水泥路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)最佳時(shí)機(jī)確定的研究

劉玉磊

(哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的原理就是在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)采用恰當(dāng)?shù)拇胧?duì)適合的路面進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)，使路面能繼續(xù)保持好的行駛狀況。恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)指的就是對(duì)路面采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最經(jīng)濟(jì)、合理、恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間段，這個(gè)“恰當(dāng)時(shí)間段”的選擇對(duì)路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)至關(guān)重要。選擇時(shí)間早了，路面還沒有破壞，起不到預(yù)防作用;選擇時(shí)間晚了，路面已經(jīng)破壞，養(yǎng)護(hù)性維修已經(jīng)改善不了路面行駛狀況。所以，只有在這個(gè)“恰當(dāng)時(shí)間段”內(nèi)采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)才能充分發(fā)揮，路面行駛狀況也將能得到最大程度上的改善，獲得的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益也是最佳，簡單說就是在最佳的時(shí)機(jī)養(yǎng)護(hù)得到最佳的效果。

目前，確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)最佳時(shí)機(jī)的方法有下列幾種:破損指數(shù)—行駛質(zhì)量指數(shù)法、基于時(shí)間或路況的方法、決策樹或決策矩陣法、排序法、效益費(fèi)用評(píng)估法、生命周期費(fèi)用評(píng)估法等。通過查閱相關(guān)資料，介紹三種目前應(yīng)用較多且比較簡單的確定最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的方法:破損指數(shù)—行駛質(zhì)量指數(shù)法;路面狀況指數(shù)—國際平整度指數(shù)法、路面狀況指數(shù)法。

1 行駛質(zhì)量指數(shù)與破損指數(shù)

1.1 行駛質(zhì)量指數(shù)

道路的基本功能就是為人們的出行提供方便，為車輛行駛提供快捷、舒適、安全的環(huán)境。路面的行駛質(zhì)量就是反映道路為人們提供這些服務(wù)一種能力。研究表明，平整度是影響路面行駛質(zhì)量的主要因素，目前可作為平整度度量指標(biāo)的主要有:現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力等級(jí)PSR;斷面指數(shù)PI;國際平整度指數(shù)IRI;行駛質(zhì)量指數(shù)RQI。

我國現(xiàn)行的公路水泥路面養(yǎng)護(hù)規(guī)范是采用RQI 進(jìn)行評(píng)定的，評(píng)定是以10 分制來表示的。路面的行駛質(zhì)量指數(shù)RQI 與路面平整度指數(shù)IRI 之間的關(guān)系應(yīng)由專家及專業(yè)技術(shù)人員組成評(píng)定小組，在通過調(diào)查，現(xiàn)場進(jìn)行評(píng)定建立，也可參照公式(1)確定行駛質(zhì)量指數(shù)。

行駛質(zhì)量指數(shù)分五級(jí)，各個(gè)等級(jí)的指標(biāo)如表1。

表1 分級(jí)表

1.2 破損指數(shù)

道路為車輛提供使用功能主要表現(xiàn)在路面為車輛提供使用功能，而由于車輛荷載、雨雪影響會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)的各種形式的破壞，對(duì)于水泥路面來講，主要的病害有破碎版、裂縫、錯(cuò)臺(tái)、接縫破損、板角斷裂等形式。為了了解路面的破壞情況，提出合適的處理方案。破損指數(shù)DI 是反應(yīng)路面破損狀況的一個(gè)比較重要的指標(biāo)。DI 的確定主要是以專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場對(duì)路面進(jìn)行調(diào)查的實(shí)際破損狀況調(diào)查為基礎(chǔ)的。專業(yè)人員要在現(xiàn)場詳細(xì)的調(diào)查路面的破損情況，并且要詳細(xì)的記錄路面破損的類型、嚴(yán)重程度及范圍等，在根據(jù)現(xiàn)行養(yǎng)護(hù)規(guī)范中對(duì)路面破損情況的規(guī)定，判斷不同病害類型的指定破損值DP，再根據(jù)DP 計(jì)算破損指數(shù)DI。

目前我國規(guī)范上采用的DI 計(jì)算公式(2)

式中:i、j 為路面的病害類型及其輕重程度;n 為路面各種病害的總數(shù);mi為第i 種病害的輕重程度及等級(jí);DPij為第i 種病害的j 種輕重程度的扣分值;Wij為修正系數(shù)。

2 最佳預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)間的確定

2.1 破損指數(shù)—形式質(zhì)量指數(shù)法

Doseung Lee，Karim Chatti，Gilbert Y Baladi 通過對(duì)大量項(xiàng)目的實(shí)際調(diào)查研究和分析，得出了道路的路面不平整路段的破損原因主要是由動(dòng)荷載導(dǎo)致的，以805 m 為單位路段長度，為動(dòng)荷載導(dǎo)致的破損類型分配破損值DP，然后在采用回歸分析數(shù)學(xué)建模，建立破損指數(shù)DI 和動(dòng)荷載導(dǎo)致的破損DP與行駛質(zhì)量指數(shù)RQI 之間的關(guān)系。式(3)

當(dāng)考慮動(dòng)荷載和非動(dòng)荷載共同作用時(shí)導(dǎo)致的破壞時(shí)用破損指數(shù)DI 表示，僅考慮動(dòng)荷載破壞時(shí)用DP 表示。a、b、c是回歸系數(shù)。

式(3)所建立的數(shù)學(xué)模型的形式比較簡單，并且能夠很好地解決目前剛性路面及各種復(fù)合路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)確定問題，這種方法可以稱為破損指數(shù)—行駛質(zhì)量指數(shù)法。3－1 式模型雖然比較簡單，但由于其中參數(shù)比較多，所以計(jì)算起來不是特別方便。

2.2 路面狀況指數(shù)—國際平整度指數(shù)法

周文獻(xiàn)通過對(duì)21 個(gè)比較典型的水泥混凝土路面的平整度、破壞情況進(jìn)行調(diào)查分析后，回歸建立了路面狀況指數(shù)PCI 與國際平整度指數(shù)IRI 之的關(guān)系。式(4)

與破損指數(shù)—行駛質(zhì)量指數(shù)法相比，上式所列的數(shù)學(xué)模型同樣也比較為簡單，也能夠確定水泥混凝土路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)最佳時(shí)機(jī)，這種方法被稱之為路面狀況指數(shù)－國際平整度指數(shù)法。該方法建立的數(shù)學(xué)模型參數(shù)較少，而且每個(gè)參數(shù)的具體意義比較明確，很明確的反應(yīng)了路面狀況指數(shù)PCI 與平整度指數(shù)IRI 之間的關(guān)系。

2.3 路面狀況指數(shù)法

目前我國規(guī)范上給出的方法是路面狀況指數(shù)法。依據(jù)路段的實(shí)際病害調(diào)查情況按照公式(5)

路面破損狀況分五個(gè)等級(jí)。見表2。

表2 路面破損狀況分五個(gè)等級(jí)

這種方法簡單直觀，是目前養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)中提供維修方案的一種比較比較常用的方法，根據(jù)不同的評(píng)定等級(jí)來確定維修方案。

綜上所述，介紹三種比較簡單的確定水泥路面最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)間的方法，不管哪種方法確定水泥路面的最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)間，都應(yīng)當(dāng)對(duì)路面的行駛質(zhì)量及路面的破損狀況作出盡可能準(zhǔn)確的調(diào)查，在通過選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｐ秃?，能?duì)水泥路面作出一個(gè)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，從而能夠準(zhǔn)確的確定水泥路面的最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

［1］彭海林.基于水泥路面使用性能指標(biāo)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)研究［D］.2008:39－40.

［2］水泥路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范(JTJ 073.1－2001)［S］.