog seal[J]. Journal of Changsha University of Science and Technology (Natural Science), 2017, 14(3): 10?15, 23.

[5] 戴征, 郝培文. 機(jī)場(chǎng)瀝青道面含砂霧封層養(yǎng)護(hù)效果評(píng)價(jià)[J]. 城市道橋與防洪, 2016(1): 106?108. DAI Zheng, HAO Peiwen. Maintenance effect evaluation of sand mist sealing layer on airport asphalt pavement[J]. Urban Road Bridge and Flood Control, 2016(1): 106? 108.

[6] GJB2264—1995, 軍用機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面使用質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].GJB2264—1995, Evaluation standard of maintenance management for cement concrete pavement of military airfield [S].

[7] MH/T 5024—2019, 民用機(jī)場(chǎng)道面評(píng)價(jià)管理技術(shù)規(guī)范 [S]. MH/T 5024—2019, Specification for pavement evaluation and management of civil airports[S].

[8] JTG 5210—2018, 公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S]. JTG 5210—2018, Highway performance assessment standard[S].

[9] JTG H10—2009, 公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S]. JTG H10—2009, Technical specification for highway maintenance[S].

[10] 楊慧, 劉佳瑋, 張忠陵. 軍民合用機(jī)場(chǎng)混凝土道面表面特性一致性分析[J]. 空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2015, 16(5): 39?42. YANG Hui, LIU Jiawei, ZHANG Zhongling. Analysis of military-civilian airport concrete pavement surface characteristics of consistency[J]. Journal of Air Force Engineering University (Natural Science Edition), 2015, 16(5): 39?42.

[11] 李遠(yuǎn)遠(yuǎn), 云俊. 多屬性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系理論綜述[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(信息與管理工程版), 2009, 31(2): 305?309. LI Yuanyuan, YUN Jun. Synthetic research on the theory of multi-attribute comprehensive evaluation index system[J]. Journal of Wuhan University of Technology (Information & Management Engineering), 2009, 31(2): 305?309.

[12] XIA Liming, CHEN Shuping, PAN Jinshuang, et al. Research on index system of highway project social impact post-evaluation[C]// International Conference on Internet Technology & Applications. Wuhan, 2010:1-4.

[13] 《中國(guó)公路學(xué)報(bào)》編輯部. 中國(guó)交通工程學(xué)術(shù)研究綜述·2016[J]. 中國(guó)公路學(xué)報(bào), 2016, 29(6): 115?122. Editorial Department of China Journal of Highway and Transport. Review on China’s traffic engineering research progress: 2016[J]. China Journal Highway and Transport, 2016, 29(6): 115?122

[14] ZHU Jie, CHEN Zhang, SUN Lijun. A method of construction of index system for highway maintenance management[J]. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 2013, 96: 1593?1602.

[15] 趙方冉, 邱團(tuán)結(jié), 張皓. 宏觀構(gòu)造特征對(duì)水泥混凝土道面抗滑性的影響[J]. 中國(guó)公路學(xué)報(bào), 2016, 29(7):15?21. ZHAO Fangran, QIU Tuanjie, ZHANG Hao. Effect of macro-texture features on anti-sliding characteristics of cement concrete pavement[J]. China Journal of Highway and Transport, 2016, 29(7): 15?21.

[16] 龍小勇, 蔡良才, 沈勇, 等. 基于關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的水泥混凝土道面綜合病害關(guān)系研究[J]. 西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2019, 38(5): 1?11. LONG Xiaoyong, CAI Liangcai, SHEN Yong, et al. Research on comprehensive disease relation of cement concrete pavement based on association rule mining[J]. Journal of Xihua University (Natural Science Edition), 2019, 38(5): 1?11.

[17] 龍小勇, 蔡良才, 沈勇, 等. 軍用機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面性能檢測(cè)評(píng)價(jià)體系優(yōu)化研究[C]// 2019年世界交通運(yùn)輸大會(huì)論文集, 北京, 2019: 659?677. LONG Xiaoyong, CAI Liangcai, SHEN Yong, et al. Research on optimization of detection and evaluation system of cement concrete pavement performance in military airports[C]// Proceedings of the 2019 World Transportation Convention, Beijing, 2019: 659?677.

[18] 蔡宛彤, 種小雷, 王海服, 等. 基于ADAMS的機(jī)場(chǎng)道面平整度評(píng)價(jià)方法[J]. 空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2014, 15(1): 15?19. CAI Wantong, CHONG Xiaolei, WANG Haifu, et al. An evaluation method for roughness of airport pavement based on ADAMS[J]. Journal of Air Force Engineering University (Natural Science Edition), 2014, 15(1): 15?19.

Research on evaluation index system of preventive maintenance of cement concrete pavement in military airports

LI Ke1, 2, LONG Xiaoyong1, CAI Liangcai1, SHAO Bin1, ZI Jun3, SHEN Yong4, CHEN Zhenglei1, CHEN Qiqi1, LEI Jichao1

(1. Aviation Engineering Institute, Air Force Engineering University, Xi’an 710038, China;2. PLA.91867 Troops, Jinhua 322000, China; 3. Hengyang North Photoelectric Information Technology Co., Ltd, Hengyang 421101, China;4. PLA.95979 Troops, Shenyang 110000, China)

In order to evaluate the preventive maintenance of military airport cement concrete pavement, an evaluation index system of preventive maintenance was constructed based on the characteristics of cement concrete pavement and the actual maintenance requirements. The research results of pavement performance and preventive maintenance in highway, civil aviation and other fields were evaluated, and the problems remaining in the current evaluation index system of cement concreate pavement for military airports were analyzed. Through the principle design and method comparison, the technical route of the initial construction, analysis, screening and establishment of the index system was designed by the method of objective hierarchical decomposition and multivariate statistical synthesis. By means of qualitative analysis and quantitative calculation, the indices of pavement structural performance, anti-slide performance, damage condition, roughness and drainage performance were selected. The evolution law of pavement distresses was analyzed and the leading single distress index of pavement damage was obtained. From three aspects of the goals, principles and indices, as well as from the three aspects of judge, control, and comprehensiveness, the cement concrete evaluation index system of preventive maintenance for military airports was analyzed and established into the network level, project level, and segment level. This paper put forward the working process of making the preventive maintenance sequence scheme of network level airport pavement, the integrated decision-making plan of the preventive maintenance opportunities and countermeasures for project level pavement areas, and the specific treatment plan of the segment level concrete slabs.

cement concrete pavement; preventive maintenance; evaluation index system; objective hierarchical decomposition-multivariate statistical synthesis

V351.1

A

1672 ? 7029(2020)08 ? 1993 ? 11

10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20190866

2019?09?30

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51578540)

龍小勇(1990?)，男，湖南耒陽(yáng)人，博士，從事機(jī)場(chǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理研究；E?mail：18509270709@163.com

(編輯 涂鵬)