省道改擴(kuò)建路面可靠度分析與養(yǎng)護(hù)管理

■汪冬秋 ■吉安市公路局安福公路分局，江西 吉安 343000

可靠度設(shè)計方法的突出優(yōu)點是能夠?qū)⑹覂?nèi)設(shè)計與室外施工有機(jī)地結(jié)合在一起，設(shè)計時既能根據(jù)公路等級和重要性及不同的施工技術(shù)和管理水平提出不同的設(shè)計結(jié)構(gòu)與要求，又便于對施工單位提出要求及在施工過程中通過控制某些技術(shù)參數(shù)使路面結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計要求。同時，將可靠度概念引入路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法后，便于同等級、相同可靠度的路面結(jié)構(gòu)間的比較，為省道改擴(kuò)建路面結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步研究提供有益的度量標(biāo)準(zhǔn)［1］。

1 公路路面可靠度的定義

公路工程結(jié)構(gòu)均應(yīng)具有規(guī)定的可靠度。在勘察、設(shè)計、施工及使用階段，應(yīng)根據(jù)設(shè)計可靠度進(jìn)行有效的質(zhì)量管理和控制;相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)按照設(shè)計可靠度的要求，對質(zhì)量管理和控制做出具體規(guī)定。結(jié)構(gòu)和功能性能是路面使用性能的兩個方面，其結(jié)構(gòu)指標(biāo)可以是錯臺、斷裂、車轍以及表面彎沉等;功能性指標(biāo)如平整度;或綜合性指標(biāo)服務(wù)能力指數(shù)，來對某個時刻的綠棉使用功能進(jìn)行評價。根據(jù)路面使用性能所包括的范圍，對跨面結(jié)構(gòu)的可靠度的評價要按照各類路面的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計方法進(jìn)行分別評價。例如:設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為控制載荷和溫度作用下的疲勞斷裂時，“混凝土疲勞強(qiáng)度能夠承受荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的概率”為可靠度的定義;當(dāng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為對服務(wù)能力下降量的控制時，“預(yù)定(容許)最低限高于路面服務(wù)能力指數(shù)的下降量的概率”為可靠度的定義。但是，需要注意的是，由于定義可靠度的標(biāo)準(zhǔn)不同，他們之間是沒有可比性的。

2 省道改擴(kuò)建路面可靠度分析指標(biāo)

省道改擴(kuò)建路面結(jié)構(gòu)可靠性狀態(tài)必須滿足一定的性能要求，一旦發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)狀態(tài)不能滿足要求時，需要采取一定的養(yǎng)護(hù)維修措施使其使用性能得以恢復(fù)。在進(jìn)行維修操作時，公路養(yǎng)護(hù)人員首先要對瀝青路面的當(dāng)下路況進(jìn)行分析，然后判斷采用什么維修措施，進(jìn)行對維修計劃進(jìn)行修訂。對維修計劃要嚴(yán)格制定，這關(guān)系著維修費(fèi)用的多少。維修級別越高，由于其維修時間以及材料費(fèi)用都會相應(yīng)增加，其維修費(fèi)用必然也會相應(yīng)增加。但是不能盲目為了節(jié)省成本就設(shè)定過低的維修等級，就勢必增加維修次數(shù)，使得單位時間內(nèi)的宗秀費(fèi)用還是增加的。目前，由于以下原因，省道改擴(kuò)建項目管理人員很難在維修養(yǎng)護(hù)前確定合適的維修等級［3］:

(1)瀝青路面結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性，相關(guān)的檢測和診斷設(shè)備雖然能夠?qū)β访娼Y(jié)構(gòu)以及路面整體性能進(jìn)行分析，但是并不能判定該使用幾級維修。

(2)路面養(yǎng)護(hù)人員自身素質(zhì)不高或知識經(jīng)驗較為匱乏，不能對路面結(jié)構(gòu)可靠性狀態(tài)進(jìn)行判定以及維修級別的選擇。

按照式路面結(jié)構(gòu)可靠度Ps=P(N＞n)所描述的可靠性定義，路面結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)方程可用下式表示:

Φ—標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù);β—可靠指標(biāo)，為變異系數(shù)的倒數(shù)。

利用正態(tài)概率分布函數(shù)的兩個特征值(即均值與標(biāo)準(zhǔn)差)，求得可靠指標(biāo)，而后確定結(jié)構(gòu)可靠度Ps的方法，稱為一次二階矩法。一次二階矩就是一種在隨機(jī)變量的分布尚不清楚的情況下，采用只有均值和標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)學(xué)模型去求解結(jié)構(gòu)可靠度的方法。

當(dāng)置信度為95%時，路面結(jié)構(gòu)的輸出變量為Z=G(x)＜0的的概率為94.5l%，可以計算其可靠度僅為5.49%，這明顯不滿足公路目標(biāo)可靠度的規(guī)范要求。并且，在相關(guān)資料中可以得出:輸出變量z小于0分布在主要空間，其概率分布與直接提取的相符。相關(guān)計算可以得到設(shè)計彎沉值為20.60(0.01mm)，有限元程序計算出的計算彎沉為28.11(0.01mm)，這反映了路面結(jié)構(gòu)壽命將低于設(shè)計年限。

3 以可靠度為中心的省道改擴(kuò)建路面養(yǎng)護(hù)管理

3.1 矯正性養(yǎng)護(hù)維修階段

省道使用壽命延長后，在設(shè)計壽命的后期階段，其失效的主要形式室內(nèi)結(jié)構(gòu)性能失效，在路面維修時一般選擇昂貴的結(jié)構(gòu)性修復(fù)方案。其方案一般就是“哪兒壞，修哪兒”，這種糾正措施不僅耗資大，并且其效果差，還會給交通帶來不便。所以前期的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作若到位，就可以推遲矯正養(yǎng)護(hù)階段。但是一旦到了這個階段，必須進(jìn)行合理的維修措施。我國目前對于已投入運(yùn)營的公路尚未進(jìn)行管理系統(tǒng)的建立，并且由于經(jīng)濟(jì)等原因，對省道的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作不到位，導(dǎo)致了相當(dāng)數(shù)量的公路的結(jié)構(gòu)性失效。這是我國需矯正性養(yǎng)護(hù)的公路數(shù)量居高不下的主要原因。

3.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修階段

省道改擴(kuò)建路面使用的前期階段，其破壞程度低，結(jié)構(gòu)性能完好。對其的養(yǎng)護(hù)要求主要是為了防止公路被進(jìn)一步破壞，對其功能性微小損壞情況進(jìn)行恢復(fù)。所以實施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修，要制定對路況的定期調(diào)查計劃，對路面的損壞情況及時進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，分析原因并修復(fù)，爭取把危害公路的病害在萌芽狀態(tài)下扼殺，以減緩路面使用性能的惡化，保證路面的良好使用狀態(tài)。

3.3 以可靠度為中心的瀝青路面維修階段

以可靠度為中心的維修簡稱RCM，是第三代維修管理具有代表性的模式，它制定維修策略的主要依據(jù)是:瀝青路面結(jié)構(gòu)的可靠度、病害后果及發(fā)展規(guī)律。

(1)省道改擴(kuò)建路面維修工作以可靠度理論為基礎(chǔ)。不管是維修方法、維修時機(jī)的選擇還是維修工作量、維修周期的計算和制定，甚至是路面修復(fù)后的可靠度系數(shù)、病害的診斷檢查標(biāo)準(zhǔn)，都是以路面使用性能的整體的可靠度為依據(jù)的。

(2)省道改擴(kuò)建路面使用性能的可靠度是由設(shè)計、建設(shè)和使用三個方面因素綜合決定的，因此，要提高其可靠度必須從這三個方面人手?？煽慷染S修可以保持和恢復(fù)路面的使用性能，并且可以為設(shè)計、建設(shè)和使用單位提高路面使用性能的整體可靠度提供極有價值的數(shù)據(jù)信息。

(3)可靠度指標(biāo)對于評價維修質(zhì)量是較為科學(xué)以及有效的。

4 結(jié)論

綜上所述，對于省道改擴(kuò)建路面的養(yǎng)護(hù)管理是以可靠度為中心的。在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理工作時，要注意遵循了省道改擴(kuò)建路面病害發(fā)生的規(guī)律，使維修工作更加有針對性以及靈活性，實現(xiàn)路面養(yǎng)護(hù)管理的總體要求。

［1］邢磊，李奕.基于AASHO柔性路面設(shè)計實例［J］.武漢勘察設(shè)計，2014(02):39-41.

［2］宋金輝.柔性路面可靠度設(shè)計與分析［J］.交通世界(建養(yǎng).機(jī)械)，2013(08):112-113.

［3］肖藝成，張久鵬，李潔，常明豐.基于層次分析法的瀝青混凝土路面施工可靠度指標(biāo)研究［J］.公路，2013(07):1-4..

［4］史珺峰.新水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠性分析［J］.上海公路，2013(04):7-10.