高速公路路面基于檢測數(shù)據(jù)的養(yǎng)護方案模型構建淺析

王林芳，何倩超

(貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽 550014)

0 引 言

目前，我國高速公路通車里程已超過13萬km，且高速公路已逐漸由“建養(yǎng)并重”轉為“養(yǎng)護為重”的發(fā)展階段，高速公路的養(yǎng)護日益受到重視，而養(yǎng)護方案決定了高速公路的養(yǎng)護成本及使用壽命，合理的養(yǎng)護方案能夠有效利用養(yǎng)護資金，提高路面的使用性能，實現(xiàn)高速公路的綠色發(fā)展。基于此，本文結合對路線的檢測數(shù)據(jù)，以各指標的檢測結果為基礎數(shù)據(jù)，結合相關規(guī)范、歷年檢測數(shù)據(jù)、歷史養(yǎng)護方案及效果、路面交通量、氣候環(huán)境及現(xiàn)場施工經(jīng)驗等因素進行分析，構建針對高速公路路面的養(yǎng)護方案模型。以更為充分挖掘、利用各路線的檢測基礎數(shù)據(jù)，提出更為合理的養(yǎng)護建議方案，為管養(yǎng)單位后期養(yǎng)護提供有力技術支撐。

路面檢測指標包括路面結構強度(PSSI)、路面損壞狀況(PCI)、路面平整度(RQI)、路面車轍(RDI)、路面抗滑性能(SRI)，路面性能指數(shù)(PQI)由PCI、RQI、RDI、SRI按不同比例計算而得。參考《貴州省交通運輸“十三五”公路養(yǎng)護管理發(fā)展規(guī)劃》中高速公路路面大中修建立標準：“高速公路路面狀況指數(shù)PQI≥85，以小修保養(yǎng)和預防性養(yǎng)護為主；對PQI≥70，且<85的路段采取中修工程”。以單指標PQI為標準進行總體養(yǎng)護方案決策，提出了一種養(yǎng)護方案界定的標準，但僅以此提出養(yǎng)護方案，容易出現(xiàn)“一刀切”的問題，導致養(yǎng)護方案的片面性、單一性和無效性，無法針對實際情況提出有效的針對性養(yǎng)護方案。因此，在高速公路路面養(yǎng)護決策時，考慮《貴州省交通運輸“十三五”公路養(yǎng)護管理發(fā)展規(guī)劃》中對PQI的要求同時，應結合其它指標的檢測結果綜合分析，提出有針對性的建議養(yǎng)護方案。

1 養(yǎng)護方案模型構建分析

1.1 路面結構強度

路面結構強度(PSSI)是表征路面承載力的重要指標，路面結構強度不足是導致路面產(chǎn)生結構性病害的深層次主因之一，路面結構強度主要由基層和路基提供，因基層開裂或路基強度不足則會引起路面出現(xiàn)橫、縱向裂縫等路面結構性病害，無法有效滿足通車運營的需要。因此，在養(yǎng)護決算分析時，應首先考慮路面結構強度，在路面結構強度滿足要求的前提下，確定路面面層的養(yǎng)護方案。

以檢測路線的設計彎沉值為基準點，評定路面結構強度分數(shù)，根據(jù)養(yǎng)護經(jīng)驗和結構驗算，當路面結構強度在80及以上時，評定等級為良，路面結構承載能力表現(xiàn)良好，能夠滿足道路通行的需要；當路面結構強度在80以下時，評定等級為中，路面結構承載能力較差，有必要采取大修養(yǎng)護措施進行及時養(yǎng)護。由此，確定路面結構強度的閾值分數(shù)為80。當路面結構強度(PSSI)在80以下時，建議針對該一公里路段進行大修養(yǎng)護；當路面結構強度(PSSI)80及以上時，應在此基礎上結合其它檢測指標對路段進行養(yǎng)護方案分析評定。

1.2 路面損壞

依據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護設計規(guī)范》(JTG 5421-2018)中對PCI指標閾值的規(guī)定，PCI指標閾值為90、85，當PCI在90及以上時，路面無明顯損壞情況，病害嚴重程度為輕，建議結合其它指標情況確定養(yǎng)護方案；當PCI在85～90時，路面出現(xiàn)明顯損壞情況，但病害嚴重程度以輕度為主，在此范圍內(nèi)，根據(jù)規(guī)范，考慮RQI確定養(yǎng)護方案是預防性養(yǎng)護或修復養(yǎng)護；當PCI在85以下時，根據(jù)規(guī)范，建議采用修復養(yǎng)護方案。

結合歷史檢測數(shù)據(jù)及養(yǎng)護經(jīng)驗，PCI在85以下，根據(jù)病害嚴重程度應當細化修復養(yǎng)護方案，當PCI在80～85時，高速公路路面破損多以小面積、分散性病害存在，且病害嚴重程度輕重并存，而PCI在80分以下時，路面多存在大面積、程度為重的病害，路面損壞情況嚴重。因此，綜合考量歷史檢測數(shù)據(jù)，考慮高速公路病害特點及《公路瀝青路面養(yǎng)護設計規(guī)范》(JTG 5421-2018)中的域值規(guī)定，針對PCI的域值定義為90、85、80，分為四個區(qū)間情況。

1.3 路面平整度

路面平整度是反映路面行車舒適性的重要指標，依據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護設計規(guī)范》(JTG 5421-2018)，路面平整度閾值為90、85，在高速公路養(yǎng)護工作中，對于路面平整度差的路段，主要以預防性養(yǎng)護措施如超薄磨耗層罩面進行改善。在預防性養(yǎng)護和修復養(yǎng)護均能改善路面性能的時候，考慮養(yǎng)護成本問題，應優(yōu)先選用預防性養(yǎng)護，而當路面損壞狀況較差時，預防性養(yǎng)護不能有效解決路面性能衰減的問題，此時應當優(yōu)先考慮修復養(yǎng)護。

因此，針對路面平整度的提升應當結合其它指標情況，以確定路面需要預防性養(yǎng)護或是修復養(yǎng)護。根據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護設計規(guī)范》中的規(guī)定，路面平整度閾值為90、85，且需結合其它三個指標PCI、RDI、SRI確定，分為三個區(qū)間情況。

1.4 路面車轍

路面車轍深度指數(shù)RDI反應了路面抵抗車轍的能力，依據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護設計規(guī)范》(JTG 5421-2018)，路面車轍閾值為80，當RDI在80及以上時，結合其它指標采取預防性養(yǎng)護，當在80以下時，結合其它指標采取修復養(yǎng)護。

由《公路技術狀況評定標準》(JTG H20-2007)中對車轍輕重的定義知，車轍深度10～15 mm評定為輕，車轍深度15 mm以上則為重，車轍深度指數(shù)RDI評定等級為中及以上時，車轍深度在15 mm及以下，表明當RDI評定等級為中即分數(shù)為70及以上時，路面車轍嚴重程度為輕，預防性養(yǎng)護措施如微表處則可有效針對車轍為輕的路段進行處治，提高路面的抗車轍能力，延長路面的使用壽命；而當車轍深度指數(shù)等級在次及以下即分數(shù)為70以下時，表明路面抗車轍能力嚴重失效，路面中面層則是抵抗車轍的主要結構層，建議針對分數(shù)為70以下的采取中修養(yǎng)護方案。

因此，有必要針對RDI為80以下的養(yǎng)護方案進行細化分析。結合以上分析及規(guī)范規(guī)定，確定出路面車轍的閾值為80、70，分為三個區(qū)間情況。

1.5 路面抗滑

路面抗滑性能指數(shù)SRI反應了高速公路路面的抗滑性能，其對行車的安全性有重要的影響。依據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護設計規(guī)范》(JTG 5421-2018)，路面抗滑閾值為75。在預防性養(yǎng)護中，Novachip超薄磨耗層和微表處有各自優(yōu)缺點，前者在改善路面平整度方面有較強的優(yōu)勢，后者則對路面車轍的改善有明顯優(yōu)勢，而兩者針對路面抗滑均有顯著提高作用。在養(yǎng)護方案模型構建中，對路面平整度及車轍不同閾值區(qū)間已全覆蓋提出養(yǎng)護方案，包括預防性養(yǎng)護和修復養(yǎng)護，無論是預防性養(yǎng)護或修復養(yǎng)護，在改善路面平整度或車轍的同時，也能夠改善路面的抗滑性能。

因此，參考規(guī)范要求，對抗滑閾值界定為75，分為二個區(qū)間情況。

1.6 路面使用性能

路面使用性能是反應高速公路路面整體狀況的綜合性指標，參考《貴州省交通運輸“十三五”公路養(yǎng)護管理發(fā)展規(guī)劃》中高速公路路面大中修建立標準：“高速公路路面狀況指數(shù)PQI≥85，以小修保養(yǎng)和預防性養(yǎng)護為主；對PQI≥70，且<85的路段采取中修工程”。在對貴州省高速公路的定期檢測數(shù)據(jù)分析以及對高速公路維修設計調(diào)查知，當路面使用性能PQI評定分數(shù)在70～85時，路面各項指標表現(xiàn)均較差，路面破損較為嚴重，路面行駛質(zhì)量及路面抗車轍能力下降明顯。

因此，針對PQI在70～85間，結合發(fā)展規(guī)劃，建議采取中修養(yǎng)護方案，同時根據(jù)其它單項指標情況細化中修養(yǎng)護方案。當PQI在70以下時，路面使用性能嚴重下降，應采取大修養(yǎng)護方案。當PQI在85及以上時，參考指標綜合確定養(yǎng)護方案。基于以上分析，PQI養(yǎng)護方案模型閾值界定為70、85，分為三個區(qū)間情況。

2 養(yǎng)護方案模型

《公路瀝青路面養(yǎng)護設計規(guī)范》(JTG 5421-2018)中對路面不同指標情況下的路況提出了預防養(yǎng)護和修復養(yǎng)護。結合高速公路目前預防養(yǎng)護技術情況，將預防養(yǎng)護確定為兩種類型，分別為Novachip超薄磨耗層和微表處。

Novachip超薄磨耗層對改善路面平整度、抗滑性能具有良好的效果，且該預防性養(yǎng)護技術已經(jīng)在各省多條高速公路得到應用，施工技術成熟，應用效果顯著。微表處則對路面輕度車轍具有明顯的改善效果。

修復養(yǎng)護則根據(jù)對近年來幾條高速公路維修養(yǎng)護設計文件的調(diào)查，包括調(diào)查考慮維修養(yǎng)護設計方案、驗收檢測結果以及后期使用性能衰減情況，確定修復養(yǎng)護分為大修養(yǎng)護和中修養(yǎng)護，大修養(yǎng)護定義為維修包括基層及上中下面層的養(yǎng)護方案，中修養(yǎng)護分為維修包括上中面層和維修包括上中下面層的養(yǎng)護方案。具體養(yǎng)護方案如表1所示。

表1 養(yǎng)護方案類型分析表

根據(jù)對各指標閾值界定分析，結合《公路瀝青路面養(yǎng)護設計規(guī)范》(JTG5421-2018)中對不同單元情況提出的養(yǎng)護方案，綜合考量建養(yǎng)歷史、交通狀況、養(yǎng)護水平及技術等因素，構建出適用于高速公路的基于檢測數(shù)據(jù)深度分析的養(yǎng)護方案模型。如表2所示。

表2 高速公路路面養(yǎng)護方案模型

3 結 論

我國高速公路進入了“養(yǎng)護為主”的時期，每年對高速公路的定期檢測尤為重要，而對檢測數(shù)據(jù)的深度挖掘分析，并由此提出針對性的建議養(yǎng)護方案，可使管養(yǎng)單位充分了解管養(yǎng)路段路面狀況，在進行養(yǎng)護決策時提供有力的技術建議參考，從而實現(xiàn)養(yǎng)護資金的合理利用和提高養(yǎng)護決策的有效性，延長路面使用壽命，實現(xiàn)高速公路的綠色發(fā)展。