高速公路瀝青路面橫向裂縫評(píng)價(jià)方法研究

周嵐

摘 要：橫向裂縫是我國(guó)高速公路瀝青路面最常見的病害之一，但目前缺少專門針對(duì)橫向裂縫的評(píng)價(jià)方法。本文提出以橫向裂縫狀況指數(shù)作為我國(guó)高速公路瀝青路面橫向裂縫的評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用安徽省蕪宣高速公路的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了該評(píng)價(jià)方法的可行性。通過(guò)專家問(wèn)卷調(diào)查，主客觀相結(jié)合，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行歸百化處理，確定了橫向裂縫評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從而建立了一套科學(xué)合理的針對(duì)橫向裂縫的專用評(píng)價(jià)方法。

關(guān)鍵詞：瀝青路面 橫向裂縫 評(píng)價(jià)模型

我國(guó)高速公路路面結(jié)構(gòu)型式多以半剛性基層瀝青混凝土面層為主，由于半剛性基層干縮特性，導(dǎo)致在交通荷載的重復(fù)作用下，瀝青混凝土面層不可避免的會(huì)出現(xiàn)反射裂縫。已有研究成果表明，無(wú)論承受的交通量荷載大小或采用的瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)類型，以反射裂縫為主的橫向裂縫均是我國(guó)高速公路路面最主要的損壞形式之一。然而在我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范中并沒(méi)有提出橫向裂縫的評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG H20-2007）中將橫向裂縫作為路面損壞狀況指數(shù)PCI的一部分，以影響面積乘以相應(yīng)的權(quán)重來(lái)度量橫向裂縫對(duì)路面狀況的影響。然而在實(shí)際使用過(guò)程中，PCI并不能很好地反映橫向裂縫的狀況，導(dǎo)致了評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際路況存在較大差異。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高速公路路網(wǎng)的不斷完善，道路使用者對(duì)出行提出了更高的服務(wù)要求，而橫向裂縫的存在，不僅對(duì)路面結(jié)構(gòu)的完整性和路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度存在隱患，同時(shí)也大大影響了路面行駛舒適性。因此，本文從橫向裂縫產(chǎn)生機(jī)理入手，研究橫向裂縫的評(píng)價(jià)方法，并對(duì)其處治對(duì)策進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，為我國(guó)高速公路的科學(xué)養(yǎng)護(hù)管理提供參考和指導(dǎo)。

1.橫向裂縫評(píng)價(jià)模型的建立

為了確定合理的維修時(shí)機(jī)，制定合理的維修方法，本文建立了與維修直接相關(guān)的橫向裂縫評(píng)價(jià)指標(biāo)—橫向裂縫狀況指數(shù)TCCI。橫向裂縫狀況指數(shù)TCCI從裂縫的縱向分布疏密情況和橫向嚴(yán)重程度兩方面對(duì)橫向裂縫進(jìn)行定量分析，綜合描述了瀝青路面橫向裂縫的破損狀況，計(jì)算公式如下：

TCN ——評(píng)價(jià)路段內(nèi)的橫向裂縫總數(shù)；

TCTL——橫向裂縫的總長(zhǎng)度，m；

L ——評(píng)價(jià)路段的長(zhǎng)度，m；

B ——車道寬度，m。

對(duì)于高速公路的各個(gè)車道，TCS越小，TWR越大，表示路面的橫向裂縫狀況越嚴(yán)重。路面裂縫是造成路面平整度下降的重要原因，路面結(jié)構(gòu)性病害一般也伴有裂縫的產(chǎn)生。通過(guò)TCCI可以知道路面裂縫的嚴(yán)重程度，可以據(jù)此分析路面破損的原因，并為路面裂縫的專項(xiàng)處治提供指導(dǎo)。

2.實(shí)例應(yīng)用研究

2.1 模型分析

以安徽蕪宣高速2004年-2008年路面橫向裂縫檢測(cè)數(shù)據(jù)為分析對(duì)象，以一公里為評(píng)價(jià)路段，分析蕪宣高速的橫向裂縫分布規(guī)律，對(duì)本文提出的橫向裂縫評(píng)價(jià)模型的可行性進(jìn)行驗(yàn)證。橫向裂縫平均間距TCS大小能直觀地說(shuō)明評(píng)價(jià)路段內(nèi)裂縫分布的疏密程度。將TCS、T C C I從5m到10 0 0 m分為若干級(jí)，研究各方向車道分年度橫向裂縫間距的發(fā)展及分布狀況。結(jié)果表明：隨時(shí)間發(fā)展，不同路段TCS值主要分布在100m以下范圍，超過(guò)100m的路段所占比例較小，且這一比例隨著TCS的增大，減少尤為明顯。而TCS分布在10m～35m的路段所占比例隨時(shí)間變化增量最大。歷年來(lái)橫向裂縫貫穿度T WR主要分布在0.6～1.0范圍，隨著時(shí)間變化，橫向貫通裂縫增多，裂縫發(fā)展速度較快。TCCI值主要分布在10～80之間，且在20～40范圍的變化量最大。

為了進(jìn)一步檢驗(yàn)本文提出的橫向裂縫評(píng)價(jià)模型，采用江蘇京滬高速公路和沿江高速公路路面橫向裂縫實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這兩條路均為半剛性基層瀝青混凝土面層，其中京滬高速公路基層為38cm的二灰穩(wěn)定碎石基層，沿江高速公路基層為38cm的水泥穩(wěn)定碎石基層。分析結(jié)果匯總于表1所示。

由表1可知，按照我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)方法，各評(píng)價(jià)路段路面PCI值均大于90，也即路面損壞狀況評(píng)價(jià)等級(jí)為優(yōu)，同時(shí)僅靠PCI指標(biāo)難以區(qū)別各路段的性能優(yōu)劣。而各路段的橫向裂縫狀況指數(shù)TCCI值差異明顯，相比于PCI指標(biāo)，TCCI指標(biāo)不僅能真實(shí)反映路面橫向裂縫狀況，還能有效區(qū)分不同路段橫向裂縫嚴(yán)重程度。由此可見，橫向裂縫狀況指數(shù)能很好地應(yīng)用于高速公路瀝青路面橫向裂縫的評(píng)價(jià)，符合路面實(shí)際狀況，可行性高。

2.2 歸百化處理

由于目前我國(guó)檢評(píng)規(guī)范中的評(píng)價(jià)指標(biāo)均采用百分制形式，為了與其它指標(biāo)統(tǒng)一值域，故對(duì)橫向裂縫狀況指數(shù)TCCI進(jìn)行百分化處理，以利于結(jié)合其他性能評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)路面性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。在此，采用“專家評(píng)分技術(shù)”，結(jié)合TCCI、TCS和TCL、TWR的發(fā)展規(guī)律分析結(jié)果，主客觀相結(jié)合，對(duì)橫向裂縫狀況指數(shù)進(jìn)行百分制處理。

匯總專家問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果，得出不同評(píng)價(jià)等級(jí)臨界值所對(duì)應(yīng)的TCS值；結(jié)合TCCI的發(fā)展規(guī)律，確定不同分值對(duì)應(yīng)的橫向裂縫狀況指數(shù)值，得出不同評(píng)價(jià)等級(jí)臨界值所對(duì)應(yīng)的TCS值，采用統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)TCCI值及對(duì)應(yīng)的分值進(jìn)行擬合，其相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9945，具有很高的擬合精度，滿足要求。具體的擬合結(jié)果如下所示：

3.結(jié)論

（1）結(jié)合我國(guó)高速公路瀝青路面現(xiàn)狀以及現(xiàn)有研究成果，建立了一套科學(xué)的橫向裂縫評(píng)價(jià)方法，提出了以橫向裂縫狀況指數(shù)TCCI作為我國(guó)高速公路瀝青路面橫向裂縫的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

（2）采用安徽省蕪宣高速公路實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果證明該評(píng)價(jià)方法具有較高的可靠性。

（3）采用專家問(wèn)卷調(diào)查方式，結(jié)合TCCI、TCS、TCL的發(fā)展規(guī)律，對(duì)TCCI進(jìn)行了歸百化處理，建立了對(duì)應(yīng)的百分制評(píng)價(jià)指標(biāo)TCEI，并初步確定了我國(guó)高速公路瀝青路面橫向裂縫評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及維修標(biāo)準(zhǔn)。

（4）橫向裂縫評(píng)價(jià)模型的建立，有利于制定科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)方案，為我國(guó)高速公路瀝青路面橫向裂縫問(wèn)題的研究和處治提供了參考和指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭迎平，郭太明.高速公路瀝青砼路面橫向裂縫分析與防治對(duì)策[J].山西交通科技，2003（162）： 43-46.

[2]陳曉雷，李春滿.瀝青路面裂縫的評(píng)價(jià)[J].遼寧交通科技，1997.20（6）：20-24.

[3]交通部.公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTG H20-2007） [S].北京：人民交通出版社，2008.

[4]王子鵬.半剛性基層瀝青路面橫向裂縫分布規(guī)律的探討[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2006（8）： 75-77.

[5]Distress Identification Manual for LongTerm Pavement Performance Program（Fourth Revised Edition） [S].FHWA-RD-03-031，2003.6.

[6]倪富健，尹應(yīng)梅，高明生.聚酯玻纖布防荷載型反射裂縫室內(nèi)模擬試驗(yàn)[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，37（1）： 128-131.