水泥路面預防性養護最佳時機確定的研究

劉玉磊

(哈爾濱鐵道職業技術學院)

路面預防性養護的原理就是在恰當的時機采用恰當的措施對適合的路面進行的養護，使路面能繼續保持好的行駛狀況。恰當的時機指的就是對路面采取預防性養護的最經濟、合理、恰當的時間段，這個“恰當時間段”的選擇對路面的預防性養護至關重要。選擇時間早了，路面還沒有破壞，起不到預防作用;選擇時間晚了，路面已經破壞，養護性維修已經改善不了路面行駛狀況。所以，只有在這個“恰當時間段”內采用預防性養護才能充分發揮，路面行駛狀況也將能得到最大程度上的改善，獲得的經濟效益、社會效益也是最佳，簡單說就是在最佳的時機養護得到最佳的效果。

目前，確定預防性養護最佳時機的方法有下列幾種:破損指數—行駛質量指數法、基于時間或路況的方法、決策樹或決策矩陣法、排序法、效益費用評估法、生命周期費用評估法等。通過查閱相關資料，介紹三種目前應用較多且比較簡單的確定最佳養護時機的方法:破損指數—行駛質量指數法;路面狀況指數—國際平整度指數法、路面狀況指數法。

1 行駛質量指數與破損指數

1.1 行駛質量指數

道路的基本功能就是為人們的出行提供方便，為車輛行駛提供快捷、舒適、安全的環境。路面的行駛質量就是反映道路為人們提供這些服務一種能力。研究表明，平整度是影響路面行駛質量的主要因素，目前可作為平整度度量指標的主要有:現時服務能力等級PSR;斷面指數PI;國際平整度指數IRI;行駛質量指數RQI。

我國現行的公路水泥路面養護規范是采用RQI 進行評定的，評定是以10 分制來表示的。路面的行駛質量指數RQI 與路面平整度指數IRI 之間的關系應由專家及專業技術人員組成評定小組，在通過調查，現場進行評定建立，也可參照公式(1)確定行駛質量指數。

行駛質量指數分五級，各個等級的指標如表1。

表1 分級表

1.2 破損指數

道路為車輛提供使用功能主要表現在路面為車輛提供使用功能，而由于車輛荷載、雨雪影響會導致路面出現的各種形式的破壞，對于水泥路面來講，主要的病害有破碎版、裂縫、錯臺、接縫破損、板角斷裂等形式。為了了解路面的破壞情況，提出合適的處理方案。破損指數DI 是反應路面破損狀況的一個比較重要的指標。DI 的確定主要是以專業技術人員現場對路面進行調查的實際破損狀況調查為基礎的。專業人員要在現場詳細的調查路面的破損情況，并且要詳細的記錄路面破損的類型、嚴重程度及范圍等，在根據現行養護規范中對路面破損情況的規定，判斷不同病害類型的指定破損值DP，再根據DP 計算破損指數DI。

目前我國規范上采用的DI 計算公式(2)

式中:i、j 為路面的病害類型及其輕重程度;n 為路面各種病害的總數;mi為第i 種病害的輕重程度及等級;DPij為第i 種病害的j 種輕重程度的扣分值;Wij為修正系數。

2 最佳預防性養護時間的確定

2.1 破損指數—形式質量指數法

Doseung Lee，Karim Chatti，Gilbert Y Baladi 通過對大量項目的實際調查研究和分析，得出了道路的路面不平整路段的破損原因主要是由動荷載導致的，以805 m 為單位路段長度，為動荷載導致的破損類型分配破損值DP，然后在采用回歸分析數學建模，建立破損指數DI 和動荷載導致的破損DP與行駛質量指數RQI 之間的關系。式(3)

當考慮動荷載和非動荷載共同作用時導致的破壞時用破損指數DI 表示，僅考慮動荷載破壞時用DP 表示。a、b、c是回歸系數。

式(3)所建立的數學模型的形式比較簡單，并且能夠很好地解決目前剛性路面及各種復合路面的預防性養護的最佳時機確定問題，這種方法可以稱為破損指數—行駛質量指數法。3－1 式模型雖然比較簡單，但由于其中參數比較多，所以計算起來不是特別方便。

2.2 路面狀況指數—國際平整度指數法

周文獻通過對21 個比較典型的水泥混凝土路面的平整度、破壞情況進行調查分析后，回歸建立了路面狀況指數PCI 與國際平整度指數IRI 之的關系。式(4)

與破損指數—行駛質量指數法相比，上式所列的數學模型同樣也比較為簡單，也能夠確定水泥混凝土路面的預防性養護最佳時機，這種方法被稱之為路面狀況指數－國際平整度指數法。該方法建立的數學模型參數較少，而且每個參數的具體意義比較明確，很明確的反應了路面狀況指數PCI 與平整度指數IRI 之間的關系。

2.3 路面狀況指數法

目前我國規范上給出的方法是路面狀況指數法。依據路段的實際病害調查情況按照公式(5)

路面破損狀況分五個等級。見表2。

表2 路面破損狀況分五個等級

這種方法簡單直觀，是目前養護設計中提供維修方案的一種比較比較常用的方法，根據不同的評定等級來確定維修方案。

綜上所述，介紹三種比較簡單的確定水泥路面最佳養護時間的方法，不管哪種方法確定水泥路面的最佳養護時間，都應當對路面的行駛質量及路面的破損狀況作出盡可能準確的調查，在通過選擇恰當的模型后，能對水泥路面作出一個準確的評價，從而能夠準確的確定水泥路面的最佳養護時間。

［1］彭海林.基于水泥路面使用性能指標的預防性養護時機研究［D］.2008:39－40.

［2］水泥路面養護技術規范(JTJ 073.1－2001)［S］.