海堤高速公路路面狀況評價(jià)指標(biāo)

董曉勇

(上海浦江橋隧運(yùn)營管理有限公司　上海　201804)

海堤高速公路路面狀況評價(jià)指標(biāo)

董曉勇

(上海浦江橋隧運(yùn)營管理有限公司上海201804)

摘要結(jié)合上海東海大橋連接段海堤公路路面養(yǎng)護(hù)工程，對PCI指標(biāo)不適用于評價(jià)海堤高速公路實(shí)際路面狀況的原因進(jìn)行了分析，并研究了美國佛羅里達(dá)州路面損壞評價(jià)指標(biāo)和路面裂縫率指標(biāo)的適用性。研究結(jié)果表明：PCI評價(jià)結(jié)果偏高，且在日常路面養(yǎng)護(hù)管理工作中缺乏指導(dǎo)性；美國佛羅里達(dá)評價(jià)方法不適合評價(jià)海堤高速公路的路面狀況。建議在PCI指標(biāo)的基礎(chǔ)上，縮短評價(jià)單元，采用裂縫率指標(biāo)指導(dǎo)海堤高速公路日常路面評價(jià)和養(yǎng)護(hù)。

關(guān)鍵詞海堤高速公路路面狀況評價(jià)指標(biāo)PCI裂縫率

隨著海洋經(jīng)濟(jì)的加快發(fā)展，國內(nèi)外越來越多的疏港公路直接建設(shè)于敞口海域，如韓國的新萬金工程[1]，上海東海大橋連接段海堤公路[2]、浙江溫州靈霓海堤工程[3]等。海堤公路與一般公路有明顯不同，主要有以下特點(diǎn)[4]：①主要沿垂直于海岸線方向布設(shè),路基兩側(cè)均臨海；②常年浸水,路基均處于潮濕狀態(tài)；③所處涂面高程一般較低,有利于大波浪的形成;④路基坡腳主要體現(xiàn)為沖刷作用,容易形成深切溝槽,影響路基穩(wěn)定;⑤一般服務(wù)于港口及工業(yè)園區(qū)的貨物集疏運(yùn),交通量和交通荷載均較大;⑥海堤道路的不均勻沉降是造成海堤段路面破損嚴(yán)重的重要原因。

上述特點(diǎn)使裂縫、沉陷、車轍成為海堤公路路面破損的主要形式。直接使用現(xiàn)行《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ 073.2-2001，以下簡稱《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》)[5]中的相關(guān)公式，所得的路面狀況指數(shù)往往與海堤高速公路實(shí)際路面狀況差別較大。因此，利用海堤高速公路的路況數(shù)據(jù)，分析其路面狀況特點(diǎn)，研究海堤高速公路瀝青混凝土路面破損狀況的合理評價(jià)方法，對于海堤高速公路路面的養(yǎng)護(hù)與管理具有十分重要的意義。

1PCI評價(jià)海堤高速公路路面破損狀況存在的問題

1.1　PCI值無法反映海堤高速公路實(shí)際路面狀況

2014年4月對上海東海大橋連接段海堤公路A線(右幅)和B線(左幅)瀝青混凝土路面進(jìn)行了路況調(diào)查，根據(jù)《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》，按照式(1)和式(2)計(jì)算路面狀況指數(shù)PCI并按表1評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評級。

PCI=100-15DR0.412

(1)

(2)

式中：DR為路面綜合破損率；D為路段內(nèi)折合破損面積；Dij為第i類損壞，第j類嚴(yán)重程度的實(shí)際破損面積，如為縱、橫裂縫，其破損面積為：裂縫長度(m)×寬度0.2 m；車轍破損面積為：長度(m)×寬度0.4 m；Kij為第i類損壞，第j類嚴(yán)重程度的換算系數(shù)。

表1　路面破損狀況標(biāo)準(zhǔn)

計(jì)算得到東海大橋連接段海堤公路1.8 km路段的PCI值及評價(jià)等級見表2。

表2　海堤段路面狀況評價(jià)等級

海堤高速公路局部路段不均勻沉降很突出，路段不同位置路面狀況差別很大，為了更準(zhǔn)確地了解該路段的路面破損狀況，以100 m為路段單元，進(jìn)一步計(jì)算其PCI值，所得結(jié)果見圖1和圖2。

圖1　A線各路段PCI

圖2　B線各路段PCI

由圖1和圖2可見，A線路段路面狀況的優(yōu)良率高達(dá)94.44%，B線路段的路面狀況相對較差，但優(yōu)良率也達(dá)到72.22%。

從劃分路段單元后的PCI計(jì)算數(shù)據(jù)來看，海堤段路面狀況基本完好，尤其是A線優(yōu)良率高達(dá)94.44%。根據(jù)《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》要求，高速公路在滿足強(qiáng)度要求的前提下(路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)為中等以上時(shí))，若高速公路的路面狀況指數(shù)評價(jià)為優(yōu)、良，以日常養(yǎng)護(hù)為主，只需對局部破損進(jìn)行小修。

但實(shí)際情況并非如此，根據(jù)養(yǎng)護(hù)資料，2006~2013年5月累計(jì)修補(bǔ)坑塘960 m2，瀝青路面灌縫2 100 m，其中有1/3路面坑塘和裂縫屬于重復(fù)修補(bǔ)。路況調(diào)查的結(jié)果同樣表明PCI評價(jià)等級高的路段實(shí)際存在較為嚴(yán)重的病害，例如B線K30+500~K30+600路段PCI評價(jià)為“良”，但實(shí)際上存在嚴(yán)重的裂縫、修補(bǔ)等病害。

1.2　PCI值的計(jì)算缺乏針對性

我國現(xiàn)行《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》在計(jì)算路面狀況指數(shù)時(shí)，將瀝青混凝土路面破損分為4大類共19種損壞類型。隨著我國高速公路路面修筑技術(shù)的不斷提高，工程質(zhì)量監(jiān)督體系的逐漸完善，高速公路瀝青混凝土路面病害一般都是以某一種或某幾種破損為主。

吳傳海[6]的研究表明，當(dāng)綜合破損類路面的PCI值為75%時(shí)，單車道單一破損類路面的PCI值將提高10～15分。如按主、超雙車道進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，則各類典型路面的PCI值又將比按單車道統(tǒng)計(jì)再相應(yīng)地提高約3～6分。因此，由于海堤高速公路路面破損類型較為單一，尤其破損以裂縫類為主時(shí)，即使路面處于很差的狀況，其PCI仍可能很高。

2美國佛羅里達(dá)州路面損壞評價(jià)方法

美國佛羅里達(dá)州曾采用累加的方法對路面損壞進(jìn)行評價(jià)[7]，該方法主要針對裂縫、車轍和補(bǔ)丁這3種損壞進(jìn)行綜合評價(jià)，適應(yīng)海堤公路的路面主要破壞類型，有必要研究該方法評價(jià)海堤公路路面破損狀況的可行性。

該方法分別對3種損壞的不同損壞程度和損壞密度規(guī)定相應(yīng)的扣分值，根據(jù)路面實(shí)際的損壞情況，直接累加各損壞的扣分值即得到路面損壞狀況的評價(jià)結(jié)果F。

3裂縫率評價(jià)方法

PCI對海堤公路的評價(jià)結(jié)果不僅與其實(shí)際路面破損狀況存在較大差距，還無法定量反映路面破損的主要類型及其嚴(yán)重程度，不能初步推斷出路面破損的主要原因，所以在日常路面養(yǎng)護(hù)管理工作中缺乏明確指導(dǎo)性。

不均勻沉降造成的裂縫病害是海堤公路主要的破壞形式，且裂縫率與修補(bǔ)率、沉降之間都有很好的相關(guān)性，因此可以考慮采用裂縫率評價(jià)海堤公路路面破損狀況。

裂縫率的計(jì)算見式(3)，塊狀或網(wǎng)狀裂縫直接量測其破損面積(m2)，縱向或橫向裂縫測量實(shí)際長度(m)后取其計(jì)算寬度為0.2 m折算成面積。

(3)

式中:Ck為瀝青混凝土路面裂縫率；CA為龜裂及塊裂的總面積，m2；L為單根裂縫總長度，m；A為評價(jià)路段路面面積，m2。

參考吳傳海[6]、曾江洪、許佳[8]等相關(guān)研究和文獻(xiàn)，裂縫狀況評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3　裂縫率評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4F指標(biāo)和裂縫率評價(jià)結(jié)果分析

分別采用《養(yǎng)護(hù)規(guī)范》中的PCI、美國佛羅里達(dá)州路面損壞評價(jià)方法F和裂縫率作為指標(biāo)對東海大橋連接段海堤公路路面狀況進(jìn)行評級的結(jié)果見圖3。

圖3　A線和B線各路段路面破損狀況評級

3個(gè)評價(jià)指標(biāo)下的路面狀況優(yōu)良率見圖4。

圖4　不同評價(jià)指標(biāo)下的路面狀況優(yōu)良率

由圖3和圖4可見，采用佛羅里達(dá)評價(jià)方法的F作為指標(biāo)時(shí)，由于海堤高速公路存在車轍的路段車轍深度很大，而佛羅里達(dá)評價(jià)方法中對于裂縫和修補(bǔ)的扣分值相對較低，對深車轍的扣分值很高，造成得到的結(jié)果表現(xiàn)出與車轍較強(qiáng)的相關(guān)性，而不能很好反映裂縫、修補(bǔ)面積的影響。

采用裂縫率作為評價(jià)指標(biāo)時(shí)，A線4個(gè)單元的評價(jià)結(jié)果為“中”、1個(gè)單元的評價(jià)結(jié)果為“差”。B線5個(gè)單元的評價(jià)結(jié)果為“中”、2個(gè)單元的評價(jià)結(jié)果為“次”，1個(gè)單元的評價(jià)結(jié)果為“差”。裂縫率指標(biāo)對該路段的評價(jià)結(jié)果相比PCI和F值更能反映出該路段路面破損狀況，其評價(jià)結(jié)果與實(shí)際養(yǎng)護(hù)工作過程中反映出的各單元路面破損狀況吻合，證明裂縫率作為評價(jià)指標(biāo)更為可靠。

5結(jié)論

(1) 海堤高速公路路面病害的特點(diǎn)導(dǎo)致我國路面養(yǎng)護(hù)規(guī)范的PCI指標(biāo)評價(jià)結(jié)果與海堤高速公路實(shí)際路面破損狀況之間存在較大出入，PCI值偏高。美國佛羅里達(dá)評價(jià)方法對裂縫和修補(bǔ)的扣分值較低，受車轍影響過大，所以F指標(biāo)也不適合評價(jià)海堤高速公路的路面。

(2) 海堤高速公路局部路段不均勻沉降很突出，路段不同位置路面狀況差別很大，十分有必要縮小評價(jià)單元，建議采用100 m為單位對路面損壞狀況進(jìn)行評價(jià)。

(3) 由于海堤高速公路最普遍和嚴(yán)重的路面損壞類型是裂縫類病害，使用裂縫率指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)許多PCI或F值評級優(yōu)良，但裂縫嚴(yán)重的路段，評價(jià)結(jié)果也更符合養(yǎng)護(hù)工作中反映的實(shí)際路面狀況。因此，建議在根據(jù)規(guī)范使用PCI指標(biāo)的基礎(chǔ)上，采用裂縫率指標(biāo)指導(dǎo)海堤高速公路日常路面評價(jià)和養(yǎng)護(hù)。

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Pavement Condition Evaluation Index for Sea-wall Expressway

DongXiaoyong

(Shanghai Pujiang Bridge and Tunnel Operations Management Ltd., Shanghai 201804, China)

Abstract：Based on the data from a maintenance project of the sea-wall expressway on Shanghai Donghai Bridge connecting section, the reason whyPCIis not applicable for evaluating sea-wall expressway pavement condition and the applicability of American Florida State pavement condition evaluation index and crack percent index are analyzed in this paper. The study result shows thatPCIprovides a higher result rather than the actual condition and contributes less guidance to pavement daily maintenance work. American Florida State pavement condition evaluation method is neither applicable to evaluate sea-wall expressway pavement condition. It is recommended that, on the basis ofPCI, length of evaluating unit should be shortened and crack percent be used as the index for sea-wall expressway pavement condition evaluation and maintenance.

Key words:sea-wall expressway; pavement condition evaluation index;PCI; crack percent

收稿日期：2015-01-04

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.027