瀝青路面預防性養護決策指標體系分析

曹明明， 岳建洪， 陳金蓉， 張洲洋， 陳陽， 黃晚清， 唐永濤

(1.四川省交通勘察設計研究院有限公司， 四川 成都 610041；2.四川成渝高速公路股份有限公司,四川 成都 610021；3.成都理工大學 環境與土木工程學院， 四川 成都 610059)

瀝青路面在使用初期，其各項使用性能衰減較緩慢，在一個或幾個性能指標超過一定范圍后，路面使用性能衰減迅速增大，服務水平迅速降低。因此，在適當的時機選擇合適的維修養護方式非常重要。美國SHRP研究表明，瀝青路面在運營壽命周期內實施3～4次預防性養護，可增加10～15年使用壽命。目前確定路面最佳預防性養護時機的方法主要有兩類，其中一類為路面狀況觸發法，該方法以路面技術狀況為基礎，當路面技術狀況下降到預定標準時采取預防性養護措施。該方法較簡單，可操作性強，不需借助復雜的計算程序，但養護時機選擇的主觀性和片面性很強，其實質是確定瀝青路面預防性養護決策指標和對應標準值。該文在梳理國內外瀝青路面維修養護觸發指標的基礎上，提出適應于典型路段的瀝青路面預防性養護決策指標體系，并依托成渝(成都—重慶)高速公路所屬3條高速公路部分路段2019年路面技術狀況檢測結果，將其應用于典型路段瀝青路面預防性養護決策中。

1 瀝青路面維修養護觸發指標

不同公路等級，不同養護部門，不同養護項目，不同養護時期，對公路技術狀況指標最低可接受值存在一定差異，即養護控制指標、養護觸發值均存在差異。表1為國外部分地區對瀝青路面預防性養護決策指標的選取，表2為國內部分規范及文獻采用的瀝青路面養護決策指標的標準值。

表1 國外瀝青路面預防性養護決策指標

各地規范中，瀝青路面養護觸發指標均采用了PCI，多將PSSI作為檢驗指標；部分文獻中除公路技術狀況指標PSSI、PCI、RQI、RDI、SRI和PQI外，還引入了CR等微觀指標。如《上海市公路瀝青路面預防性養護技術規范》采用PSSI、RQI和PCI作為宏觀狀況指標，PSSI和RQI作為檢驗指標，PCI作為判斷指標；微觀指標采用輕微裂縫、麻面、輕微車轍、輕微泛油和磨光。該規范采用的微觀指標過于繁雜，難以在道路養護中一一進行識別量化，操作難度大。廣東省初步判斷預防性養護指標采用PSSI、PCI、SFC、IRI、CR和RD，輔助指標采用路面滲水系數、老化程度和松散程度等(條件許可時)，而這3項輔助指標很難在養護決策過程中獲取，實際意義不顯著。部分地方標準中將CR作為預防性養護的微觀控制指標，雖然很難在一個路段中對病害逐個區分，以確定預防性養護方案，畢竟每種預防性養護方案都具有最小的施工長度要求，但裂縫病害是路面各類病害初期的最早征兆，可用于輔助選取瀝青路面預防性養護方案。因此，對裂縫病害進行分類后采用一定量化指標表示，可作為預防性養護觸發指標。

表2 國內瀝青路面養護決策指標

2 典型路段瀝青路面養護決策指標體系

鑒于RQI和RDI的規律性并不好，為便于分析，在RQI、RDI、路面結構強度和抗滑性能(作為檢驗指標)滿足要求的前提下，采用PQI、PCI(作為判斷指標)作為瀝青路面養護閾值，同時加入CR。

檢驗指標RQI、RDI、路面結構強度和抗滑性能作為前置條件，若路面結構強度或抗滑性能不滿足規范要求，而其他指標均符合相關要求，則對其進行專項處治。研究選取的3個路段中，受測試條件、路況特征等影響，RQI和RDI逐年衰減規律性并不強，暫將其作為檢驗條件，要求其符合相關要求，否則根據路段其他指標特征和病害特征選取處治方案。根據JTG 5421-2018《公路瀝青路面養護設計規范》中養護方法選取的觸發值，結合四川省高速公路和成渝高速公路的養護類型，形成表3所示觸發條件(除SRI或PWI外，其余均以公里為評價單元，RQI、RDI和CR結合10或20 m評價單元，根據形成原因、嚴重程度和段落的連續長度采用日常養護、預防性養護或功能性修復措施等予以處治；除以公里為評價單元，篩選SRI或PWI≤75段落外，可以10 m為評價段落，篩選相對連續的段落采用預防性養護措施恢復其抗滑性能)。

表3 瀝青路面預防性養護條件

結合相關文獻研究結果，建議加入衰減速率指標。PCI為90～95時，如衰減速率大于3，則宜進行預防性養護；PCI為85～90時，如衰減速率大于2，則應進行預防性養護。但由于收集數據的衰減規律并不顯著，后續分析中未考慮衰減速率指標。

3 典型路段瀝青路面維修養護建議

依托成渝高速公路所屬3條高速公路部分路段2019年路面技術狀況檢測結果進行分析。

3.1 高速公路A

高速公路A下行K1848+000—K1861+000段、K1932+000—K1942+000段2019年瀝青路面技術狀況檢測結果見圖1。

下行K1848+000—K1861+000段在2019年采用就地熱再生進行了處治，該路段PQI、PCI、RQI、RDI、PBI(路面跳車指數)、PWI分別為96.4、99.1、94.5、97.8、100和86.7，路面技術狀況指標測值較好，尚未達到路面養護條件，可暫不進行預防性養護。但就地熱再生瀝青混合料的抗水損壞性能較差，耐久性不足，建議盡快進行加鋪罩面。

圖1 高速公路A下行兩路段2019年路面技術狀況檢測結果

下行K1932+000—K1942+000段的PQI、PCI、RQI、RDI、PBI、PWI分別為95.5、96.0、94.1、96.8、100和91.6，CR為0.079%，瀝青路面技術狀況指標測值較好。但該路段加鋪4 cm AC-13C罩面后已運營近4年，K1939+000—K1940+000出現了車轍和各種裂縫病害，85≤PCI<92，局部段落PCI已出現明顯衰減，局部有裂縫類病害，建議對病害嚴重段落進行微表處、薄層罩面等預防性養護，資金允許時可加鋪4～5 cm AC-13或SMA-13等罩面。

3.2 高速公路B

高速公路B上行K89+000—K105+555段、下行K72+000—K80+000段2019年瀝青路面技術狀況檢測結果見圖2。

圖2 高速公路B兩路段2019年路面技術狀況檢測結果

上行K89+000—K105+555段的PQI、PCI、RQI、RDI、PBI、PWI分別為92.3、88.9、94.1、94.7、100和87.6，CR為1.065%，其中4 km路段的PCI<85，局部段落僅為71.85，建議根據病害和路況技術指標分段落進行養護處治；K94+000—K105+000存在多個PCI<85的段落，且龜裂、塊裂、縱縫和橫縫較多，SRI測值較低，建議在徹底處治路面原有病害的基礎上，采用4～5 cm SBS改性瀝青AC-13或SMA-13等罩面進行處治；K89+000—K94+000段的PCI均在92以上，路面病害較少，可暫不處治。

下行K72+000—K80+000段的PQI、PCI、RQI、RDI、PBI、PWI分別為92.6、88.3、95.0、96.1、100和88.1，CR為0.289%，PCI多為85～90，其余各項指標較好，建議進行微表處、薄層罩面等預防性養護。

3.3 高速公路C

高速公路C下行K2149+000—K2167+000段2019年瀝青路面技術狀況檢測結果見圖3。

圖3 高速公路C下行K2149+000—K2167+000段2019年路面技術狀況檢測結果

該路段在2018—2019年采用4 cm改性瀝青AC-13C罩面進行了養護，PQI、PCI、RQI、RDI、PBI、PWI分別為97.1、99.0、95.4、96.2、100和94.1，CR為0.322%，路用性能尚可，且病害較少，尚未達到瀝青路面養護條件，可暫不進行預防性養護，可根據其衰減情況確定后續處治時機和措施。

4 結語

裂縫病害是路面各類病害初期的最早征兆，可用于輔助選取瀝青路面預防性養護方案，對裂縫病害進行分類后采用一定量化指標表示，可作為預防性養護觸發指標。瀝青路面養護決策可將RQI、RDI、PSSI和抗滑性能作為檢驗指標，PQI和PCI作為判斷指標(往往僅以PCI作為控制指標)。另外，在數據資料允許的條件下，可考慮加入CR和衰減速率指標。SRI或PWI、RQI、RDI和CR以公里為評價單元時往往難以選取合理的養護措施，建議除以1 km為評價單元外，以10 m為評價段落，篩選相對連續的段落合理選取瀝青路面養護維修措施。針對典型路段路面技術狀況檢測數據的不同，采用上述瀝青路面預防性養護決策指標體系可提出較合理的瀝青路面維修養護建議。