江蘇省002省道車轍發(fā)展規(guī)律分析

夏正豐

(東南大學建筑設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210096)

1 路面狀況和調(diào)查結(jié)果

1.1 路面養(yǎng)護歷史

江蘇省002省道為雙向六車道一級公路，分三期建成。自2015年建成通車以來，交通量逐步增加，路面結(jié)構(gòu)和使用性能均能保持在較為良好的狀態(tài)，至今為止只進行過幾次小范圍的專項養(yǎng)護工作，車轍基本上處于無管制狀態(tài)下的發(fā)展變化。因此，研究該公路歷年來的車轍發(fā)展變化情況，對于分析車轍病害的發(fā)展演變規(guī)律并制定相應的養(yǎng)護措施，有著重要的研究意義。

該省道自修建以來，到目前為止沒有進行過大修工作，路面基本處于較好的使用狀態(tài)；其中上行方向路面只是在2016年和2017年的時候進行了部分路段的專項養(yǎng)護；下行方向在2016、2017和2018年分別進行了部分路段的專項養(yǎng)護。日常養(yǎng)護一般進行的灌縫和坑塘填補工作，對車轍幾乎沒有什么影響，故略去不予考慮。專項養(yǎng)護主要是針對路面性能影響比較大的車轍因素，大部分的專項養(yǎng)護方案都是車轍填補和熱再生。路段養(yǎng)護的里程相對而言很少，相比于整條省道來說，微乎其微，說明該省道自投入使用以來，總體上維持在一個較好的狀態(tài)。表1是該省道歷年來路面專項養(yǎng)護統(tǒng)計結(jié)果。

表1 專項養(yǎng)護信息統(tǒng)計結(jié)果

1.2 路面調(diào)查統(tǒng)計

路面自2015年開始通車，即進行路面車轍調(diào)查，每年調(diào)查所得的車轍數(shù)據(jù)量逐年增多。路面剛通車運行時，車轍數(shù)據(jù)是調(diào)查幾個不同的路段所得，數(shù)據(jù)量很少；隨著通車時間的增加，車轍調(diào)查也越來越仔細，車轍數(shù)據(jù)也越來越多，慢慢演變?yōu)槿范握{(diào)查，調(diào)查也由原來的每公里一個數(shù)據(jù)逐漸加密；截止到2018年，車轍數(shù)據(jù)量已達到每10 m個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量非常龐大。

表2為歷年來車轍調(diào)查數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計結(jié)果。

表2 車轍調(diào)查信息統(tǒng)計結(jié)果

2 路面車轍數(shù)據(jù)分析

2.1 數(shù)據(jù)剔除

為了分析未進行過養(yǎng)護路段的車轍演變規(guī)律，將進行過專項養(yǎng)護的部分路段車轍數(shù)據(jù)予以剔除，將剩下的數(shù)據(jù)和未剔除前得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計對比分析，可以發(fā)現(xiàn)：對于上行方向而言，剔除數(shù)據(jù)后，對于2015、2016和2017年的車轍變化幾乎沒有影響；聚類數(shù)據(jù)只是剔除了原有數(shù)據(jù)中少量的部分，最終聚類中心只是發(fā)生了輕微的、小范圍的數(shù)值上的減小，其中，2016年的數(shù)據(jù)完全沒有受到影響。

表3 剔除數(shù)據(jù)前后的對比結(jié)果

由表2上下行方向數(shù)據(jù)的對比可以發(fā)現(xiàn)，上行方向在2017年部分路段車轍調(diào)查頻繁，是因為此部分路段車轍比較嚴重，這部分路段大部分都進行過針對車轍處理的專項養(yǎng)護措施(從剔除專項養(yǎng)護路段部分后剩余路段的聚類分析結(jié)果可以得出)，這進一步驗證了同一路段車轍多次調(diào)查結(jié)果應取其最大值的結(jié)論。

路面專項養(yǎng)護針對的是路面車轍比較嚴重的路段，這一點在2018年以后的數(shù)據(jù)變化情況中顯得尤為明顯：2020年大約剔除了原數(shù)據(jù)量10%的數(shù)據(jù)，2018年則大約剔除了原數(shù)據(jù)量20%的數(shù)據(jù)。造成各年剔除數(shù)據(jù)所占比例不同的原因，是每年在路段上檢測精度不同、檢測所得到的數(shù)據(jù)量不同而造成的。剔除的數(shù)據(jù)都是在同一路段上、不同年份因路面進行過專項養(yǎng)護所檢測得到的車轍數(shù)據(jù)，剩余的路段是從路面開通至今都沒有進行過養(yǎng)護的路段，其檢測所得到的車轍數(shù)據(jù)，以及由此分析得到的車轍演變規(guī)律對路面車轍發(fā)展、預測和評估都有重大的意義。

表4 剔除養(yǎng)護路段前后數(shù)據(jù)對比結(jié)果

由表4中可以看出，剔除專項養(yǎng)護路段上的檢測數(shù)據(jù)后，依據(jù)聚類分析的結(jié)果，每年各個不同的最終聚類中心都有不同程度的減小，這可以說明，進行過專項養(yǎng)護的路段，其車轍情況比較嚴重；數(shù)據(jù)減少比較多的大多數(shù)是車轍比較嚴重的、聚類結(jié)果比較大的類，這在2018年的數(shù)據(jù)量變化中顯得尤為明顯，而這一年檢測所得到的車轍數(shù)據(jù)最為嚴重；剔除專項養(yǎng)護路段的車轍數(shù)據(jù)后，2019年檢測所得到數(shù)據(jù)的聚類分析中，最大一類的聚類中心數(shù)值明顯得到了降低。

對于下行方向路段而言，可以得到如表5的結(jié)果。

由表5可以發(fā)現(xiàn)，下行方向車轍比較嚴重，專項養(yǎng)護路段比較多，因此在分析路面未經(jīng)過養(yǎng)護時的車轍發(fā)展變化時，剔除的數(shù)據(jù)比較多，尤以2015年和2017年數(shù)據(jù)剔除最為嚴重，剩余數(shù)據(jù)量大約為原數(shù)據(jù)量的一半；從另一方面說，數(shù)據(jù)量偏少也是造成數(shù)據(jù)剔除較多的原因之一。

表5 剔除養(yǎng)護路段前后數(shù)據(jù)對比結(jié)果

表6 剔除養(yǎng)護路段前后數(shù)據(jù)對比結(jié)果

由表6中可以看出，2018年因?qū)ｍ楌B(yǎng)護而剔除的數(shù)據(jù)達到了一半還多，2019年的數(shù)據(jù)也將進剔除了一半，而進行專項養(yǎng)護的路段僅僅只是一小部分，說明車轍較大、數(shù)據(jù)集中的路段即是主要的調(diào)查路段；最終聚類中心并沒有明顯的降低，說明部分路段上車轍病害依然很嚴重。2020年由于調(diào)查精度比較高，數(shù)據(jù)量很大，剔除的數(shù)據(jù)部分即為專項養(yǎng)護路段部分。專項養(yǎng)護路段車轍數(shù)據(jù)剔除后，各個聚類中心的數(shù)值不降反而有小幅的增加，這說明經(jīng)過2017年和2019年的專項養(yǎng)護，養(yǎng)護部分路段路況良好，車轍很??；絕大多數(shù)的車轍數(shù)值都比較小，說明雖然部分路段車轍比較嚴重，但總體上該省道還處在良好的狀態(tài)上。

2.2 聚類分析

聚類分析是把觀測或者變量按照一定規(guī)則分成組或者類的方法，其基本思想是：比較接近的兩個類可以合并成一個類。

將歷年調(diào)查所得到的車轍數(shù)據(jù)，剔除專項養(yǎng)護部分路段后，按照不同年份的調(diào)查結(jié)果，分別采用SPSS軟件進行聚類分析，將歷年來車轍數(shù)據(jù)的聚類結(jié)果再按照有小到大的順序進行排列，可得到如下的聚類統(tǒng)計結(jié)果。

圖1 上行方向車轍聚類分析結(jié)果

圖2 下行方向車轍聚類分析結(jié)果

由上述聚類分析結(jié)果，可得到如下結(jié)論。

(1)車轍最小的數(shù)值聚成了第一類。由圖中可以看出，路況良好的地方，車轍并沒有顯著的增加，較為平穩(wěn)。

(2)對于路面性能狀態(tài)和車輛行駛安全而言，車轍最大的一類，即第四類是需要主要關(guān)注的。由圖中可以看出，路面使用到第3年和第4年，車轍增加最為明顯，車轍數(shù)值達到最大頂峰，嚴重超過了規(guī)范中規(guī)定的數(shù)值，需要對其進行養(yǎng)護處理以保證行駛安全。

(3)2017年和2018年第四類聚類分析中車轍數(shù)據(jù)比較少，隨著調(diào)查精度和車轍數(shù)據(jù)的增加，最大車轍反而有降低的趨勢。這說明，當調(diào)查數(shù)據(jù)比較少時，數(shù)據(jù)帶有隨機性和偶然性，不能準確的代表路面性能狀況和車轍病害等級，不過仍需要進行養(yǎng)護。

(4)對比上行方向和下行方向車轍聚類結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，上行方向車轍要比下行方向嚴重的多。這從兩個不同方向的專項養(yǎng)護次數(shù)、養(yǎng)護里程以及養(yǎng)護費用上也可以得到驗證。

(5)路面通車前兩年，車轍發(fā)展比較平穩(wěn)，變化很小，第3年開始發(fā)生突變和質(zhì)變。路面通車5年以后，各類車轍保持在較為平穩(wěn)的狀態(tài)，但車轍一直在持續(xù)的發(fā)展中。

(6)在各類不同車轍中，變化最為突出和顯著的是第2類車轍和第3類車轍。這說明車轍一旦進入發(fā)展變化階段，短時間內(nèi)即可達到很大。

3 結(jié) 論

由上述分析結(jié)果可知，該省道瀝青路面在通車第三年到第四年間車轍病害發(fā)展到最大，需對其進行養(yǎng)護處理；上行方向車轍病害要比下行方向嚴重；車轍進入平穩(wěn)發(fā)展階段后，還需對路面進行車轍調(diào)查和持續(xù)觀測，并逐步、有針對性的對病害嚴重的路段進行有計劃的養(yǎng)護工作，以達到保持路面性能狀況和行駛安全的目的。