淺談舊路改造工程中的影響因素

褚麗晶

(廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院市政規(guī)劃設(shè)計所)

1 前 言

與新建道路相比,舊路改造是一項復(fù)雜的工程,改造方案的確定往往受到許多因素的影響。在舊路的改造中,如果能把各種影響的因素都考慮到,優(yōu)化各種組合確定出合理的方案,可以起到事半功倍的效果。

2 影響加鋪型式的因素

2.1 舊路評價

對舊路面的使用狀況進行科學(xué)評價,可以為道路管理者提供路面狀況數(shù)據(jù),是合理制定養(yǎng)護維修計劃、進行投資決策的重要依據(jù)之一。舊路評價在國內(nèi)外受到極大的重視,是當(dāng)前道路工程領(lǐng)域研究的熱點問題之一。

世界上第一個路面使用性能評價模型PSI(PresentServiceabilityIndex)是由美國AASHTO60年代基于近10年的實驗觀測提出的,它對 20世紀(jì) 70年代公路養(yǎng)護管理技術(shù),特別是路面管理系統(tǒng)的發(fā)展有著深刻的影響,起到了巨大的促進作用。之后,以美國AASHTO的PSI模型為范例,加拿大、日本以及包括我國在內(nèi)的許多國家和地區(qū)也研究建立了不同概念和意義的路面使用性能評價模型,這些模型的共同特點是依靠專家評價技術(shù),運用多元回歸法建立。隨著研究的深入、學(xué)科的發(fā)展,許多新的理論與方法被引入到路面使用性能評價領(lǐng)域,新的評價方法紛紛建立起來,如路面使用性能綜合評價的模糊數(shù)學(xué)方法、灰色理論法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等。這些方法對路面使用性能評價的研究與發(fā)展起到了重要的促進作用。

我國建立的第一個比較科學(xué)全面的公路路面使用性能評價模型是20世紀(jì) 80年代末期交通部科學(xué)研究所以河北和浙江實驗路段為基礎(chǔ),建立的一般公路路面使用性能評價模型(RIOH),這套模型在杭州市路面管理系統(tǒng)中得到了實際運用,為后來的路面管理系統(tǒng)CPMS(ChinaPavementManagementSystem)中路面使用性能評價模型的建立提供了依據(jù)。

目前國內(nèi)外比較成熟的路面使用狀況評價方法主要有四類,分別是基于回歸模型法,基于系統(tǒng)分析法,基于灰色理論和其他方法。

基于回歸模型法的路面使用性能評價方法以大量實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),但是單純的回歸分析難以準(zhǔn)確表達路面這一復(fù)雜體系的主觀與客觀相聯(lián)系的復(fù)雜關(guān)系,評價結(jié)果與實測數(shù)據(jù)的相關(guān)性不太理想,而且使用時受到地域條件的限制;基于系統(tǒng)分析法的路面使用性能評價方法以層次分析法和模糊數(shù)學(xué)方法為代表,分析過程層次清晰,理論性強;但在這兩種方法中,都主要使用專家調(diào)查評分,人為因素影響太重,客觀性不強,難以得出客觀公正的路況評價?；诨疑碚摰穆访媸褂眯阅茉u價方法較好地解決了路面使用性能評價中評價指標(biāo)復(fù)雜、模糊的問題,但其白化權(quán)函數(shù)、評價指標(biāo)的閾值以及灰聚類系數(shù)都各指標(biāo)的經(jīng)驗范圍來確定,仍然存在著一定主觀經(jīng)驗性,其評價結(jié)果是各個指標(biāo)聚類分析的總和,當(dāng)評價結(jié)果的各個聚類相差不大時,難以取舍;其他的一些路面使用性能評價方法如屬性理論法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等,都還處于啟蒙階段,并不成熟,而且這些評價方法本身也存在著不足。

2.2 交通量

道路上行駛的車輛具有不同的類型和不同的軸重,交通荷載是造成路基路面結(jié)構(gòu)損傷的主要原因,也是影響路面壽命的和路面改造的關(guān)鍵因素之一。在路面改造設(shè)計中,為保證設(shè)計的加鋪結(jié)構(gòu)達到預(yù)期的功能,交通荷載是加鋪設(shè)計需考慮的重要因素。

(1)日交通量和年增長率。

日交通量和年增長率可直接從交通觀測站或收費站取得,作為路面設(shè)計的參考數(shù)據(jù),但由交通觀測站得到的日交通總量和不同車型的交通量數(shù),對車輛分類較粗,一般僅分為五類(小客、小貨、中貨、重貨和大客),無法明確和清楚地表征不同軸型和軸重對路面破壞的影響,所以在道路改造方案的選定中應(yīng)將車型按軸型細化,而主要考慮軸載指標(biāo)。

(2)軸載。

目前我國某些地區(qū)尚未建立軸載稱重站,無法得到各類車輛的軸載組成數(shù)據(jù)。為此,對沒有軸重站的地區(qū)只能采用人工調(diào)查的方法估測。首先,通過目測對各主要車輛類型按軸型分類,調(diào)查空車重、標(biāo)準(zhǔn)載重和實際載重,從而近似推算出該車(軸)型的前后軸載和平均空載、半載、滿載、超載系數(shù)。這樣根據(jù)軸型和實載狀況,乘以相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量換算系數(shù),得到各類軸型車輛的單位標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù),從而計算出總標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)。

車輛的實載狀況按其實際載重量占額定載重量的百分比來表示。為了便于劃分實載狀況類型,以 20%、80%、120%作為分界點,車輛的實載狀況分為空載、半載、滿載和超載。當(dāng)車輛實載率小于 20%時為空載,當(dāng)車輛實載率超過 20%而小于 80%時為半載,當(dāng)車輛實載率超過 80%而小于 120%時為滿載,當(dāng)車輛實載率超過 120%時為超載。

2.3 經(jīng)濟性

對舊路改造除了要考慮改造的效果外,改造方案的經(jīng)濟性也是方案比選的重要因素之一,選擇一種技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理以及施工方便的改造方案是設(shè)計人員和工程技術(shù)人員所追求的共同目標(biāo),但技術(shù)性與經(jīng)濟性往往是一對矛盾的統(tǒng)一體,很難找到一種技術(shù)性能良好而造價又很低廉的改造方案,現(xiàn)行規(guī)范又沒有推薦方案可供參考,因此,有必要對不同方案進行經(jīng)濟性分析,找出技術(shù)性與經(jīng)濟性的平衡點,為選擇合理的改造方案提供依據(jù)。

比如在舊瀝青路面的加鋪中,在不同的地區(qū)不同類型加鋪層的造價可能會有差別,應(yīng)根據(jù)具體情況分析。主要的比較指標(biāo)有每公里加鋪層造價、設(shè)計使用壽命期內(nèi)年平均造價兩項,以此來對比評價各加鋪層結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性。

2.4 自然區(qū)劃

在公路的改造工程中,不同地理區(qū)域自然條件對公路工程有顯著影響,舊路面的處理方式、選擇的加鋪結(jié)構(gòu)型式、加鋪層的厚度和在設(shè)計時采用的設(shè)計參數(shù)都與路段所處的自然區(qū)劃關(guān)系密切。下面以湖北省干線公路中瀝青路面的加鋪改造為例進行闡述。

湖北省公路自然區(qū)劃按一級區(qū)劃大部分地區(qū)屬東南濕熱區(qū)(Ⅳ區(qū)),個別地區(qū)如十堰等市屬西南潮暖區(qū)(Ⅴ區(qū))。在Ⅳ區(qū),為減輕瀝青路面在熱季泛油和雨季粘聚力降低,加鋪瀝青層時所選瀝青材料宜用較高的標(biāo)號,并保證墊層的穩(wěn)定性。并在加鋪設(shè)計中,加強排水系統(tǒng)的修復(fù)。在Ⅴ區(qū),加鋪結(jié)構(gòu)組合的首要任務(wù)是保證其濕穩(wěn)性。個別干熱河谷路段中,也應(yīng)注意其干穩(wěn)性。

湖北省公路按二級區(qū)劃所細分的三個區(qū)域由于各自的氣候、地理和礦產(chǎn)等不同的特點,在加鋪層典型結(jié)構(gòu)的選擇上應(yīng)該充分考慮。比如,位于西北部的Ⅴ1區(qū)路面材料豐富,在加鋪改造中應(yīng)充分利用本地區(qū)的路面材料,此區(qū)自然病害經(jīng)常發(fā)生,在改造中應(yīng)注意到滑坡、泥石流等自然災(zāi)害的影響。位于北部Ⅳ2區(qū)路基條件好,但降水多。位于中部和南部的Ⅳ3區(qū)路基強度低,這兩個地區(qū)在路面改造中都應(yīng)加強排水系統(tǒng)的改造。湖北省在我國屬于多雨地區(qū),路面的水穩(wěn)性和濕穩(wěn)性都很重要,在加鋪典型結(jié)構(gòu)的選擇上應(yīng)該注意這一點。

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