基于瀝青路面性能衰變模型的預防性養(yǎng)護措施選擇

田雁南 （馬鞍山市建筑管理處，安徽 馬鞍山 243000）

1 引言

預防性養(yǎng)護是指在路面結(jié)構(gòu)強度沒有損壞的條件下，采取針對不同路面損壞情況而采用的養(yǎng)護措施，做到“早投入”或“少投入”，實現(xiàn)路面在整個壽命周期內(nèi)資金投入最少的養(yǎng)護目標。本文主要基于瀝青路面性能衰變模型，研究不同路面性能指標差異下的瀝青路面預防性養(yǎng)護措施的選擇。以及，闡述目前瀝青路面預防性養(yǎng)護常用措施及養(yǎng)護措施選擇的常用方法。

2 常用瀝青路面預防性養(yǎng)護措施

目前，國內(nèi)瀝青路面預防性養(yǎng)護措施按主要特點分類：裂縫修補；瀝青就地熱再生；瀝青同步碎石封層；霧封層；薄層罩面及微表處等。

2.1 裂縫修補

裂縫修補技術(shù)根據(jù)施工條件及工藝的不同主要分為灌縫、填縫及貼縫。瀝青路面裂縫形態(tài)根據(jù)其隨溫度而產(chǎn)生的伸縮量可分為運動型裂縫與非運動型裂縫。其中，運動型裂縫通常采用開槽灌縫的養(yǎng)護措施，非運動型裂縫通常采用填縫或貼縫的養(yǎng)護措施。

2.2 瀝青就地熱再生

瀝青就地熱再生是指對原有瀝青路面進行加熱、刨銑，然后摻入新瀝青、新瀝青混合料及再生劑，最后通過拌和、攤鋪及壓實形成新瀝青路面的養(yǎng)護技術(shù)。瀝青就地熱再生主要適用于原有瀝青路面病害深度為20mm～50mm及瀝青老化程度較輕等情況。

2.3 瀝青同步碎石封層

瀝青同步碎石封層是指使用專用設(shè)備將瀝青的噴灑與骨料的撒布同一時間進行，經(jīng)過碾壓形成表面磨耗層。瀝青同步碎石封層主要適用于瀝青路面裂縫、泛油及松散且路面交通量不大的路面養(yǎng)護及修復。

2.4 霧封層

霧封層是指是指在原有瀝青路面面層上撒布一層高滲透性霧狀乳化瀝青或改性乳化瀝青，在原有路面面層形成一層隔水防滲、減緩瀝青老化的保護層。霧封層主要適用于瀝青路面早期產(chǎn)生的裂縫及由于集料或混合料流失導致的松散、麻面等的路面養(yǎng)護及修復。

2.5 薄層罩面

薄層罩面是指在原有路面面層上部加鋪一層表面層。其中，超薄層罩面是指瀝青混合料磨耗層成型厚度為20mm以內(nèi)，薄層罩面是指成型厚度為20mm～30mm之間的表面層。主要適用于提高路面平整度、抗滑性能，以及車轍、裂縫、泛油等的路面養(yǎng)護及修復。

2.6 微表處

微表處是指將一定比例的粗細集料、改性乳化瀝青、水和添加劑拌和后，快速攤鋪在原有路面結(jié)構(gòu)上，形成一層具有抗滑、耐久的薄層結(jié)構(gòu)。微表處主要用于一、二級公路的瀝青面層罩面與車轍的修復等。

3 瀝青路面性能衰變模型研究

3.1 瀝青路面性能單項評價指標

我國相關(guān)規(guī)范中瀝青路面技術(shù)狀況單項評價指標包括路面損壞指數(shù)（PCI）、路面行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）、路面車轍深度指數(shù)（RDI）、路面跳車指數(shù)（PBI）、路面磨耗指數(shù)（PWI）、路面抗滑性能指數(shù)（SRI）及路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)（PSSI）七項評價指標。

瀝青路面預防性養(yǎng)護多于道路使用初期進行，此時路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)多處于優(yōu)良情況。因此，在進行路面預防性養(yǎng)護措施選擇時將路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)作為一級評價指標，其余指標作為二級評價指標，見圖1瀝青路面狀況綜合評價體系。

圖1 瀝青路面狀況綜合評價體系

3.2 瀝青路面性能衰減綜合評價指標模型

《公路技術(shù)狀況評定標準》中路面的PQI（綜合評價指標）將各單項性能指標進行加權(quán)后相加得出，具體PQI計算公式如下：

式中的 P1、P2、P3、P4為相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，由 PCI'、RQI'、SSI'、SFC'的重要性決定，按表1賦值。

P1、P2、P3、P4建議賦值 表 1

路面綜合評價指標 表2

PQI的計算結(jié)果可以反映瀝青路面的綜合性能狀況，其數(shù)值結(jié)果在0～100間，路面綜合性能狀況越好其計算數(shù)值越高，具體評價結(jié)果見表2。

對瀝青路面綜合評價指數(shù)（PQI）及任意一項單項指標均評價為“優(yōu)、良”的路段，可進行預防性養(yǎng)護；任意一項單項指標評為“中”及“中”以下路段，應(yīng)進行修復養(yǎng)護。

4 瀝青路面預防性養(yǎng)護措施比選

瀝青路面預防性養(yǎng)護措施的選擇主要的方法有決策樹和決策矩陣法、綜合評判法、費用效益法及壽命周期成本法等。決策樹和決策矩陣法在選擇預防性養(yǎng)護措施時易受到?jīng)Q策因素的選擇而產(chǎn)生主觀差異；費用效益法采用工程經(jīng)濟學原理進行預防性養(yǎng)護措施選擇，路況因素在措施選擇時占比較?。粔勖芷诔杀痉ㄔ谶x擇預防性養(yǎng)護措施時，因缺乏經(jīng)驗作為指導而影響選擇結(jié)果的精確程度。

4.1 決策樹及決策矩陣法

國外公路養(yǎng)護管理部門在選擇瀝青路面預防性養(yǎng)護措施時，決策樹與決策矩陣法是首先方法。運用決策樹或決策矩陣法選擇預防性養(yǎng)護措施時，主要考慮功能指標、交通水平分類指標、路面性能（路面平整度或者路面破損狀況）、路面損壞情況據(jù)等。圖2為美國密西根運輸部以行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）、車轍深度（RD）、破壞指數(shù)（DI）作為決策樹因素而選擇的預防性養(yǎng)護措施。

圖2 預防性養(yǎng)護決策樹

4.2 費用效益法

費用效益法是將養(yǎng)護措施實施后產(chǎn)生的單項指標綜合效益量化值與養(yǎng)護措施費用綜合值進行比值，通過比選各費用效益比進行措施選擇。首先選擇各養(yǎng)護措施施加于相似路面，然后確定單項指標綜合效益量化值與養(yǎng)護措施費用綜合值。圖3為單項分析指標隨時間遞減情況下采用預防性養(yǎng)護措施后的效益面積曲線，圖4為單項評價指標隨時間遞增情況下采用預防性養(yǎng)護措施后的效益面積曲線。

圖3 分析期單項指標評價效益面積

圖4 分析期單項指標評價效益面積

費用效益法在進行預防性養(yǎng)護措施比選時，各養(yǎng)護措施的費用效益比的最大值作為最優(yōu)措施，等值效益和等值費用計算如式（1）、（2）和（3）。

式中：PBIi—任意一個方案i的預防性養(yǎng)護效益指數(shù)；

SBij—第j個路面使用性能指標的預防性養(yǎng)護效果；

wj—第j個路面使用性能指標的效益權(quán)重系數(shù)。

式中：EUACi—第i個預防性養(yǎng)護時間方案的當量平均年度費用。

5 結(jié)語

①本文在以PSSI（路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)）作為一級評價指標的前提下，以PCI（路面損壞指數(shù)）、RQI（路面行駛質(zhì)量指數(shù)）、RDI（路面車轍深度指數(shù)）、SRI（路面抗滑性能指數(shù)）作為瀝青路面預防措施比選的二級評價指標。

②通過決策樹或決策矩陣法、費用效益模型法研究不同路面性能指標衰變情況進行路面預防性養(yǎng)護措施的選擇。

③同時，本文闡述了目前我國瀝青路面常用的預防性養(yǎng)護措施。