高速公路瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)

李謨?nèi)?吳 棟 李少鵬 彭 凱 董繁榮

（1.長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長沙 410114；2.江蘇省科學(xué)研究院，江蘇 南京 210008）

0 引言

我國《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG H20-2007)根據(jù)目前我國瀝青路面的實(shí)際情況建立了瀝青路面性能的評(píng)價(jià)體系。其中評(píng)價(jià)內(nèi)容包括路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、路面狀況、行駛質(zhì)量、車轍和抗滑性能五個(gè)方面，路面性能的綜合評(píng)價(jià)采用路面使用性能PQI 進(jìn)行評(píng)價(jià)[1]。文章對(duì)這些性能的具體要求和計(jì)算公式作具體講述，再結(jié)合目前我國高速公路瀝青路面的現(xiàn)狀，提出了基于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。

1 我國瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)方法

1.1 路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)

瀝青路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI 作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，PSSI 主要受SSI 的影響。PSSI 的計(jì)算公式如下：

路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)，按式(1)計(jì)算。

其中：SSI—路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)（Structure Strength Coefficient）；

ld—路面設(shè)計(jì)彎沉，mm；

lo—實(shí)測(cè)設(shè)計(jì)彎沉，mm；

a0—模型參數(shù)，采用15.71；

a1—模型參數(shù)，采用-5.19。

1.2 路面破損評(píng)價(jià)

瀝青路面的表面損壞程度以路面狀況指數(shù)PCI 作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過計(jì)算瀝青路面的破損率就可以進(jìn)一步求出PCI。PCI 的計(jì)算公式為：

其中：Ai 為第i 類損壞面積，Wi 為權(quán)重。

1.3 路面行駛質(zhì)量評(píng)價(jià)

瀝青路面的行駛質(zhì)量可以用行駛質(zhì)量指數(shù)RQI 或者國際平整度指數(shù)IRI 進(jìn)行評(píng)價(jià)。我國《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG H20-2007)規(guī)定用RQI 評(píng)價(jià)行駛質(zhì)量，其計(jì)算公式如下：

路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)，按式(5)計(jì)算。

式中：IRI—國際平整度指數(shù)（International Roughness Index,m/km）；

a0—高速公路和一級(jí)公路采用0.026，其它等級(jí)公路采用0.0185；

a1—高速公路和一級(jí)公路采用0.65，其它等級(jí)公路采用0.58。

1.4 車轍評(píng)價(jià)

一般用車轍深度指數(shù)RDI 作為路面車轍的評(píng)價(jià)指標(biāo)，RDI 的計(jì)算公式如下：

其中：RD 為車轍深度，mm。

1.5 抗滑性能評(píng)價(jià)

瀝青路面的抗滑性能用SRI 作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，SRI 可以用橫向力系數(shù)SFC 或者擺式儀BPN 進(jìn)行表示，實(shí)際中常用SFC 表示，SRI 的計(jì)算公式如下：

式中：SFC——橫向力系數(shù)(Side-way Force Coefficient)；

SRImin——標(biāo)定系數(shù)，采用35.0；

a0——模型參數(shù)，采用28.6；

a1——模型參數(shù)，采用-0.105。

2 我國瀝青路面使用性能指標(biāo)評(píng)價(jià)方法分析

隨著瀝青路面在我國的大規(guī)模應(yīng)用和路面檢測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展，瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)研究工作也逐漸深入。目前，我國瀝青路面性能評(píng)價(jià)規(guī)范主要有《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》

2.1 《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》分析

《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ073.2-2001)中對(duì)瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)的內(nèi)容主要包括四個(gè)方面，即：功能性能、結(jié)構(gòu)性能、承載性能和安全性能[2]。

各指標(biāo)計(jì)算公式如下：

RQI＝11.5-0.75IRI，其值范圍為0～10；

PCI＝100-15CR0.412，其值范圍為0～100；

SSI＝路面設(shè)計(jì)彎沉值/路段代表彎沉值，其數(shù)值范圍為0.1～1.5；

抗滑性能一般采用橫向力系數(shù)SFC 作為指標(biāo)，其取值范圍為0～75。

以上四個(gè)指標(biāo)為分項(xiàng)指標(biāo)。

《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》以養(yǎng)護(hù)質(zhì)量指數(shù)PQI 作為路面的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。PQI 的值即是將上述四個(gè)分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)分別乘以相應(yīng)的權(quán)重后累加求和得到，其取值范圍為0～100。各分項(xiàng)指標(biāo)和綜合指標(biāo)的評(píng)價(jià)又都劃分為優(yōu)、良、中、次、差五個(gè)等級(jí)[2]。

2.2 《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》分析

《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG H20-2007)對(duì)高速公路瀝青路面技術(shù)狀況的檢測(cè)、評(píng)定、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及各指標(biāo)計(jì)算方法等作出了規(guī)定。

瀝青路面的使用性能的四個(gè)單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算式分別為：路面損壞PCI、平整度RQI、路面車轍RDI、抗滑性能SRI 為分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，PQI 為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，它們的取值范圍都是0～100。

對(duì)于路面狀況的影響程度把路面質(zhì)量指數(shù)PQI 及各個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)分為優(yōu)(90～100)、良(80～90)、中(70～80)、次(60～70)、差(＜60)[3]。隨著公路檢測(cè)技術(shù)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念的不斷發(fā)展，為了充分體現(xiàn)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的特點(diǎn)，更好的發(fā)揮預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的作用，有必要對(duì)瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)做出適當(dāng)修正。

3 基于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

目前國內(nèi)外常用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，都無法顯著提高原有瀝青路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并且當(dāng)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不能滿足要求，只能通過矯正性養(yǎng)護(hù)措施對(duì)路面進(jìn)行維修。行駛質(zhì)量也可以作為瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)的控制指標(biāo)。

文章在對(duì)國內(nèi)外路面性能指標(biāo)評(píng)價(jià)規(guī)范和相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，最終提出體系中各性能指標(biāo)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 控制指標(biāo)

基于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的控制指標(biāo)包括路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和行駛質(zhì)量。只有當(dāng)控制指標(biāo)滿足要求時(shí)，才可以采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，當(dāng)控制指標(biāo)不滿足要求時(shí)，應(yīng)采取其它方式進(jìn)行維修。

（1）路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

根據(jù)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的定義，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)僅適用于路面出現(xiàn)裂縫、輕微車轍、松散(老化)、抗滑性能低下等表面功能性病害。因此當(dāng)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低下，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性病害后，不適于進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度良好是進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的前提條件，只有路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)PSSI 滿足評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，才能進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，否則應(yīng)采用其它的維修方式。

（2）路面行駛質(zhì)量

路面行駛質(zhì)量是否滿足要求是進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的前提條件，其主要與平整度有關(guān)。并且預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施只對(duì)路面表面病害具有一定處治效果，不能大幅提高路面的行駛質(zhì)量。

采用行駛質(zhì)量指數(shù)RQI 來評(píng)價(jià)路面行駛質(zhì)量。我國現(xiàn)行交通部頒布的《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ073-2007)中規(guī)定的對(duì)高速公路、一級(jí)公路行駛質(zhì)量分為優(yōu)、良、中、次、差五個(gè)質(zhì)量等級(jí)，參照規(guī)定，路面行駛質(zhì)量指標(biāo)采用路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI 進(jìn)行表示，當(dāng)國際平整度指數(shù)IRI 大于2.9，即路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI 大于85 時(shí)，才可以進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

3.2 觸發(fā)指標(biāo)

瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的觸發(fā)指標(biāo)包括車轍深度、裂縫率、路面損壞和抗滑性能四個(gè)指標(biāo)，當(dāng)控制指標(biāo)滿足要求的前提下，四個(gè)指標(biāo)中的任一指標(biāo)達(dá)到預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的要求時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

（1）車轍深度

《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》將車轍評(píng)價(jià)計(jì)入路面損壞，即不管深度如何，均以長度乘以0.4 計(jì)入路面損壞面積，可以將車轍深度作為一個(gè)瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。

《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG H20-2007)規(guī)定，輪跡處深度大于10mm 的縱向帶狀凹槽才稱為車轍；車轍深度在10～15mm 之間為輕度車轍，車轍深度大于15mm 為重度車轍?？梢詫④囖H深度RD 作為車轍評(píng)價(jià)指標(biāo)，以15mm 作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的觸發(fā)值，即當(dāng)車轍深度大于15mm 時(shí)應(yīng)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)[4]。

（2）裂縫率

瀝青路面早期極易出現(xiàn)裂縫，一旦出現(xiàn)裂縫，它會(huì)逐漸擴(kuò)展，由微小的短裂縫發(fā)展成寬度較大的長裂縫，甚至局部還會(huì)出現(xiàn)龜裂。對(duì)于路面整體而言，裂縫發(fā)展的密度也就是裂縫率可以更加直觀的顯示裂縫的發(fā)展情況，更加凸顯了裂縫對(duì)路面早期性能的影響。因此，將裂縫率即瀝青路面縱向裂縫、橫裂縫的面積（裂縫長度×0.2m）與龜裂面積之和占所調(diào)查路面面積的百分比，作為瀝青路面性能評(píng)價(jià)的觸發(fā)指標(biāo)。

（3）路面損壞

路面損壞就是指發(fā)生在道路表面的松散、坑槽、麻面、貧油和路面修補(bǔ)不良等非結(jié)構(gòu)性病害(不包括縱縫、橫縫和網(wǎng)裂)。目前，我國許多高速公路通車后短時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)生不同程度的路面損壞。施工質(zhì)量控制不嚴(yán)是造成路面損壞的原因主要，另外養(yǎng)護(hù)不及時(shí)也會(huì)進(jìn)一步使得路面損壞程度惡化。介于此，必須準(zhǔn)確調(diào)查路面損壞，針對(duì)損壞及時(shí)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。

《高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)與應(yīng)用》中結(jié)合我國實(shí)際情況，確定了CR′(除裂縫和車轍的破損面積)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)區(qū)間為0.056%～0.525%[5]。

文章以路面損壞率作為路面損壞的評(píng)價(jià)指標(biāo)，將0.06%確定為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的觸發(fā)指標(biāo)值，即當(dāng)路面損壞率大于0.06%時(shí)應(yīng)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

（4）抗滑性能

隨著瀝青老化和行車荷載的反復(fù)作用，路表集料表面的瀝青膜逐漸脫落、散失，暴露的集料在車輛輪胎的長期摩擦作用下逐漸失去棱角，造成瀝青路面抗滑能力下降。

我國《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG H20-2007)規(guī)定路面抗滑性能用路面抗滑性能指數(shù)SRI 評(píng)價(jià)，SRI 可以分為優(yōu)良中次差五個(gè)質(zhì)量等級(jí)。各評(píng)定等級(jí)對(duì)應(yīng)的抗滑性能指數(shù)如表3.4 所示，當(dāng)抗滑性能指數(shù)評(píng)定值小于80，路面橫向力系數(shù)小于40，質(zhì)量等級(jí)評(píng)定為中及中以下時(shí)，應(yīng)對(duì)路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)論

文章對(duì)比分析了我國現(xiàn)行的瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而指出了其在瀝青路面早期性能評(píng)價(jià)中的不足，而后在參考我國國瀝青路面使用評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前我國高速公路瀝青路面的現(xiàn)狀，提出了基于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，以期能夠我國高速公路瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作。

［1］王麗君.瀝青路在同預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)與對(duì)策一體優(yōu)化研究[D].長安大學(xué)，西安：長安大學(xué)，2011.

［2］王浩.灰色系統(tǒng)理論在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)管理決策中的應(yīng)用研究[D].重慶交通大學(xué)，重慶：重慶交通大學(xué)，2008.

［3］周存意.高速公路瀝青路面早期損壞及養(yǎng)護(hù)[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2013(36).

［4］李閩.瀝青混凝土路面車轍病害調(diào)查與原因分析[J].廊坊師范學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012(6).

［5］袁姝晨.淺談瀝青路面應(yīng)用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2013(17).