現(xiàn)有路面養(yǎng)護工作分析研究及建議對策

樊鵬程

摘 要：通過查閱有關資料和養(yǎng)護工作現(xiàn)場觀察，再在已有的研究基礎上提出了一些路面養(yǎng)護工作的問題與對應建議。路面養(yǎng)護工作中不可忽視交通量軸載準確調(diào)查與路面性能客觀評價，預防性養(yǎng)護工作的應用開展。可為有關部門開展養(yǎng)護工作規(guī)避一些不必要的錯誤和資金投入損失。在路面技術指標狀況調(diào)查、路面養(yǎng)護系統(tǒng)決策等方面具有一定的指導性意義。

關鍵詞：路面養(yǎng)護；交通調(diào)查分析；軸載譜；預防性養(yǎng)護

引言

據(jù)最新統(tǒng)計公報，目前我國各類公路里程已經(jīng)上升至457.73萬km，其中高速公路里程達13萬km，交通建設取得巨大成就。養(yǎng)護工作亦愈發(fā)艱巨，當前的養(yǎng)護工作還是尚且不能僭越路面結構層來對路基開展養(yǎng)護，正因如此，管理系統(tǒng)內(nèi)資金合理投入至路面的養(yǎng)護和改建工作，作出正確決策發(fā)揮最佳效益，無疑顯得十分重要。

1 針對養(yǎng)護路段的準確調(diào)研

1.1 路面結構受力特性

多變的機械運動便對應著路面多變的受力狀態(tài)。依據(jù)路面結構的受力特性對養(yǎng)護路段應當有如下的劃分：直接修筑于自然土質(zhì)路基上的路面構筑物；鋪裝層作為路面直接承載結構，與調(diào)平層、橋面板共同組成橋梁上部結構，撓曲時其受振動慣性力較大；隧道中免于自然氣候侵蝕破壞且多設在仰拱之上的路面部分。這三大類的路面結構的受力類型中，水平力、振動力、土壓力、真空吸力等的來源量值比重差異明顯。

1.2 明確養(yǎng)護路段路面等級及幾何特性等

當前我國將公路等級劃分為高速、一至四級、等外路，城市道路又可劃分為主干路、快速路、次干路、支路；路面承受車輛荷載的等級、路面的養(yǎng)護需要、對應養(yǎng)護方能提供的資金亦逐級遞減的。但高前期投資換來的是使用性能緩降與養(yǎng)護工作的減少。

而平縱線形則有圓曲線、緩和曲線、凹凸豎曲線；橫斷面為橫向超高，在路面相交的特殊路段交叉口、分/匯流段等，車輛的運行狀態(tài)會發(fā)生轉變，路面與車胎的作用分別主要表現(xiàn)為承載變化的橫豎向沖擊力，提供離心力力矢分量連續(xù)動態(tài)變化，對瀝青路面則考驗粗集料嵌擠作用與瀝青黏附作用，水泥混凝土路面則為砼的抗彎拉強度，不滿足時易出現(xiàn)車轍、縱橫裂縫等病害。

考慮運行狀態(tài)是因車輛荷載對路面的作用表現(xiàn)為瞬時性，一般任一點的直接受荷時間在0.01s-0.10s，且依AASHTO的研究不同線型下運行狀態(tài)中運行速度增加實則延緩集料顆粒應力傳遞，促使了路面結構的剛度相對提高，有效削減路面變形可達20-40%。

2 道路養(yǎng)護工作與交通調(diào)查需緊密結合

任何道路均會從臨近路網(wǎng)吸收轉移交通流，進而促使道路損傷發(fā)展，故對受載路段的交通流分析尤為重要。其中主要是交通特征參數(shù)與軸載譜的調(diào)查研究。盡管道路設計階段中有相應交通調(diào)查資料作為預估，但或與實際相去較大，仍需基于交通調(diào)查得到實測數(shù)據(jù)作比對修正。

2.1 交通量

交通量是指一定時段內(nèi)各類車輛通過道路橫斷面的數(shù)量，通常采用人工計數(shù)法或機械計數(shù)法設點設站獲取，考慮車流時間分布特性，養(yǎng)護工作中可選采用年平均交通量AADT等，最終求和得到累計設計年限交通量。

應用時交通量統(tǒng)計應區(qū)分于不同種類的軸載類型，多車道渠化交通路段還應分車道方向記錄（或取相關車道系數(shù)η），實際工作不可換算為當量交通量；且實際設計年限的交通量年平均增長率γ也并非定值，一般會隨著沿線經(jīng)濟發(fā)展而增大而后下降，最終穩(wěn)定，在選取設計值時需綜合當?shù)貐^(qū)域發(fā)展水平和規(guī)劃、臨近道路的γ、對交通流吸引效果考慮選取。

2.2 軸載組成及換算分析

軸載譜結合交通量，更能綜合全面反映不同等級的軸載組成給路面結構造成的損傷程度。我國現(xiàn)行規(guī)范標準為BZZ-100雙輪單軸組P=100kN，其他等級軸載依彎沉值和拉應力進行換算，求累計當量軸載作用次數(shù)，經(jīng)交通調(diào)查[2]可列表如下：

N=

式中：N為標準軸載的當量作用次數(shù)（次/天）；ni為各種被換算汽車的作用次數(shù)（次/天）；P為標準軸載（kN）；Pi為各種被換算車型軸載（kN）；C1為軸數(shù)系數(shù)，取值參見規(guī)范[1]；C2為輪組系數(shù)，雙輪組為1，單輪組6.4；K為被換算車型的軸載級別。

表1中軸載譜特征值P和β的計算原理可參見文獻[2]，二者確定每類車型的各種軸載在不同軸重區(qū)間的量值分布比重，更全面準確反映實際交通軸載水平。取代表車型的軸載值后再結合交通量便可計算出各軸載的累計當量作用次數(shù)。

全面考慮承受軸載對路面損壞，需進行分析換算結果。某種車型的交通量和軸載、輪軸比也偏大，面層下應力擴散交叉疊加，必然會在累計當量軸次占較大比重，其對路面作用最為嚴重，必要時對此類軸載車可采取交通管制等措施。分上下行須利用貨車的滿載系數(shù)、觀測站點分布情況進行換算結果修正；而高等級路面渠化特征明顯、輪跡橫向分布固定時，對某一車道則應計入車道系數(shù)折減，并且此時軸載的空間分布差異也將明顯擴大，外、內(nèi)側車道的病害發(fā)展速度差異明顯。

路面養(yǎng)護是長期和重復性過程，以上的交通調(diào)查和軸載分布調(diào)查需要不定期開展，減小離散性。除非設計年限內(nèi)車輛軸載分布長期不變，否則不可將交通量增長率與當量標準軸次增長率等同，且近來大型載貨車增長加快和超載現(xiàn)象嚴重，兩者不宜采用同值參數(shù)計算。

3 路面技術狀況調(diào)查與狀況評價

3.1 技術狀況、調(diào)查狀況評價簡述

路面養(yǎng)護工作也依賴建立合適使用性能預測模型，這對養(yǎng)護的周期和養(yǎng)護措施確定有重要意義。

路面使用性能指標具體有PCI-路面損害狀況數(shù)；RQI-路面平整度；RDI-路面車轍深度指數(shù)；SRI-路面抗滑性能指數(shù)；PSSI-路面結構強度指數(shù)。各類指標數(shù)據(jù)的獲取方法與所需儀器可參閱有關資料，須按照規(guī)程流程化獲取記錄數(shù)據(jù)，且符合《公路技術狀況評定指標》（JTG H20-2007）的相關規(guī)定。

3.2 相關分析建議

（1）最終目的是建立路面使用性能預測模型，調(diào)查的頻率需遠大于規(guī)范所定，建議選取的周期值應酌情取小，但過小會帶來投入費用的迅速增長，另一方面則更導致同一區(qū)段下重復檢測數(shù)據(jù)相差甚微，經(jīng)過回歸得到性能衰減模型的參數(shù)誤差增大，置信水平下降。

（2）所使用的調(diào)查方法可分為人工檢測手段和模數(shù)識別技術等的自動化檢測手段，視情況采用。又鑒于目前存在低等級公路缺乏使用需求檢測設備閑置時間長，大交通量線路引入設備缺乏必要保養(yǎng)維護，現(xiàn)場人員做二次調(diào)查保證檢測結果的總偏差在容許范圍內(nèi)[4]。

（3）在現(xiàn)場不同設備得到結果做好數(shù)據(jù)相關性分析，一般需進行多次測量，以RQI的測量為例，實際測量得到IRI，假定其服從正態(tài)分布的樣本（IRI1 IRI2 IRI3 IRI4 ... IRIn），均值為A，方差為？滓'2，總體的方差以無偏估計？滓2代替，結合上側分位數(shù)t？琢/2（n-1）得到RQI的代表值。利用的計算式如下從略，如表2。

（4）PCI和各性能指標有允許最低限值，這是對路面抵抗病害發(fā)展的最基本保證，也是公路使用者和養(yǎng)護的價值體現(xiàn)；PSSI盡管沒有計入到路面使用性能指數(shù)計算，但不容忽視。優(yōu)先選擇測量代表回彈彎沉值CC進行計算直接取樣測量因邊界條件改變，應力無法擴散，較實際路面受力狀態(tài)下偏差大。還需采集彎沉盆曲線的曲率，是路面結構層抵抗車輛重復作用破壞的綜合能力反映[5]。

4 重視預防性養(yǎng)護與方案選擇

4.1 相關技術措施簡述

針對瀝青路面多采用路表罩面、乳化瀝青封層技術、微表處噴層技術等；對剛性大的水泥砼路面的措施方案多為功能性加鋪，具體分為銑刨罩面、增設傳力桿、錯臺磨平處治等。

4.2 相關分析建議

結合有關預防性養(yǎng)護技術、路面性能預測模型來選擇更優(yōu)路面養(yǎng)護方案顯然對養(yǎng)護更有意義。一要確定預防性最佳養(yǎng)護時機；鑒于不少路段在服役期內(nèi)得到過多次養(yǎng)護，有時在維修期間內(nèi)還進行了交通管制、自然因素作用等，道路的實際預防性養(yǎng)護時間多提前于最佳養(yǎng)護時機，為修正可用基于數(shù)據(jù)包絡分析（DEA）[6]一體優(yōu)化模型，最優(yōu)為輸入指標最小值和輸出指標最大值的組合[5]。切合實際的經(jīng)濟效益分析；需要利用生命周期分析法LCCA[4]，決策有較高的效益費用比BCR。實際運用還應注重結合實際約束條件，保證模型的魯棒性。

5 結束語

路面養(yǎng)護工作是自路面服役開始就應該重視啟動的任務。它涉及到的方面廣、影響因素多。從交通調(diào)查、性能評價到模型建立績效分析的每一項工作環(huán)環(huán)相扣，應時效科學地完成。現(xiàn)階段既要加大（預）養(yǎng)護與研究的投入，針對養(yǎng)護工作的政策管理也亟待完善。

參考文獻

[1]謝旭華，肖華，宋磊.地方公路交通量調(diào)查數(shù)據(jù)的分析與應用[M].濟南：山東交通科技出版社，2011.

[2]趙鴻鐸.實測軸載譜道路當量軸載換算系數(shù)的確定[J].中國公路學報，2004（4）：1-6.

[3]曾維樵.基于軸載譜的路面結構性能[J].沈陽大學學報（自然科學版），2015.

[4]劉朝輝.路面養(yǎng)護管理與維修技術[M].北京：人民交通出版社，2014.

[5]王韶松.廣東省公路水泥混凝土路面養(yǎng)護維修方式和效果的調(diào)查研究[D].廣州：華南理工大學，2016.

[6]王朝輝，王麗君.基于時段的瀝青路面預防性養(yǎng)護時機與對策一體優(yōu)化研究[J].中國公路學報，2010，23（5）：28-32.