普通國省干線公路預防性養(yǎng)護路況標準研究

袁明園，徐孝輝，周 華，趙正華

(1.招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶 400067；2.貴州省貴陽公路管理局，貴陽 550000)

瀝青路面預防性養(yǎng)護指路面結構強度良好，僅路面發(fā)生表面破損的情況下，為恢復路面表面功能而采取的一種周期性的養(yǎng)護措施[1]。美國蒙大拿州交通運輸部的預防性養(yǎng)護路況指標采用表征結構強度的路面結構狀況指數(shù)SCI(Structure Condition Index)和表征路面損壞狀況的養(yǎng)護控制指數(shù)MCI(Maintenance Control Index)來判定，其預防性養(yǎng)護標準為SCI>60，56

從預防性養(yǎng)護概念引入我國以來，我國技術人員開展了大量的預養(yǎng)護技術相關的研究，其中預防性養(yǎng)護路況標準是研究重點之一。李娜[4]提出高速公路宏觀路況標準為路面結構強度指數(shù)PSSI(Pavement Structure Strength Index)值大于80、路面損壞狀況指數(shù)PCI值介于60～85、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI(Riding Quality Index)值介于70～90、橫向力系數(shù)SFC(Sideway Force Coefficient)值介于30～50和路面車撤深度指數(shù)RDI(Rutting Depth Index)值介于70～90。李銘政[5]提出的高速公路預養(yǎng)護宏觀標準是PSSI值介于82.5～100、PCI值介于70～95、RQI值介于90～100，微觀標準是修補面積小于20%、中低密度的輕微單條裂縫和輕微車轍及低密度的裂縫、坑槽、沉陷等。張亮[6]選擇了性能指標可接受水平的下限，預防性養(yǎng)護標準采用養(yǎng)護規(guī)范推薦的評價等級為良的值。王志超[7]確定了預防性養(yǎng)護指標體系，在其建議的指標體系中，路面結構強度指數(shù)PSSI的適用性在標準中路面等級為良的范圍內(nèi)，路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI的標準接近于標準中優(yōu)的范圍，但路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI是下降速度最慢的指標，一般在工程實踐中不起主要控制作用，路面損壞狀況指數(shù)PCI的范圍標準也處在規(guī)范中良的范圍內(nèi)，通過對車撤形成的機理進行分析，確定把穩(wěn)定性階段車轍作為車轍的控制標準。王麗君[8]認為規(guī)范的評價指標體系沒有充分考慮瀝青路面使用初期的特點，提出了裂縫率CR(Crack Rate)、車轍深度RD(Rut Depth)、路面損壞狀況指數(shù)PCI(除裂縫和車撤)、行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、橫向力系數(shù)SFC和路面結構強度系數(shù)SSI(Structure Strength Index)的評價指標。

JTG H10—2009《公路養(yǎng)護技術規(guī)范》[9]指出：路面結構強度在滿足要求的前提下，二級及以下公路的路面損壞狀況指數(shù)PCI評價為中及以上時，以日常養(yǎng)護為主，同時對局部破損進行小修處理；當二級及以下公路的路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI評價為中及以上時，以日常養(yǎng)護為主；二級及以下公路抗滑值SFC(橫向力系數(shù))小于35.5時，應進行加鋪罩面。這一規(guī)定說明，代表路面功能性損壞的PCI、行駛舒適性的RQI、安全性能的SFC是預防性養(yǎng)護的重要指標。上述研究多偏向于高速公路或對路況指標的范圍比較寬泛，為此，本文結合國省干線公路特點，提出適合普通公路的預防性養(yǎng)護路況標準。

1 普通國省干線公路路面結構及特點

調(diào)研了國內(nèi)幾個省市普通公路路面結構[10-14]，情況如表1所示。

從表1可以看出，每個省市國省干線公路路面結構各異，瀝青面層厚度3.5 cm～16 cm不等，基層多采用半剛性基層，但厚度差異較大，有些路面是水泥路面改造而成。因此，在進行預防性養(yǎng)護決策時，應先了解路面結構特點。針對白改黑路面還需考慮路面破損、平整度和車轍。

表1 部分省市國省干線公路路面結構

2 普通干線公路預防性養(yǎng)護指標體系

與高速公路相比，普通國省干線公路在路面結構、材料、養(yǎng)護技術及經(jīng)費支出等方面有較大差異。路面病害主要包括坑槽、縱橫向裂縫、車轍、沉陷、磨光、松散和麻面等。病害的產(chǎn)生與施工質(zhì)量、材料選擇、極端惡劣天氣、重載、養(yǎng)護習慣等有關，且歷經(jīng)了由輕微到加重的一個變化發(fā)展過程。如果在病害發(fā)生初期或病害產(chǎn)生前及時進行預防性養(yǎng)護則可遏制病害的發(fā)展，從而節(jié)約養(yǎng)護維修費用。

隨著對預防性養(yǎng)護作用的深入認識，預防性養(yǎng)護越來越受到重視。交通運輸部《“十三五”公路養(yǎng)護管理發(fā)展綱要》規(guī)定全國各省預防性維護里程年均實施不低于5%?！豆佛B(yǎng)護工程管理辦法》將養(yǎng)護工程分類由原來的小修保養(yǎng)、中修、大修和改建工程調(diào)整為預防養(yǎng)護、修復養(yǎng)護、專項養(yǎng)護和應急養(yǎng)護。目前，國內(nèi)預防性養(yǎng)護研究多針對高速公路，對普通干線公路路況標準的研究較少，隨著對預防性養(yǎng)護的深入了解和重視，很有必要建立適合普通公路的路況標準。

普通干線公路預防性養(yǎng)護指標體系包括宏觀標準和微觀標準2部分，其中宏觀標準由檢驗指標、判斷指標和輔助指標組成，微觀標準描述了適合預防性養(yǎng)護的路面病害類型及嚴重程度。

2.1 宏觀路況標準

宏觀路況標準的檢驗指標為路面結構強度指數(shù)PSSI、判斷指標為路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI和路面損壞狀況指數(shù)PCI、輔助指標為車轍深度指數(shù)RDI。

2.1.1 檢驗指標

路面結構強度指數(shù)PSSI表征瀝青路面結構強度的好壞。預防性養(yǎng)護只能對路面功能性損壞進行改善而不能提高路面結構強度，因此要把路面結構強度良好作為預防性養(yǎng)護實施的前提，即只有路面結構強度良好時才能進行預防性養(yǎng)護。即PSSI處于優(yōu)良等級，路面才適合實施預防性養(yǎng)護，也即PSSI>80是路面實施預防性養(yǎng)護的前提[15]。

2.1.2 判斷指標

判斷指標包括路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI和路面損壞狀況指數(shù)PCI兩方面。

1)路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI

RQI綜合表征了路面行駛的安全性、舒適性和經(jīng)濟性，體現(xiàn)了路面的施工質(zhì)量和服務水平。路面平整度的好壞不僅影響到行車舒適性、行駛安全、路面損壞和車輛損壞等方面，還直接關系到養(yǎng)護工程量的大小和路面使用的耐久性。因此，保持路面平整度處于優(yōu)良狀態(tài)是道路養(yǎng)護管理部門的重點工作之一。

JTG 5421—2018《瀝青路面養(yǎng)護設計規(guī)范》[16]將養(yǎng)護分為預防性養(yǎng)護和修復性養(yǎng)護，決策時應結合評價單元的建管養(yǎng)歷史、交通荷載狀況、養(yǎng)護水平、路面性能狀況及養(yǎng)護目標等綜合確定評價單元的養(yǎng)護類型。在缺少相關數(shù)據(jù)及經(jīng)驗的情況下，對二級及以下公路預防性養(yǎng)護路面行駛質(zhì)量指數(shù)建議的參考值為RQI≥80。JTG 5142—2019《公路瀝青路面養(yǎng)護技術規(guī)范》[17]明確了各種養(yǎng)護措施所對應的檢測指標最低值，針對路面行駛質(zhì)量RQI值規(guī)定為一級及二級公路最低值為75、三級及四級公路為70。結合規(guī)范及國內(nèi)學者研究成果，將適合預防性養(yǎng)護的路面行駛質(zhì)量RQI值確定為：二級公路不小于80、三級及四級公路不小于75。

2)路面損壞狀況指數(shù)PCI

PCI體現(xiàn)路面的損壞類型、嚴重程度和破損密度，是路面損壞的綜合評價指標。預防性養(yǎng)護時，PCI值過高說明路面病害少，路況整體較好，實施預防性養(yǎng)護過早，不能最大化體現(xiàn)預防性養(yǎng)護效益；PCI值也不宜過低，過低則路況較差，預防性養(yǎng)護就起不到改善路面狀況的作用，浪費資金。因此PCI值需要一個合理區(qū)間。JTG 5142—2019《公路瀝青路面養(yǎng)護技術規(guī)范》[17]明確了各種養(yǎng)護措施所對應的PCI最低值：一級及二級公路為80，三級及四級公路為75。參考規(guī)范，結合路面實際情況，將適合預防性養(yǎng)護的PCI值域確定為：二級公路區(qū)間為 82～92，二級以下公路為80～90。

2.1.3 輔助指標

依據(jù)JTG 5210—2018《公路技術狀況評定標準》[18]，對于二級及以下公路，路面技術狀況指數(shù)PQI由路面損壞狀況指數(shù)PCI和路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI進行加權計算，車轍不是強制要求檢查項目，也不參加評定。但通過路面調(diào)查可知，在普通干線公路中車轍也是一種常見的路面病害，車轍深度超過一定水平時會嚴重影響行車安全。目前路面檢測多采用多功能檢測車，路面車轍檢測方便快捷，因此建議有條件時進行路面車轍檢測，將車轍深度指數(shù)RDI作為預防性養(yǎng)護的輔助指標，若車轍深度超過一定水平則不適合進行預防性養(yǎng)護。參考JTG 5142—2019《公路瀝青路面養(yǎng)護技術規(guī)范》[17]對各種預防性養(yǎng)護措施路用性能指標要求，將適合預防性養(yǎng)護的車轍深度指數(shù)RDI值確定為不小于75。

綜合上述分析，對于普通國省干線公路，適合預防性養(yǎng)護的宏觀路況標準見表2。

表2 預防性養(yǎng)護宏觀路況標準

2.2 預防性養(yǎng)護微觀路況標準

通過宏觀路況標準可對適合預防性養(yǎng)護的路段進行初步篩選，但由于檢測評定以1 km為單元進行，在1 km范圍內(nèi)病害可能集中在其中某一段而其余路段路況較好，這就導致病害集中路段評價值會高于實際值，而路況較好的路段評價值低于實際值，如果僅按照宏觀標準進行路段篩選則可能導致有的路段被忽略或錯選。同時不同的預養(yǎng)護措施適用的路面損壞類型不同，因此在宏觀路況滿足預養(yǎng)護要求的同時還需結合微觀標準進行判斷。

JTG 5210—2018《公路技術狀況評定標準》[18]將瀝青路面病害分為4類11種，并根據(jù)嚴重程度劃分為輕、中、重。通過對各項養(yǎng)護措施適用性的調(diào)研，適合預養(yǎng)護的微觀路況標準見表3。

表3 預防性養(yǎng)護微觀路況標準

3 應用實例

貴州的國省道干線大部分都是沿山而上、順山而下的山區(qū)公路，路面病害主要為龜裂、塊裂、縱橫向裂縫、坑槽、松散、車轍和抗滑不足等。為進行預防性養(yǎng)護決策分析，2020年4月利用道路多功能檢測車對貴州省某省道二級公路50 km進行了路面損壞狀況指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、路面車轍深度指數(shù)RDI和路面技術狀況指數(shù)PQI等指標檢測。檢測后按照上述提出的預防性養(yǎng)護宏觀標準進行篩選，滿足預防性養(yǎng)護的初步路段見表4。

表4 貴州某二級公路預防性養(yǎng)護初選路段

通過初選的路段在宏觀指標上滿足預防性養(yǎng)護的需求，同時路面病害微觀技術指標也應符合一定要求[14]。對上述段落進行現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)K36+000～K37+000、K49+000～K50+000、K50+000～K51+000路段龜裂較多，不滿足預養(yǎng)護微觀標準要求，因此不適合進行預防性養(yǎng)護，需對此部分路段進行剔除。對不適合預防性養(yǎng)護路段，建議結合病害特征、交通環(huán)境等采取修復性養(yǎng)護措施。綜合宏觀和微觀標準后適合預防性養(yǎng)護的路段見表5。

表5 滿足預養(yǎng)護性宏微觀標準的路段

4 結束語

1)基于預防性養(yǎng)護的目的及特征，提出了瀝青路面預防性養(yǎng)護指標包括檢驗指標、判斷指標和輔助指標。其中，檢驗指標為路面結構強度指數(shù)PSSI，即路面結構強度滿足要求是預防性養(yǎng)護的前提，判斷指標包括路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI和路面損壞狀況指數(shù)PCI，輔助指標包括路面車轍深度指數(shù)RDI。

2)國省干線公路預防性養(yǎng)護適用的參考指標標準分別為：PSSI≥80，RQI≥80(二級公路)、RQI≥75(二級及以下)，82≤PCI≤92(二級)、80≤PCI≤90(二級以下)，RDI≥75。這一指標的標準僅供參考，每個地區(qū)可結合實際情況進行調(diào)整。

3)本文提出的是啟動預防性養(yǎng)護時路面性能的觸發(fā)值，在實際判斷中建議結合路面養(yǎng)護歷史、路面性能衰變特征等，確定適合的預防性養(yǎng)護時機。同時部分國省干線公路是在不斷地升級改造過程中形成的，需結合路面結構歷史及現(xiàn)狀進行養(yǎng)護決策。