高速公路瀝青路面使用性能評價及處治方案研究

韻耀斌

(山西省交通規(guī)劃勘察設計院)

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高速公路瀝青路面使用性能評價及處治方案研究

韻耀斌

(山西省交通規(guī)劃勘察設計院)

目前，我國高速公路已進入大規(guī)模的養(yǎng)護管理時代，對高速公路路面使用性能進行合理的評價，并制定科學的養(yǎng)護對策對高速公路的養(yǎng)護管理具有重要意義。以太原市南環(huán)高速公路為例，基于路面使用性能評價指標：路面損壞(PCI)、平整度(RQI)、車轍(RDI)、抗滑性能(SRI)、結(jié)構(gòu)強度(PSSI)，對瀝青路面病害的損壞規(guī)律和損壞程度進行研究分析，提出了高速公路瀝青路面病害的維修處治方案，對高速公路的養(yǎng)護決策具有參考意義。

高速公路;瀝青路面;路面病害;處治方案

1 引 言

太原市南環(huán)高速公路是國道主干線北京至昆明高速公路(G5)在山西境內(nèi)的重要組成部分，全長14.1 km，設計速度為120 km/h，路基寬度為28.5 m，設計標準軸載BZZ-100。全線均為瀝青混凝土路面，路面結(jié)構(gòu)為4 cm中粒式瀝青混凝土(上面層)，5 cm粗粒式瀝青混凝土(中面層)，6 cm粗粒式瀝青混凝土(下面層)，20 cm水泥穩(wěn)定碎石(基層)，33 cm二灰土(底基層)。

南環(huán)高速公路于1999年建成通車，至今已13年多時間，交通量以7.0%的平均速度遞增，至2012年已增至43 954輛/日(標準小客車)，交通量快速增長，令南環(huán)高速現(xiàn)狀交通壓力越來越大。另外，重型貨車和運煤車輛比例大，加速了路面結(jié)構(gòu)的損壞，多個路段出現(xiàn)了龜裂、塊狀裂縫、橫向裂縫、車轍、坑槽和修補等不良路面病害。這些問題不僅給高速公路的日常維護造成很大的壓力，交通安全問題也越來越嚴重，局部路段已經(jīng)出現(xiàn)了嚴重的堵車滯留現(xiàn)象，使公路運輸效率和服務質(zhì)量大大降低，對南環(huán)高速路面進行維修處置已迫在眉睫。

2 路面技術狀況評定方法

2.1 數(shù)據(jù)采集方法

根據(jù)《公路技術狀況評定標準》及《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》，本項目采用多功能道路綜合檢測系統(tǒng)及自動化檢測設備進行路面病害數(shù)據(jù)采集。

(1)路面破損狀況檢測

路面破損狀況檢測采用多功能道路綜合檢測系統(tǒng)，檢測指標為路面破損率DR，檢測數(shù)據(jù)以10 m為單位進行儲存。

(2)路面平整度檢測

路面平整度檢測指標為國際平整度指數(shù)IRI值，與路面破損及車轍一并檢測，檢測結(jié)果為沿檢測車道左右輪跡的2個IRI值，取其平均值作為該車道的評定值。檢測數(shù)據(jù)以20 m為單位進行儲存。

(3)路面車轍檢測

路面車轍與路面破損及平整度一并檢測，檢測指標為車轍深度RD，檢測數(shù)據(jù)以10 m為單位進行儲存。

(4)路面抗滑性能檢測

路面抗滑性能檢測采用基于橫向力系數(shù)的路面抗滑性能檢測設備，檢測指標為橫向力系數(shù)SFC，檢測數(shù)據(jù)以20 m為單位進行儲存。

(5)路面結(jié)構(gòu)強度檢測

路面結(jié)構(gòu)強度采用自動化檢測設備，檢測指標為路面結(jié)構(gòu)強度系數(shù)SSI，檢測數(shù)據(jù)以20 m為單位進行儲存。

2.2 評定方法

根據(jù)《公路技術狀況評定標準》，本項目評定指標包括：路面破損狀況指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、路面車轍指數(shù)RDI、路面抗滑性能指數(shù)SRI、路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)PSSI、路面使用性能指數(shù)PQI，其中路面使用性能評價包含路面損壞、平整度、車轍、抗滑性能和結(jié)構(gòu)強度五項內(nèi)容，各指數(shù)的評定標準見表1。

表1 公路技術狀況評價標準

3 路面技術狀況評定結(jié)果

3.1 路面損壞(PCI)

(1)通過對路面破損狀況調(diào)查數(shù)據(jù)分析，南環(huán)高速上行方向PCI總體平均值79.32，按現(xiàn)行規(guī)范評價為中；南環(huán)高速下行方向PCI總體平均值75.85，按現(xiàn)行規(guī)范評價為中。

(2)南環(huán)高速上行方向，PCI總體評價優(yōu)的為3.09 km，占調(diào)查里程的21.91%；總體評價良的為0.79 km，占調(diào)查里程的5.60%；總體評價中的為3.14 km，占調(diào)查里程的22.27%；總體評價次的為3.14 km，占調(diào)查里程的22.27%；總體評價差的為3.94 km，占調(diào)查里程的27.94%。

(3)南環(huán)高速下行方向，PCI總體評價優(yōu)的為2.43 km，占調(diào)查里程的17.23%；總體評價良的為0.28 km，占調(diào)查里程的1.99%；總體評價中的為4.04 km，占調(diào)查里程的28.65%；總體評價次的為3.20 km，占調(diào)查里程的22.70%；總體評價差的為4.15 km，占調(diào)查里程的29.43%。

PCI分布情況見圖1，圖2。

圖1 PCI評定結(jié)果分布圖(上行)

圖2 PCI評定結(jié)果分布圖(下行)

3.2 路面平整度(RQI)

(1)通過對平整度檢測數(shù)據(jù)分析，太原環(huán)城高速上行方向路面RQI總平均值為86.69，按現(xiàn)行規(guī)范評價為良；太原環(huán)城高速下行方向路面RQI總平均值為88.48，按現(xiàn)行規(guī)范評價為良。

(2)南環(huán)高速上行方向，RQI總體評價優(yōu)的有5.46 m，占調(diào)查里程的38.72%；RQI總體評價良的有4.21 km，占調(diào)查里程的29.86%；RQI總體評價中的有3.17km，占調(diào)查里程的22.48%；RQI總體評價次的有0.94 km，占調(diào)查里程的6.67%；RQI總體評價差的有0.32 km，占調(diào)查里程的2.27%。

(3)南環(huán)高速下行方向，RQI總體評價優(yōu)的有5.53 km，占調(diào)查里程的39.22%；RQI總體評價良的有3.75 km，占調(diào)查里程的26.62%；RQI總體評價中的有3.50 km，占調(diào)查里程的24.81%；RQI總體評價次的有0.91 km，占調(diào)查里程的6.47%；RQI總體評價差的有0.41 km，占調(diào)查里程的2.90%。RQI分布情況見圖3，圖4。

圖3 RQI評定結(jié)果分布圖(上行)

圖4 RQI評定結(jié)果分布圖(下行)

3.3 路面車轍(RDI)

(1)通過對車轍數(shù)據(jù)分析，南環(huán)高速公路上行路面車轍深度指數(shù)(RDI)平均值為86.9，按現(xiàn)行規(guī)范評價為良；下行路面車轍深度指數(shù)(RDI)平均值為87.5，按現(xiàn)行規(guī)范評價為良。

(2)南環(huán)高速上行方向， RDI總體評價全部為中以上，其中評價優(yōu)的為6.66 km，占調(diào)查里程的47.26%，評價良的為5.89 km，占調(diào)查里程的41.79%；評價中的為1.54 km，占調(diào)查里程的10.95%。

(3)南環(huán)高速下行方向，RDI總體評價全部為中以上，其中評價優(yōu)的為7.11 km，占調(diào)查里程的50.46%；評價良的為5.40 km，占調(diào)查里程的38.29%；評價中的為1.59 km，占調(diào)查里程的11.25%。RDI分布情況見圖5，圖6。

圖5 RDI評定結(jié)果分布圖(上行)

圖6 RDI評定結(jié)果分布圖(下行)

3.4 抗滑性能(SRI)

(1)通過對路面抗滑性能調(diào)查數(shù)據(jù)分析，南環(huán)高速上行方向路面SRI總體平均值88.94，按現(xiàn)行規(guī)范評價為良；太原環(huán)城高速下行方向路面SRI總體平均值88.69，按現(xiàn)行規(guī)范評價為良。

(2)南環(huán)高速上行方向，SRI總體評價全部為中以上，其中評價優(yōu)的為8.79 km，占調(diào)查里程的62.35%；評價良的為4.18 km，占調(diào)查里程的29.64%；評價中的為1.13 km，占調(diào)查里程的8.01%。

(3)南環(huán)高速下行方向，SRI總體評價全部為中以上，其中評價優(yōu)的為7.63 km，占調(diào)查里程的54.11%；評價良的為5.23 km，占調(diào)查里程的37.09%；評價中的為1.24 km，占調(diào)查里程的8.80%。SRI分布情況見圖7，圖8。

圖7 SRI評定結(jié)果分布圖(上行)

圖8 SRI評定結(jié)果分布圖(下行)

3.5 結(jié)構(gòu)強度(PSSI)

(1)通過對路面結(jié)構(gòu)強度調(diào)查數(shù)據(jù)分析，南環(huán)高速公路上行方向路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)(PSSI)總平均值為81.59，按現(xiàn)行規(guī)范評價為良；太原環(huán)城高速公路下行方向路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)(PSSI)總平均值為82.69，按現(xiàn)行規(guī)范評價為良。

(2)南環(huán)高速上行方向， PSSI總體評價全部為次以上，其中評價優(yōu)的為3.00 km，占調(diào)查里程的21.28%；評價良的為7.93 km，占調(diào)查里程的56.23%；評價中的為1.82 km，占調(diào)查里程的12.93%，評價次的為1.35km，占調(diào)查里程的9.56%。

(3)南環(huán)高速下行方向， PSSI總體評價全部為次以上，其中評價優(yōu)的為2.40 km，占調(diào)查里程的17.02%；評價良的為8.36 km，占調(diào)查里程的59.27%；評價中的為1.43 km，占調(diào)查里程的10.14%，評價次的為1.91 km，占調(diào)查里程的13.57%。

PSSI分布情況見圖9，圖10。

圖9 PSSI評定結(jié)果分布圖(上行)

圖10 PSSI評定結(jié)果分布圖(下行)

3.6 路面使用性能(PQI)評價

(1)根據(jù)PCI、RQI、RDI、SRI四個指標，計算得出路面使用性能指數(shù)PQI。南環(huán)高速公路上行方向，路面使用性能指數(shù)(PQI)總平均值為80.22，按現(xiàn)行規(guī)范評價為良；路面使用性能指數(shù)(PQI)總平均值為79.60，按現(xiàn)行規(guī)范評價為中。

(2)南環(huán)高速上行方向，PQI評價優(yōu)的為5.14 km，占調(diào)查里程的36.48%；評價良的為3.26 km，占調(diào)查里程的23.14%；評價中的為2.71 km，占調(diào)查里程的19.23%；評價次的為1.47 km，占調(diào)查里程的10.46%；評價差的為1.51 km，占調(diào)查里程的10.69%。

(3)南環(huán)高速下行方向，PQI評價優(yōu)的為4.89 km，占調(diào)查里程的34.70%；評價良的為2.93 km，占調(diào)查里程的20.79%；評價中的為3.18 km，占調(diào)查里程的22.52%；評價次的為1.48 km，占調(diào)查里程的10.53%；評價差的為1.62 km，占調(diào)查里程的11.46%。

PQI分布情況見圖11，圖12。

圖11 PQI評定結(jié)果分布圖(上行)

圖12 PQI評定結(jié)果分布圖(下行)

4 路面病害處治方案

4.1 路面病害處治對策

(1)當路面技術指標(主要指PCI、RQI、SFC或BPN、SSI)均處于良好狀態(tài)時，應優(yōu)先采取預防性養(yǎng)護措施，具體措施有：填縫、灌縫、霧封層、稀漿封層、微表處、薄層罩面、超薄磨耗層等。

(2)在滿足強度要求的前提下，當路面損壞狀況指數(shù)(PCI)或路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)評價為優(yōu)、良時，以日常養(yǎng)護為主，并對局部破損進行小修。

(3)在滿足強度要求的前提下(路面的結(jié)構(gòu)強度指數(shù)為中等以上)，當路面損壞狀況指數(shù)(PCI)或行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)評價為中及中以下時，應采取罩面工程。

(4)當強度不能滿足要求時(路面的結(jié)構(gòu)強度指數(shù)為中等以下)，應采取大修補強措施以提高其承載能力。

(5)路面的抗滑力不足(SFC<40)的路段，應采取加鋪罩面等措施提高道路表面的抗滑能力。

借鑒北京市首都公路發(fā)展集團有限公司《運營管理養(yǎng)護手冊》(養(yǎng)護篇)，高速公路瀝青路面養(yǎng)護對策見圖13、圖14。

圖13 高速公路養(yǎng)護對策決策圖

4.2 路面病害處治方案

根據(jù)《公路養(yǎng)護技術規(guī)范》、《公路瀝青路面設計規(guī)范》、《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》、山西省地方標準《公路改性瀝青路面施工技術規(guī)范》的相關規(guī)定，結(jié)合南環(huán)高速公路路面性能評定結(jié)果及山西省氣象特點，并借鑒北京市首都公路發(fā)展集團有限公司《運營管理養(yǎng)護手冊》(養(yǎng)護篇)的高速公路養(yǎng)護管理經(jīng)驗，主要從結(jié)構(gòu)修復、路面封水和改善表面功能三個方面來制定南環(huán)高速路面病害處治方案。

(1)對已損壞基層的路面采用銑刨已經(jīng)破壞的面層，對基層進行修復，恢復其結(jié)構(gòu)功能；

(2)對損壞面層的路面，僅對瀝青面層進行維修；

(3)對于強度滿足要求，只是表面功能弱化的路段采用微表處達到路面封水和恢復功能的目的。

①預防性養(yǎng)護方案

為防止水損害和恢復使用功能，對路面輕微縱裂、橫裂路段，且PQI評價為良、優(yōu)者，路面強度評價為優(yōu)良者，對裂縫灌縫后采用1.0 cm厚的MS-3型微表處罩面方案。

圖14 預防性養(yǎng)護對策決策圖

同時為了保證路面維修處治后的美觀及消除接縫的影響，對于多車道中只有一條車道路面進行維修處治的段落，在整幅車道的瀝青面層上加鋪1.0 cm的瀝青微表處。

②路面破損維修處治方案

對于路面強度為優(yōu)良，PQI評價為中、次、差的路段，將瀝青面層的上面層或上、中面層銑刨后，重新鋪筑5 cmAC-16C中粒式密級配SBS改性瀝青混凝土上面層或5 cmAC-16C中粒式密級配SBS改性瀝青混凝土上面層+6 cm(或7 cm)AC-20C中粒式密級配瀝青混凝土下面層(摻0.3%的抗車轍劑、廠拌熱再生)路面。

③橋面破損維修處治方案

a 橋面有破損，但鋪裝層沒破壞的路段

銑刨原有瀝青面層后重新鋪設瀝青面層，處理厚度為10 cm，新鋪設的面層結(jié)構(gòu)為1 cmMS-3型瀝青微表處+9 cm AC-20C中粒式密級配SBS改性瀝青混凝土。

b 橋面鋪裝層破壞路段

將橋梁原有的面層及鋪裝層銑刨后重鋪路面，處理厚度為19 cm，路面結(jié)構(gòu)為7 cm AC-20C中粒式密級配SBS改性瀝青混凝土+12 cm C50鋼纖維混凝土鋪裝層(內(nèi)設一層φ10鋼筋網(wǎng))。

5 結(jié)束語

通過對南環(huán)高速公路上行、下行兩個方向瀝青路面病害的損壞規(guī)律和損壞程度進行分析、評定，提出針對不同病害損壞程度的處治方案，對高速公路的養(yǎng)護管理具有重要的參考意義。

[1] 交通部公路科學研究院.公路技術狀況評定標準(JTG H20-2007)[S].北京:人民交通出版社,2007.

[2] 交通部公路科學研究院.公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程(JTG E60-2008)[S].北京:人民交通出版社,2008.

[3] 浙江省公路管理局. 公路養(yǎng)護技術規(guī)范(JTG H10-2009)[S].北京:人民交通出版社,2009.

[4] 北京市首都公路發(fā)展集團有限公司.高速公路運營管理手冊(養(yǎng)護篇)[M].北京:人民交通出版社, 2011.

[5] 中交公路規(guī)劃設計院. 公路瀝青路面設計規(guī)范(JTG D50-2006)[S].北京:人民交通出版社,2006.

[6] 交通部公路科學研究所.公路瀝青路面施工技術規(guī)范(JTG F40-2004)[S].北京:人民交通出版社,2004.

[7] 山西省交通科學研究院.公路改性瀝青路面施工技術規(guī)范(DB14/T160-2007)[S].太原,2007.

The Evaluation of performance and The Study of Treatment Scheme of Freeway Asphalt Pavement

YUN Yao-bin

(Shanxi Provincial Transport Planning &Survey Institute)

At present, China has entered the large-scale maintenance and management t times of the freeway. It is very important for the maintenance and management of freeway to rationally evaluate the pavement performance and formulate scientific maintain countermeasure. Taking the south speed around the city in Taiyuan for example, the law and the extent of pavement surface disease based on pavement performance evaluation indexes: PCI, RQI, RDI, SRI, PSSI, is studied and analyzed. And the maintenance treatment scheme of freeway asphalt pavement is proposed, what is a important reference for the maintenance decision of freeway.

Freeway; Asphalt Pavement; Pavement Diseases; treatment scheme

2015-04-15

韻耀斌(1972-)，男，山西清徐人，高級工程師，主要從事路線及路基路面工作。

U418.6

C

1008-3383(2015)12-0003-04