阜錦高速公路路面技術(shù)狀況分析及養(yǎng)護維修方案

趙東升

(遼寧省交通科學研究院有限責任公司 沈陽市 110015)

0 引言

為了保持阜錦高速公路良好的通行質(zhì)量，在充分分析歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過對歷年路面質(zhì)量情況及衰減趨勢的分析，以及結(jié)合本路線使用年限、路面技術(shù)狀況、養(yǎng)護歷史、路面現(xiàn)狀、交通量、鉆芯取樣及室內(nèi)試驗分析等方面的綜合評價，制訂出合理的養(yǎng)護維修方案。具體工作流程如圖1。

圖1 工作流程圖

以路面管理系統(tǒng)歷年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)計分析各路段路面各指標數(shù)據(jù)，根據(jù)GM模型的路面性能預(yù)估方法，建立了不同交通量、氣候分區(qū)條件下路面各項性能指標隨使用年限衰減曲線，結(jié)合路面現(xiàn)場勘察、取芯及室內(nèi)試驗分析，針對各路線制定合理的養(yǎng)護方案。

1 路況評價

1.1 總體概況

阜錦高速公路起點樁號為K1+000，終點樁號為K119+800，共計118.8km，通過對檢測數(shù)據(jù)各指標的綜合分析，阜錦高速公路路面使用性能指數(shù)PQI公里評定值處于79.9～95.2之間，全線平均值為89.4，評定等級為良，其中PCI和RDI得分分別為86.0和85.8，評定等級為良，其他路面分項評價指標(SRI、RQI)得分均在90以上，評定等級為優(yōu)。各分項指標統(tǒng)計如圖2所示。

圖2 阜錦高速公路路面各指標評價結(jié)果圖

1.2 分項指標概況

路面損壞狀況指數(shù)PCI處于62.4～96.8之間，平均值為86.0，評定為良等級，中及其以下的路段占本檢測路線全長的20.6%。

路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI處于77.1～95.6之間，平均值為92.6，評定為優(yōu)等級，中及其以下的路段占本檢測路線全長的0.4%。

路面車轍深度指數(shù)RDI處于73.5～95.3之間，平均值為85.8，評定為良等級，中及其以下的路段占本檢測路線全長的11.5%。

路面抗滑性能指數(shù)SRI處于84.4～99.0之間，平均值為94.1，評定為優(yōu)等級，中及其以下的路段占本檢測路線全長的0.00%。

2 交通量組成

阜錦高速公路2016至2019年交通量情況如表1、表2，其設(shè)計時速100km/h，經(jīng)計算得2019年實際條件下的最大小時交通量935輛/h，實際通行能力2075輛/h，交通流狀態(tài)V/C為0.45，對應(yīng)服務(wù)水平等級為二級；年平均日交通量AADT為13174輛/d，混合交通量為6643輛/d，大客車及中型以上各種貨車日交通量為718輛/(d·車道)，交通等級屬于中度等級交通量(600～1500輛/(d·車道))。

表1 交通量組成

表2 交通量計算結(jié)果

通過數(shù)據(jù)對比分析，2019年阜錦高速公路交通組成及交通特性較2018年交通量有所變化，AADT較2018年減少2490輛/d，混合交通量較2018年減少2037輛/d，大客車及中型以上各種貨車減少50輛/d·車道，阜錦高速公路交通量總體呈現(xiàn)下降趨勢，拖掛車所占比例較高，會對行駛車輛形成一定影響，增加行車間距，交通流處于接近自由流范圍，車輛之間干擾較小，駕駛員選擇速度的自由度受到限制的程度較嚴重，存在擁擠感，從幾年數(shù)據(jù)來看，預(yù)計阜錦高速公路交通量在2020年不會有較大變化，交通流基本穩(wěn)定，交通狀況會維持現(xiàn)狀不變。

3 養(yǎng)護時機分析

3.1 衰減趨勢分析

根據(jù)瀝青路面使用性能衰變規(guī)律，在綜合考慮路面通車年份、養(yǎng)護歷史、交通量組成、原有路面結(jié)構(gòu)形式及阜錦高速公路所處的氣候分區(qū)等條件下，對歷年數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析后，建立了路面性能指標隨使用年限衰減曲線。

由于阜錦高速公路在2014～2016年都進行了養(yǎng)護維修，各指標評分均有所提升，所以預(yù)測模型采用了2016年至2019年的檢測數(shù)據(jù)進行分析。

3.2 養(yǎng)護年份

根據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTG 5142-2019)的要求，高速公路PQI低于90應(yīng)合理安排養(yǎng)護計劃，并采取綜合養(yǎng)護措施。對瀝青路面使用性能指數(shù)PQI及其分項指標均評價為優(yōu)、良的路段，可進行日常養(yǎng)護、預(yù)防養(yǎng)護或修復(fù)養(yǎng)護；對任一分項指標評價為中及中以下的路段，應(yīng)安排修復(fù)養(yǎng)護。

阜錦高速公路2019年路面使用性能指數(shù)PQI為89.4，路面破損指數(shù)PCI為86.0，另外對圖3中的衰減趨勢預(yù)估值來看，在2020年P(guān)QI預(yù)計衰減到88.3左右。根據(jù)規(guī)范要求及衰減趨勢來看，建議在2020年對阜錦高速公路進行修復(fù)養(yǎng)護，以維持較高的路面使用性能。

圖3 阜錦高速公路使用性能衰減趨勢圖

4 主要病害分析

從上述路面質(zhì)量指標的分析，阜錦高速公路通車至今已經(jīng)達到18年，龜裂及橫縱向裂縫較多，導(dǎo)致路段破損率較大，并且由于重載車輛的作用導(dǎo)致部分路段車轍較嚴重。從圖4可見阜錦高速公路PCI衰減趨勢，PCI從2016年至今呈規(guī)律性衰減，2019年行車道PCI評定等級為中及其以下的有49km·車道，占全部行車道里程的20.6%,行車道RDI評定等級為中及其以下的有27km·車道，占全部行車道里程的11.3%，應(yīng)進行養(yǎng)護維修。

圖4 阜錦高速公路PCI衰減趨勢圖

4.1 外觀及芯樣分析

針對上述問題，對存在問題的路段進行了取芯分析，通過對路面破損病害位置芯樣外觀分析，裂縫大多貫穿整個面層，部分芯樣層間黏結(jié)較差，芯樣完整性不好，部分于輪跡帶處重度龜裂位置的芯樣碎裂，無法完整取出。

4.2 室內(nèi)試驗分析

本方案對阜錦高速公路路面進行取芯，提取瀝青混合料中的瀝青，進行三大指標(針入度、延度、軟化點)試驗，分析瀝青的老化程度。為了反映阜錦高速公路路面芯樣回收瀝青的老化程度，將阜錦高速公路與同年通車的盤海營高速公路對比，阜錦高速公路交通量AADT較大，與盤海營相當，但其瀝青老化程度更為嚴重，其針入度僅為25(0.1mm)，延度為13cm，塑性較差，抗裂能力衰減嚴重。若不及時進行維修處理，隨著年份增加，瀝青進一步老化，加劇路面破損，嚴重影響路面使用性能。

5 養(yǎng)護方案

阜錦高速公路自2002年通車以來，到2020年通車時間達到18年，達到路面使用壽命末期。根據(jù)路面使用性能衰變規(guī)律理論，路面各指標將呈現(xiàn)加速衰減趨勢，為了維持現(xiàn)有路面狀況水平，建議對阜錦高速公路修復(fù)養(yǎng)護，具體方案如下：

推薦方案1：2020年對于破損處于中及其以下的路段進行銑刨重鋪三層，對于優(yōu)和良的路段銑刨重鋪一層，其中銑刨重鋪三層98km·車道，銑刨重鋪一層283.6km·車道，方案估價為22946萬元。

推薦方案2：2020年對橋面和破損處于中及其以下的路段進行銑刨重鋪三層，為98km·車道，方案估價為10617萬元。

如果項目資金允許的情況下，建議2020年采用推薦方案1對阜錦高速公路路面進行維修，根據(jù)驗收標準及以往此方案維修效果，預(yù)計維修后當年路面使用性能能達到96分左右，通過預(yù)測預(yù)計未來5年左右路面質(zhì)量狀況會維持較高的使用水平。阜錦高速公路路面維修后使用性能衰減預(yù)測趨勢如圖5。

圖5 阜錦高速公路路面使用性能衰減趨勢圖

6 結(jié)論與體會

銑刨重鋪施工工藝在遼寧省已使用多年，在丹莊等多條高速公路中使用過，對于阜錦高速公路這種路面嚴重的質(zhì)量缺陷，為消除質(zhì)量隱患，必須用銑刨機銑刨坑槽、裂塊、松散及擁包等病害后采用熱拌瀝青混合料進行修復(fù)，確保路面結(jié)構(gòu)完整，承載力滿足要求。經(jīng)過幾年經(jīng)驗得出，本方案基本可以解決如下問題：

(1)使路面各種病害得到較好的整治，改善路用性能，延長使用壽命。

(2)使路面抗滑性能得到徹底改善。

(3)減少車輛行駛過程中胎噪。

(4)改善路表排水。

對于本方案及施工工藝，仍有很多不足及研究空間，應(yīng)綜合考慮遼寧省氣候特點、地理位置條件、季凍區(qū)適用范圍、瀝青路面層間粘結(jié)材料及廢料再利用等方面進一步深化研究，開發(fā)出更經(jīng)濟適用的維修方案，可以在使用最少資源的基礎(chǔ)上，極大程度地提高公路使用性能。