瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策指標(biāo)體系分析

曹明明， 岳建洪， 陳金蓉， 張洲洋， 陳陽(yáng)， 黃晚清， 唐永濤

(1.四川省交通勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 四川 成都 610041；2.四川成渝高速公路股份有限公司,四川 成都 610021；3.成都理工大學(xué) 環(huán)境與土木工程學(xué)院， 四川 成都 610059)

瀝青路面在使用初期，其各項(xiàng)使用性能衰減較緩慢，在一個(gè)或幾個(gè)性能指標(biāo)超過(guò)一定范圍后，路面使用性能衰減迅速增大，服務(wù)水平迅速降低。因此，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)選擇合適的維修養(yǎng)護(hù)方式非常重要。美國(guó)SHRP研究表明，瀝青路面在運(yùn)營(yíng)壽命周期內(nèi)實(shí)施3～4次預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，可增加10～15年使用壽命。目前確定路面最佳預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的方法主要有兩類(lèi)，其中一類(lèi)為路面狀況觸發(fā)法，該方法以路面技術(shù)狀況為基礎(chǔ)，當(dāng)路面技術(shù)狀況下降到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。該方法較簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，不需借助復(fù)雜的計(jì)算程序，但養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)選擇的主觀(guān)性和片面性很強(qiáng)，其實(shí)質(zhì)是確定瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策指標(biāo)和對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。該文在梳理國(guó)內(nèi)外瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)觸發(fā)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出適應(yīng)于典型路段的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策指標(biāo)體系，并依托成渝(成都—重慶)高速公路所屬3條高速公路部分路段2019年路面技術(shù)狀況檢測(cè)結(jié)果，將其應(yīng)用于典型路段瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策中。

1 瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)觸發(fā)指標(biāo)

不同公路等級(jí)，不同養(yǎng)護(hù)部門(mén)，不同養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目，不同養(yǎng)護(hù)時(shí)期，對(duì)公路技術(shù)狀況指標(biāo)最低可接受值存在一定差異，即養(yǎng)護(hù)控制指標(biāo)、養(yǎng)護(hù)觸發(fā)值均存在差異。表1為國(guó)外部分地區(qū)對(duì)瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策指標(biāo)的選取，表2為國(guó)內(nèi)部分規(guī)范及文獻(xiàn)采用的瀝青路面養(yǎng)護(hù)決策指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值。

表1 國(guó)外瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策指標(biāo)

各地規(guī)范中，瀝青路面養(yǎng)護(hù)觸發(fā)指標(biāo)均采用了PCI，多將PSSI作為檢驗(yàn)指標(biāo)；部分文獻(xiàn)中除公路技術(shù)狀況指標(biāo)PSSI、PCI、RQI、RDI、SRI和PQI外，還引入了CR等微觀(guān)指標(biāo)。如《上海市公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》采用PSSI、RQI和PCI作為宏觀(guān)狀況指標(biāo)，PSSI和RQI作為檢驗(yàn)指標(biāo)，PCI作為判斷指標(biāo)；微觀(guān)指標(biāo)采用輕微裂縫、麻面、輕微車(chē)轍、輕微泛油和磨光。該規(guī)范采用的微觀(guān)指標(biāo)過(guò)于繁雜，難以在道路養(yǎng)護(hù)中一一進(jìn)行識(shí)別量化，操作難度大。廣東省初步判斷預(yù)防性養(yǎng)護(hù)指標(biāo)采用PSSI、PCI、SFC、IRI、CR和RD，輔助指標(biāo)采用路面滲水系數(shù)、老化程度和松散程度等(條件許可時(shí))，而這3項(xiàng)輔助指標(biāo)很難在養(yǎng)護(hù)決策過(guò)程中獲取，實(shí)際意義不顯著。部分地方標(biāo)準(zhǔn)中將CR作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的微觀(guān)控制指標(biāo)，雖然很難在一個(gè)路段中對(duì)病害逐個(gè)區(qū)分，以確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案，畢竟每種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案都具有最小的施工長(zhǎng)度要求，但裂縫病害是路面各類(lèi)病害初期的最早征兆，可用于輔助選取瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案。因此，對(duì)裂縫病害進(jìn)行分類(lèi)后采用一定量化指標(biāo)表示，可作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)觸發(fā)指標(biāo)。

表2 國(guó)內(nèi)瀝青路面養(yǎng)護(hù)決策指標(biāo)

2 典型路段瀝青路面養(yǎng)護(hù)決策指標(biāo)體系

鑒于RQI和RDI的規(guī)律性并不好，為便于分析，在RQI、RDI、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗滑性能(作為檢驗(yàn)指標(biāo))滿(mǎn)足要求的前提下，采用PQI、PCI(作為判斷指標(biāo))作為瀝青路面養(yǎng)護(hù)閾值，同時(shí)加入CR。

檢驗(yàn)指標(biāo)RQI、RDI、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗滑性能作為前置條件，若路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度或抗滑性能不滿(mǎn)足規(guī)范要求，而其他指標(biāo)均符合相關(guān)要求，則對(duì)其進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)處治。研究選取的3個(gè)路段中，受測(cè)試條件、路況特征等影響，RQI和RDI逐年衰減規(guī)律性并不強(qiáng)，暫將其作為檢驗(yàn)條件，要求其符合相關(guān)要求，否則根據(jù)路段其他指標(biāo)特征和病害特征選取處治方案。根據(jù)JTG 5421-2018《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》中養(yǎng)護(hù)方法選取的觸發(fā)值，結(jié)合四川省高速公路和成渝高速公路的養(yǎng)護(hù)類(lèi)型，形成表3所示觸發(fā)條件(除SRI或PWI外，其余均以公里為評(píng)價(jià)單元，RQI、RDI和CR結(jié)合10或20 m評(píng)價(jià)單元，根據(jù)形成原因、嚴(yán)重程度和段落的連續(xù)長(zhǎng)度采用日常養(yǎng)護(hù)、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)或功能性修復(fù)措施等予以處治；除以公里為評(píng)價(jià)單元，篩選SRI或PWI≤75段落外，可以10 m為評(píng)價(jià)段落，篩選相對(duì)連續(xù)的段落采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施恢復(fù)其抗滑性能)。

表3 瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)條件

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)研究結(jié)果，建議加入衰減速率指標(biāo)。PCI為90～95時(shí)，如衰減速率大于3，則宜進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)；PCI為85～90時(shí)，如衰減速率大于2，則應(yīng)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。但由于收集數(shù)據(jù)的衰減規(guī)律并不顯著，后續(xù)分析中未考慮衰減速率指標(biāo)。

3 典型路段瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)建議

依托成渝高速公路所屬3條高速公路部分路段2019年路面技術(shù)狀況檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。

3.1 高速公路A

高速公路A下行K1848+000—K1861+000段、K1932+000—K1942+000段2019年瀝青路面技術(shù)狀況檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1。

下行K1848+000—K1861+000段在2019年采用就地?zé)嵩偕M(jìn)行了處治，該路段PQI、PCI、RQI、RDI、PBI(路面跳車(chē)指數(shù))、PWI分別為96.4、99.1、94.5、97.8、100和86.7，路面技術(shù)狀況指標(biāo)測(cè)值較好，尚未達(dá)到路面養(yǎng)護(hù)條件，可暫不進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。但就地?zé)嵩偕鸀r青混合料的抗水損壞性能較差，耐久性不足，建議盡快進(jìn)行加鋪罩面。

圖1 高速公路A下行兩路段2019年路面技術(shù)狀況檢測(cè)結(jié)果

下行K1932+000—K1942+000段的PQI、PCI、RQI、RDI、PBI、PWI分別為95.5、96.0、94.1、96.8、100和91.6，CR為0.079%，瀝青路面技術(shù)狀況指標(biāo)測(cè)值較好。但該路段加鋪4 cm AC-13C罩面后已運(yùn)營(yíng)近4年，K1939+000—K1940+000出現(xiàn)了車(chē)轍和各種裂縫病害，85≤PCI<92，局部段落PCI已出現(xiàn)明顯衰減，局部有裂縫類(lèi)病害，建議對(duì)病害嚴(yán)重段落進(jìn)行微表處、薄層罩面等預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，資金允許時(shí)可加鋪4～5 cm AC-13或SMA-13等罩面。

3.2 高速公路B

高速公路B上行K89+000—K105+555段、下行K72+000—K80+000段2019年瀝青路面技術(shù)狀況檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 高速公路B兩路段2019年路面技術(shù)狀況檢測(cè)結(jié)果

上行K89+000—K105+555段的PQI、PCI、RQI、RDI、PBI、PWI分別為92.3、88.9、94.1、94.7、100和87.6，CR為1.065%，其中4 km路段的PCI<85，局部段落僅為71.85，建議根據(jù)病害和路況技術(shù)指標(biāo)分段落進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處治；K94+000—K105+000存在多個(gè)PCI<85的段落，且龜裂、塊裂、縱縫和橫縫較多，SRI測(cè)值較低，建議在徹底處治路面原有病害的基礎(chǔ)上，采用4～5 cm SBS改性瀝青AC-13或SMA-13等罩面進(jìn)行處治；K89+000—K94+000段的PCI均在92以上，路面病害較少，可暫不處治。

下行K72+000—K80+000段的PQI、PCI、RQI、RDI、PBI、PWI分別為92.6、88.3、95.0、96.1、100和88.1，CR為0.289%，PCI多為85～90，其余各項(xiàng)指標(biāo)較好，建議進(jìn)行微表處、薄層罩面等預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

3.3 高速公路C

高速公路C下行K2149+000—K2167+000段2019年瀝青路面技術(shù)狀況檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 高速公路C下行K2149+000—K2167+000段2019年路面技術(shù)狀況檢測(cè)結(jié)果

該路段在2018—2019年采用4 cm改性瀝青AC-13C罩面進(jìn)行了養(yǎng)護(hù)，PQI、PCI、RQI、RDI、PBI、PWI分別為97.1、99.0、95.4、96.2、100和94.1，CR為0.322%，路用性能尚可，且病害較少，尚未達(dá)到瀝青路面養(yǎng)護(hù)條件，可暫不進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，可根據(jù)其衰減情況確定后續(xù)處治時(shí)機(jī)和措施。

4 結(jié)語(yǔ)

裂縫病害是路面各類(lèi)病害初期的最早征兆，可用于輔助選取瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案，對(duì)裂縫病害進(jìn)行分類(lèi)后采用一定量化指標(biāo)表示，可作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)觸發(fā)指標(biāo)。瀝青路面養(yǎng)護(hù)決策可將RQI、RDI、PSSI和抗滑性能作為檢驗(yàn)指標(biāo)，PQI和PCI作為判斷指標(biāo)(往往僅以PCI作為控制指標(biāo))。另外，在數(shù)據(jù)資料允許的條件下，可考慮加入CR和衰減速率指標(biāo)。SRI或PWI、RQI、RDI和CR以公里為評(píng)價(jià)單元時(shí)往往難以選取合理的養(yǎng)護(hù)措施，建議除以1 km為評(píng)價(jià)單元外，以10 m為評(píng)價(jià)段落，篩選相對(duì)連續(xù)的段落合理選取瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修措施。針對(duì)典型路段路面技術(shù)狀況檢測(cè)數(shù)據(jù)的不同，采用上述瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策指標(biāo)體系可提出較合理的瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)建議。