海堤高速公路路面狀況評價指標

董曉勇

(上海浦江橋隧運營管理有限公司　上海　201804)

海堤高速公路路面狀況評價指標

董曉勇

(上海浦江橋隧運營管理有限公司上海201804)

摘要結合上海東海大橋連接段海堤公路路面養(yǎng)護工程，對PCI指標不適用于評價海堤高速公路實際路面狀況的原因進行了分析，并研究了美國佛羅里達州路面損壞評價指標和路面裂縫率指標的適用性。研究結果表明：PCI評價結果偏高，且在日常路面養(yǎng)護管理工作中缺乏指導性；美國佛羅里達評價方法不適合評價海堤高速公路的路面狀況。建議在PCI指標的基礎上，縮短評價單元，采用裂縫率指標指導海堤高速公路日常路面評價和養(yǎng)護。

關鍵詞海堤高速公路路面狀況評價指標PCI裂縫率

隨著海洋經(jīng)濟的加快發(fā)展，國內外越來越多的疏港公路直接建設于敞口海域，如韓國的新萬金工程[1]，上海東海大橋連接段海堤公路[2]、浙江溫州靈霓海堤工程[3]等。海堤公路與一般公路有明顯不同，主要有以下特點[4]：①主要沿垂直于海岸線方向布設,路基兩側均臨海；②常年浸水,路基均處于潮濕狀態(tài)；③所處涂面高程一般較低,有利于大波浪的形成;④路基坡腳主要體現(xiàn)為沖刷作用,容易形成深切溝槽,影響路基穩(wěn)定;⑤一般服務于港口及工業(yè)園區(qū)的貨物集疏運,交通量和交通荷載均較大;⑥海堤道路的不均勻沉降是造成海堤段路面破損嚴重的重要原因。

上述特點使裂縫、沉陷、車轍成為海堤公路路面破損的主要形式。直接使用現(xiàn)行《公路瀝青路面養(yǎng)護技術規(guī)范》(JTJ 073.2-2001，以下簡稱《養(yǎng)護規(guī)范》)[5]中的相關公式，所得的路面狀況指數(shù)往往與海堤高速公路實際路面狀況差別較大。因此，利用海堤高速公路的路況數(shù)據(jù)，分析其路面狀況特點，研究海堤高速公路瀝青混凝土路面破損狀況的合理評價方法，對于海堤高速公路路面的養(yǎng)護與管理具有十分重要的意義。

1PCI評價海堤高速公路路面破損狀況存在的問題

1.1　PCI值無法反映海堤高速公路實際路面狀況

2014年4月對上海東海大橋連接段海堤公路A線(右幅)和B線(左幅)瀝青混凝土路面進行了路況調查，根據(jù)《養(yǎng)護規(guī)范》，按照式(1)和式(2)計算路面狀況指數(shù)PCI并按表1評價標準進行評級。

PCI=100-15DR0.412

(1)

(2)

式中：DR為路面綜合破損率；D為路段內折合破損面積；Dij為第i類損壞，第j類嚴重程度的實際破損面積，如為縱、橫裂縫，其破損面積為：裂縫長度(m)×寬度0.2 m；車轍破損面積為：長度(m)×寬度0.4 m；Kij為第i類損壞，第j類嚴重程度的換算系數(shù)。

表1　路面破損狀況標準

計算得到東海大橋連接段海堤公路1.8 km路段的PCI值及評價等級見表2。

表2　海堤段路面狀況評價等級

海堤高速公路局部路段不均勻沉降很突出，路段不同位置路面狀況差別很大，為了更準確地了解該路段的路面破損狀況，以100 m為路段單元，進一步計算其PCI值，所得結果見圖1和圖2。

圖1　A線各路段PCI

圖2　B線各路段PCI

由圖1和圖2可見，A線路段路面狀況的優(yōu)良率高達94.44%，B線路段的路面狀況相對較差，但優(yōu)良率也達到72.22%。

從劃分路段單元后的PCI計算數(shù)據(jù)來看，海堤段路面狀況基本完好，尤其是A線優(yōu)良率高達94.44%。根據(jù)《養(yǎng)護規(guī)范》要求，高速公路在滿足強度要求的前提下(路面的結構強度系數(shù)為中等以上時)，若高速公路的路面狀況指數(shù)評價為優(yōu)、良，以日常養(yǎng)護為主，只需對局部破損進行小修。

但實際情況并非如此，根據(jù)養(yǎng)護資料，2006~2013年5月累計修補坑塘960 m2，瀝青路面灌縫2 100 m，其中有1/3路面坑塘和裂縫屬于重復修補。路況調查的結果同樣表明PCI評價等級高的路段實際存在較為嚴重的病害，例如B線K30+500~K30+600路段PCI評價為“良”，但實際上存在嚴重的裂縫、修補等病害。

1.2　PCI值的計算缺乏針對性

我國現(xiàn)行《養(yǎng)護規(guī)范》在計算路面狀況指數(shù)時，將瀝青混凝土路面破損分為4大類共19種損壞類型。隨著我國高速公路路面修筑技術的不斷提高，工程質量監(jiān)督體系的逐漸完善，高速公路瀝青混凝土路面病害一般都是以某一種或某幾種破損為主。

吳傳海[6]的研究表明，當綜合破損類路面的PCI值為75%時，單車道單一破損類路面的PCI值將提高10～15分。如按主、超雙車道進行統(tǒng)計，則各類典型路面的PCI值又將比按單車道統(tǒng)計再相應地提高約3～6分。因此，由于海堤高速公路路面破損類型較為單一，尤其破損以裂縫類為主時，即使路面處于很差的狀況，其PCI仍可能很高。

2美國佛羅里達州路面損壞評價方法

美國佛羅里達州曾采用累加的方法對路面損壞進行評價[7]，該方法主要針對裂縫、車轍和補丁這3種損壞進行綜合評價，適應海堤公路的路面主要破壞類型，有必要研究該方法評價海堤公路路面破損狀況的可行性。

該方法分別對3種損壞的不同損壞程度和損壞密度規(guī)定相應的扣分值，根據(jù)路面實際的損壞情況，直接累加各損壞的扣分值即得到路面損壞狀況的評價結果F。

3裂縫率評價方法

PCI對海堤公路的評價結果不僅與其實際路面破損狀況存在較大差距，還無法定量反映路面破損的主要類型及其嚴重程度，不能初步推斷出路面破損的主要原因，所以在日常路面養(yǎng)護管理工作中缺乏明確指導性。

不均勻沉降造成的裂縫病害是海堤公路主要的破壞形式，且裂縫率與修補率、沉降之間都有很好的相關性，因此可以考慮采用裂縫率評價海堤公路路面破損狀況。

裂縫率的計算見式(3)，塊狀或網(wǎng)狀裂縫直接量測其破損面積(m2)，縱向或橫向裂縫測量實際長度(m)后取其計算寬度為0.2 m折算成面積。

(3)

式中:Ck為瀝青混凝土路面裂縫率；CA為龜裂及塊裂的總面積，m2；L為單根裂縫總長度，m；A為評價路段路面面積，m2。

參考吳傳海[6]、曾江洪、許佳[8]等相關研究和文獻，裂縫狀況評價標準見表3。

表3　裂縫率評價標準

4F指標和裂縫率評價結果分析

分別采用《養(yǎng)護規(guī)范》中的PCI、美國佛羅里達州路面損壞評價方法F和裂縫率作為指標對東海大橋連接段海堤公路路面狀況進行評級的結果見圖3。

圖3　A線和B線各路段路面破損狀況評級

3個評價指標下的路面狀況優(yōu)良率見圖4。

圖4　不同評價指標下的路面狀況優(yōu)良率

由圖3和圖4可見，采用佛羅里達評價方法的F作為指標時，由于海堤高速公路存在車轍的路段車轍深度很大，而佛羅里達評價方法中對于裂縫和修補的扣分值相對較低，對深車轍的扣分值很高，造成得到的結果表現(xiàn)出與車轍較強的相關性，而不能很好反映裂縫、修補面積的影響。

采用裂縫率作為評價指標時，A線4個單元的評價結果為“中”、1個單元的評價結果為“差”。B線5個單元的評價結果為“中”、2個單元的評價結果為“次”，1個單元的評價結果為“差”。裂縫率指標對該路段的評價結果相比PCI和F值更能反映出該路段路面破損狀況，其評價結果與實際養(yǎng)護工作過程中反映出的各單元路面破損狀況吻合，證明裂縫率作為評價指標更為可靠。

5結論

(1) 海堤高速公路路面病害的特點導致我國路面養(yǎng)護規(guī)范的PCI指標評價結果與海堤高速公路實際路面破損狀況之間存在較大出入，PCI值偏高。美國佛羅里達評價方法對裂縫和修補的扣分值較低，受車轍影響過大，所以F指標也不適合評價海堤高速公路的路面。

(2) 海堤高速公路局部路段不均勻沉降很突出，路段不同位置路面狀況差別很大，十分有必要縮小評價單元，建議采用100 m為單位對路面損壞狀況進行評價。

(3) 由于海堤高速公路最普遍和嚴重的路面損壞類型是裂縫類病害，使用裂縫率指標可以發(fā)現(xiàn)許多PCI或F值評級優(yōu)良，但裂縫嚴重的路段，評價結果也更符合養(yǎng)護工作中反映的實際路面狀況。因此，建議在根據(jù)規(guī)范使用PCI指標的基礎上，采用裂縫率指標指導海堤高速公路日常路面評價和養(yǎng)護。

參考文獻

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Pavement Condition Evaluation Index for Sea-wall Expressway

DongXiaoyong

(Shanghai Pujiang Bridge and Tunnel Operations Management Ltd., Shanghai 201804, China)

Abstract：Based on the data from a maintenance project of the sea-wall expressway on Shanghai Donghai Bridge connecting section, the reason whyPCIis not applicable for evaluating sea-wall expressway pavement condition and the applicability of American Florida State pavement condition evaluation index and crack percent index are analyzed in this paper. The study result shows thatPCIprovides a higher result rather than the actual condition and contributes less guidance to pavement daily maintenance work. American Florida State pavement condition evaluation method is neither applicable to evaluate sea-wall expressway pavement condition. It is recommended that, on the basis ofPCI, length of evaluating unit should be shortened and crack percent be used as the index for sea-wall expressway pavement condition evaluation and maintenance.

Key words:sea-wall expressway; pavement condition evaluation index;PCI; crack percent

收稿日期：2015-01-04

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.027