新疆G30吐小段瀝青路面施工質(zhì)量評(píng)價(jià)研究

李偉偉

【摘 要】在研究瀝青路面施工質(zhì)量對(duì)瀝青路面性能影響的基礎(chǔ)上，對(duì)施工質(zhì)量過(guò)程評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了分析篩選，選擇質(zhì)量缺陷百分率PD作為質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)的基礎(chǔ)上，給出了指數(shù)形式的瀝青路面施工質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，進(jìn)行瀝青路面壽命預(yù)估，指數(shù)模型預(yù)測(cè)壽命為17.98年。該模型的建立對(duì)后期瀝青路面的質(zhì)量評(píng)價(jià)具有重要的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】瀝青路面;質(zhì)量評(píng)價(jià);壽命預(yù)估

中圖分類(lèi)號(hào)： U416.217文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）24-0003-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.24.002

【Abstract】On the basis of studying the influence of asphalt pavement construction quality on asphalt pavement performance， the construction quality process evaluation index was analyzed and screened. Based on the quality defect percentage PD as the quality evaluation index， the exponential form of asphalt pavement construction was given. The quality evaluation model is used to estimate the life of asphalt pavement， and the life expectancy of the exponential model is 17.98 years. The establishment of this model has important guiding significance for the quality evaluation of asphalt pavement in the later stage.

【Key words】Asphalt pavement; Quality evaluation; Life expectancy

0 前言

在高寒地區(qū)瀝青路面施工存在多種內(nèi)在和外在因素共同影響著路面的施工質(zhì)量，施工工藝及管控的程度在一定程度上直接決定著瀝青路面的使用壽命。目前，在施工過(guò)程中也對(duì)相關(guān)技術(shù)參數(shù)作了具體要求，但是在進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，由于地理環(huán)境差異導(dǎo)致影響因素較多，一方面增加了建立預(yù)測(cè)模型的難度，致使模型在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用誤差較大，另一方面由于其他非人為可控因素很難與瀝青路面施工質(zhì)量建立起具體的量化模型。經(jīng)過(guò)多年公路的發(fā)展表明，路面的現(xiàn)場(chǎng)空隙率對(duì)路面使用壽命影響較大，而且直接影響著路面的各種使用性能，使用不同的原材料及施工工藝將直接影響施工路面空隙率的大小。平整度的測(cè)量一般在瀝青路面成型后檢測(cè)，而路面面層厚度與壓實(shí)度（空隙率） 指標(biāo)在施工過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋給技術(shù)中心進(jìn)行施工過(guò)程中技術(shù)參數(shù)的調(diào)整依據(jù)。

通過(guò)分析施工過(guò)程中的路面層厚度、壓實(shí)度（空隙率）及路面平整度與瀝青路面使用性能之間關(guān)系，同時(shí)借鑒近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，本文選擇路面層厚度、壓實(shí)度（空隙率）及路面平整度作為瀝青路面評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)及作為預(yù)測(cè)新修路面使用壽命預(yù)估模型的關(guān)鍵指標(biāo)。

1 質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)的選擇

PWL（Percent Within Limits）來(lái)源于美國(guó)交通工程學(xué)會(huì)（TRB），也稱(chēng)為規(guī)范限值內(nèi)百分率，是檢測(cè)值落在規(guī)范最低與最高限值內(nèi)的幾率，也就是落在最低與最高限值內(nèi)的百分率。PWL法主要用過(guò)檢測(cè)樣本的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)估計(jì)總體落在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范限值之內(nèi)的百分率。使用PWL法的前提條件是確保被抽的樣本數(shù)據(jù)總體是服從正態(tài)分布。在研究中發(fā)現(xiàn)，工程檢測(cè)數(shù)據(jù)大多都服從近似正態(tài)分布，其抽樣結(jié)果從未出現(xiàn)雙峰或歪斜較大的情況，因此，在實(shí)際工程中抽檢不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)的分布問(wèn)題。

質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)PD（Percent Defective）與PWL可以通過(guò)數(shù)學(xué)表達(dá)式PWL=100-PD進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。在對(duì)樣本數(shù)據(jù)兩邊都有規(guī)范限值規(guī)范，一般選用PD作為質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)，一般將低于規(guī)范限值PD和高于規(guī)范限值PD的值進(jìn)行相加，通過(guò)這種方法計(jì)算的質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)結(jié)果較為簡(jiǎn)單。PD和PWL的關(guān)系見(jiàn)圖1所示。

2 質(zhì)量評(píng)價(jià)模型的建立

從目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀可以看出，大多數(shù)預(yù)估瀝青路面施工質(zhì)量模型多數(shù)是用在路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)中的，主要預(yù)估舊路的路用性能進(jìn)而指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)決策，確定效果較佳的養(yǎng)護(hù)方案。如今，大多數(shù)研究學(xué)者都對(duì)新修道路進(jìn)行壽命預(yù)估，但是都沒(méi)有一個(gè)完整的數(shù)學(xué)模型使用與各種瀝青路面。如國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)所述，現(xiàn)已有好多機(jī)構(gòu)在對(duì)此難題進(jìn)行攻關(guān)，由于需要考慮的因素較多，要得到實(shí)用的預(yù)測(cè)模型還需要多年的努力。結(jié)合吐魯番項(xiàng)目的實(shí)際情況和數(shù)學(xué)原理，本文將建立一種可應(yīng)用的臨時(shí)數(shù)學(xué)模型。如上所述，本文選取路面平整度、路面空隙率和瀝青面層厚度的質(zhì)量缺陷率PD作為模型的具體輸入，建立關(guān)鍵指標(biāo)與瀝青路面壽命之間的定量關(guān)系，進(jìn)行預(yù)測(cè)瀝青路面使用壽命。

2.1 選擇合適的拒絕水平RQL

使用上述質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)建立適合新疆高溫寒冷地區(qū)的瀝青路面使用壽命的關(guān)系模型，首先要依據(jù)當(dāng)?shù)靥厥猸h(huán)境狀況選擇合適的最低驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，如果滿(mǎn)足不了這種最低驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)就拒絕驗(yàn)收該項(xiàng)目，進(jìn)行重新施工。假設(shè)業(yè)主能接受的最大質(zhì)量缺陷水平定義為RQL，如果一個(gè)項(xiàng)目的驗(yàn)收結(jié)果有一項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果高于最大質(zhì)量缺陷水平，則該項(xiàng)目拒絕驗(yàn)收。一般采用主觀的方法確定RQL，但是在實(shí)際的過(guò)程中要選擇合適的拒絕水平也是有較大難度的。比如，如果將路面空隙率、路面平整度和路面厚度的RQL定義為PD≥75，其中任何一個(gè)不滿(mǎn)足條件將拒絕驗(yàn)收，很顯然這種方法存在一定的弊端，如下表1所示。

通過(guò)上表表明，情況3中的質(zhì)量明顯低于情況1的質(zhì)量，但是結(jié)果表明，情況1施工得到了拒絕，情況3的施工質(zhì)量卻可以接受。因此這種判別原則存在一定的弊端。經(jīng)過(guò)上述決策進(jìn)行改進(jìn)得到一種更合理的拒絕水平，如下表2所示。

2.2 路面評(píng)價(jià)預(yù)估模型建立

此模型壽命曲線呈“S”型，與實(shí)際路面使用過(guò)程中的壽命情況基本吻合。其次這個(gè)數(shù)學(xué)模型曲線具備一個(gè)最大值和一個(gè)趨近于零的值，十分符合公路使用壽命變化。然后，依據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的歷史調(diào)查數(shù)據(jù)求解數(shù)學(xué)模型中的相關(guān)參數(shù)，并將調(diào)查數(shù)據(jù)代入驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確度。對(duì)于吐魯番地區(qū)熱拌瀝青路面預(yù)測(cè)模型選擇空隙率、路面厚度和平整度作為質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。為了求解模型中參數(shù)我們列出一個(gè)示例數(shù)據(jù)矩陣，可接受質(zhì)量水平必須滿(mǎn)足表3中的數(shù)據(jù)矩陣，為了模型的準(zhǔn)確度保證矩陣中數(shù)據(jù)真實(shí)性是前提。

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)域歷史調(diào)查資料（本文依據(jù)舊連霍高速吐魯番境內(nèi)路段檢測(cè)數(shù)據(jù)），可以得到生成指數(shù)形式壽命數(shù)據(jù)矩陣。表4為吐魯番區(qū)域高速公路的壽命矩陣。需要特別表明的是，該矩陣數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)多年監(jiān)測(cè)及分析匯總得到的。

通過(guò)上述施工管理體系的指導(dǎo)，路面的空隙率穩(wěn)4.2%，面層厚度為191mm，平整度為1.04mm。通過(guò)計(jì)算查表得知：PDV為9%，PDT為14%，PDS為4%。將數(shù)據(jù)代入指數(shù)預(yù)測(cè)模型公式（3），預(yù)估該路段使用壽命為17.98年。

3 結(jié)果與討論

針對(duì)吐魯番地區(qū)高溫寒冷的特殊環(huán)境，結(jié)合影響瀝青路面過(guò)程評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，將路面厚度、空隙率和路面平整度作為建立瀝青路面使用壽命的關(guān)鍵指標(biāo)。建立指數(shù)形式數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型。通過(guò)歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)指數(shù)形式的參數(shù)，反代入預(yù)測(cè)模型。對(duì)比分析得知：指數(shù)模型曲線呈“S”型，這種模型曲線的形態(tài)與路面使用關(guān)系都非常吻合，具備一個(gè)最大值和一個(gè)趨近于零的值。在預(yù)測(cè)路面使用壽命中模型的建立是關(guān)鍵，然而歷史數(shù)據(jù)又在模型的建立中起著主導(dǎo)作用。因此，要長(zhǎng)期的觀測(cè)和收集數(shù)據(jù)來(lái)支持瀝青路面壽命預(yù)估模型。

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