淺析橫向力系數作為水泥路面交竣工驗收階段控制指標的必要性

李亞勝

（山西太舊高速公路管理有限責任公司，山西 太原 030006）

1 研究背景

在水泥路面設計、交竣工驗收階段，路面抗滑性能采用構造深度作為單一控制指標，但是在水泥路面施工過程中規定了橫向力系數作為水泥路面鋪筑質量檢驗標準及檢測方法[《公路水泥混凝土路面施工技術細則》（JTG/T F30—2014）][1]，路面運營養護階段，橫向力系數作為評價水泥路面抗滑性能的指標[《公路水泥混凝土路面養護技術規范》（JTJ 073.1—2001）[2]、《公路養護技術規范》（JTG H10—2009）][3]，導致水泥路面抗滑性能設計、交竣工驗收階段與施工、后期運營脫節，為施工及后期運營帶來一定的難度，何勝春等人的研究結果表明水泥混凝土路面質量驗收中提出的單一指標構造深度（TD），已不能準確客觀反映水泥路面的抗滑能力[4]。同時采用構造深度對水泥路面檢測效率低下，尤其是竣工驗收階段，在通車的公路上檢測構造深度，需封閉交通，所以研究橫向力系數將作為水泥路面設計、交竣工驗收的控制指標有著重要的意義。

2 檢測設備（Mu-meter系統）介紹

橫向力系數測試系統能夠充分模擬雨天最不利條件下路面行車的安全性，可以有效反應路面的抗滑能力，在瀝青路面施工過程控制、交竣工驗收、路面抗滑性能評價中發揮著不可替代的作用，國內使用最多的橫向力系數測試系統為MK-6雙輪式橫向力系數測試系統（Mu-Meter系統），見圖1，目前市場占有量在100臺以上，且呈逐漸增加的趨勢。雙輪式橫向力系數測試系統是由一輛裝有電測設備的三輪小拖車和供水系統所組成的,配備了便攜式的觸摸屏電腦；橫向力系數測試系統可以對水泥、瀝青路面抗滑性能進行快速檢測，測試過程中測試輪與路面縱向呈15°，采樣間隔為5 m，檢測速度在50 km/h左右。

圖1 MK-6雙輪式橫向力系數測試系統

3 試驗設計及分析

某高速公路有隧道2座（簡稱隧道A、隧道B），路面結構為20 cm厚素混凝土基層+30 cm厚水泥混凝土面層，表面縱向刻槽，依據《關于印發公路工程竣（交）工驗收辦法實施細則的通知》（交公路發[2010]第65號）[5]，構造深度交工驗收檢測結果見表1，現場檢測見圖2。

表1 構造深度檢測結果

圖2 構造深度現場檢測圖示

由上述檢測結果可知，隧道A、隧道B水泥路面構造深度均有1處不滿足設計要求，但不影響整體的交工驗收檢測。

選取上述兩處為研究路段（命名為隧道A-1、隧道B-1），各選相鄰1 km長度為比對路段（隧道A-2、隧道B-2），研究路段與比對路段統稱為試驗路段，分別進行構造深度和橫向力系數試驗，采用MK-6雙輪式橫向力系數測試系統對其抗滑性能進行檢測，輸出結果為Mu-meter測值，SFC通過換算關系SFC=123.6×（Mu-meter測值）-4.16得到，以1 km為基本分析評價單位，計算每段的SFC代表值，SFC代表值計算如式（1）：

式中：SFCr為代表值；SFC為平均值；S為標準差；n為檢測點數；ta為分布表中隨測點數和保證率（或置信度a）而變的系數，可通過查《公路工程質量檢驗評定標準》（第一冊 土建工程）（JTG F80/1—2004）[6]表B得到。采用的保證率高速公路、一級公路為95%，其他公路為90%。

各試驗段構造深度及橫向力系數檢測結果如表2。

表2 試驗路段檢測結果

由上述試驗結果可以得知，雖然隧道B構造深度設計值大于隧道A構造深度設計值，但是橫向力系數檢測結果隧道A與隧道B區別不大；試驗段隧道A-1、隧道B-1構造深度不滿足設計要求，明顯小于試驗段隧道A-2、隧道B-2，但是橫向力系數檢測結果隧道B-1甚至大于隧道B-2。由此可見，水泥路面設計構造深度只與刻槽有關，設計構造深度大的路段橫向力系數不一定大，實測構造深度大的路段橫向力系數也不一定大，橫向力系數與構造深度沒有直接的關系。

為了進一步研究構造深度與橫向力系數間的關系，在高速公路交工驗收通車運營后，每隔6個月分別對上述試驗段（隧道A-1、隧道A-2、隧道B-1、隧道B-2）進行跟蹤檢測，至竣工驗收共檢測5次（含交、竣工驗收檢測），檢測結果見表3、表4，試驗段構造深度及橫向力系數衰變規律見圖3、圖4。

表3 試驗路段構造深度跟蹤檢測結果 mm

表4 試驗路段橫向力系數（SFC）跟蹤檢測結果

圖3 試驗段構造深度跟蹤檢測結果

圖4 試驗段橫向力系數跟蹤檢測結果

依據《公路工程質量檢測評定標準》（JTG F80/1—2004）[6]，水泥路面竣工驗收階段以單一構造深度作為抗滑性能控制指標，由表3、表4得知，竣工驗收檢測隧道A-1、隧道A-2、隧道B-1、隧道B-2構造深度均不滿足要求，相應的分部工程判定為不合格工程，但是依據《公路養護技術規范》（JTG H10—2009）[3]、《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007）[7]，試驗段抗滑性能評價等級均為“優良”，并不需要作相應處治，可見將構造深度作為單一評價指標并不合理。

根據圖3可以得知，構造深度在通車1年時間內急劇下降，隧道A-1構造深度1年內的下降量占交竣工驗收期間構造深度總體下降量的89.5%、隧道A-2構造深度下降量占總體下降量的81.1%，隧道B-1的下降量占總體下降量的104.2%、隧道B-2的下降量占總體下降量的75.5%，構造深度1年內的平均下降量占總體下降量的87.6%，其中隧道B-1的下降量占總體下降量的104.2%，是由于該段路在運營期間曾經發生過油罐車漏油事件，對路面進行過清洗，使得路面構造深度有所提升；在不考慮隧道B-1的情況下，路面構造深度1年內的平均下降量占總體下降量的82.0%，可見，構造深度的衰減主要發生在通車1年時間內，其主要原因是運輸車輛粉塵污染導致路面刻槽填充。

根據圖4可以得知，路面橫向力系數在通車后基本保持線性下降，隧道A-1橫向力系數在通車1年后的下降量占交竣工驗收期間橫向力系數總體下降量的47.8%；隧道A-2橫向力系數下降量占總體下降量的47.8%；隧道B-1橫向力系數下降量占總體下降量的56.5%；隧道B-2橫向力系數下降量占總體下降量的34.8%。隧道A-1、隧道A-2、隧道B-2下降量均未超過50%，隧道B-1橫向力系數下降量略微超過整體下降量的50%，橫向力系數下降量占總體下降量的46.7%，可見在通車運營階段，保持原有路面結構不變的情況下，水泥路面構造深度與路面橫向力系數沒有直接關系。

通過上述分析可以得知，通車運營階段水泥路面由于粉塵等雜物對刻槽的填充，構造深度在通車1年時間內急劇衰減，路面構造深度1年內的平均下降量占總體下降量的82.0%；水泥路面橫向力系數衰減呈線性趨勢，1年內的平均下降量占總體下降量的46.7%；保持原有路面結構不變的情況下，水泥路面構造深度與路面橫向力系數沒有直接關系；竣工驗收階段路面構造深度不滿足要求，但是路面抗滑性能評價等級仍為“優良”，所以不應將構造深度作為水泥路面抗滑性能評定的唯一標準，而應在交竣工驗收階段采用橫向力系數作為判定路面抗滑性能合格與否的標準。

4 結論

將兩段交工驗收階段構造深度不合格的隧道水泥路面作為研究路段，相鄰路段（長度為1 km）為比對路段，采用構造深度和橫向力系數兩種不同的抗滑性能表征指標，在交竣工驗收期間進行5次跟蹤檢測（含交竣工驗收檢測），分析不同路段構造深度與橫向力系數的衰變規律，得出以下結論：

a）水泥路面設計構造深度只與刻槽有關，設計構造深度大的路段橫向力系數不一定大，實測構造深度大的路段橫向力系數也不一定大，橫向力系數與構造深度沒有直接的關系。

b）通車運營階段水泥路面由于粉塵等雜物對刻槽的填充，構造深度衰減主要發生在通車1年時間內，路面構造深度1年內的平均下降量占總體下降量的82.0%。

c）通車運營階段水泥路面橫向力系數衰減呈線性趨勢，水泥路面橫向力系數1年內的平均下降量占總體下降量的46.7%。

d）通車運營階段，保持原有路面結構不變的情況下，水泥路面構造深度與路面橫向力系數沒有直接關系。

e）竣工驗收階段路面構造深度不滿足要求，但是路面抗滑性能評價等級仍為“優良”，所以不應將構造深度作為水泥路面抗滑性能評定的唯一標準，而應在交竣工驗收階段采用橫向力系數作為判定路面抗滑性能合格與否的標準。