排水瀝青路面抗滑性能分析與評價*

官志桃，張 權，胡茂密，孔 林

（重慶交通大學 土木工程學院，重慶 400074）

截至2019 年底，中國高速公路里程達14.96 萬公里，位居世界第一[1]。隨著“汽車化時代”的到來，我國道路交通安全形勢日益嚴峻，2018 年道路交通事故統計年報顯示：發生在雨天的交通事故有24592 起，造成6419 人死亡，26577 人受傷，直接財產損失達1.78 億元[2]。面對令人痛心的人員傷亡和財產損失，由降雨天氣引發的交通安全問題越來越被人們所重視，在路面設計中對路面抗滑性能提出了更高的要求。

1 瀝青路面抗滑性能測試方法

車輛在瀝青路面上行駛時，當駕駛員采取制動措施，車輪與瀝青路面之間所產生的力稱為抗滑力。抗滑力對保證車輛在路面上安全行駛能起到很大作用。目前，我國所采取的瀝青路面關于抗滑能力評價的指標主要包含SFC、MTD 及BPN 這三項指標。瀝青路面的抗滑性依據不同的檢測原理，對其檢測方法作以下劃分：

1.1 制動距離測試法

采用一輛四輪小客車或者輕型貨車，在瀝青路面上按照擬定的車速行駛，通過采取制動措施，使得車輛的四個輪子逐漸停止轉動直到完全停下，車輛在這一過程中所通行的距離，并以此來表示車輛在瀝青路面上的抗滑力，最后以制動距離SDN 表征[3]。缺點是在實際操作中很難保證車輛完全制動，加之其受環境因素影響較大，因此存在一定局限性。

1.2 橫向力系數測試法

路面橫向力系數是通過測定車輛橫向側移時所產生的阻力，進而得到路面的摩擦系數。在實際工程中通常橫向力系數是采用橫向力系數測試車來測試的[3]，該方法除了可以測得路面縱向摩擦系數，還可以反映路面側向摩擦系數，加之其測試點較多，因此采用該方法檢測具有測試結果精準、速度快、不對道路交通造成影響的特點。

1.3 能量損失法

用能量損失法進行瀝青路面抗滑性能測試，其主要的代表是擺式摩擦系數測定儀[3]，其通過擺錘末端橡膠片克服路面摩擦力所做的功大小來反映路面實際抗滑能力，該方法測試過程簡單、成本較低，但考慮到該方法受人為主觀因素的影響比較大，因此其測試結果的精度還有待進一步提高。

1.4 間接測試法

間接測試法是通過一些指標從另一個方面來表征瀝青路面的抗滑性能。常采用的間接測試法包括鋪砂法，以及激光構造深度測試法等。前者具有原理簡單、操作方便等特點，但受測試者主觀因素影響較大，鋪砂厚度也因人而異，因此所測結果準確度較差。后者則具有高精度、檢測過程簡單及不會對交通產生干擾等特點。

2 抗滑性能評價指標

隨著社會經濟的不斷提高，道路行車安全越來越被人們所重視。道路行車安全性在很大程度上和瀝青路面的抗滑性密切相關，現行瀝青路面抗滑能力評價從以下三項指標展開：擺值（BPN）、構造深度（MTD）和橫向力系數（SFC）。目前，這三項指標之間的關系還沒有明確的結論[4]，我國規范對于瀝青路面的抗滑性能評價主要考慮了MTD 和SFC，二者作為我國瀝青路面抗滑性能的主要評價指標[5]。

2.1 構造深度（MTD）

瀝青路面在其完工以后，表面會形成高低起伏的輪廓，該輪廓即為構造深度，分為粗構造和細構造。黃寶濤等[6]通過實驗探究了瀝青路表面不平整的分布特征，得出了微觀構造數值與抗滑性能二者之間存在單調的線性關系，但該研究只是從微觀方面分析了瀝青路面的抗滑性，并沒有考慮宏觀構造的影響。吳晶等[7]通過對擺式儀法和雙輪式橫向力摩擦系數測試車觀測法進行對比分析，力求回歸分析BPN 和SFC 測試結果的相關性，從而指導實際施工中兩種觀測結果的有效結合和換算。但該法在實際運用過程中對于新舊道路所測得的BPN 和SFC 存在較大差異性，因而不能被廣泛推廣運用。李志強[5]通過對實體路段進行現場檢測，得出SFC 和MTD 均可以準確評價路面抗滑性能，但是應用范圍有所差異，兩者只有在特定條件下才具有一定的相關性。

結合課題項目，現場采用鋪砂法間隔200m 測一處，測得的SMA-13 和PAC-13 路面構造深度如圖1 所示，排水路面構造深度明顯高于瀝青瑪蹄脂碎石路面，排水瀝青路面具有更好的抗滑性能。

圖1 SMA-13 與PAC-13 構造深度

2.2 橫向力系數（SFC）

SFC 作為瀝青路面抗滑能力最直觀的一種反映，同時也是瀝青路面竣工驗收的一個重要指標，對于高速公路上車輛安全行駛發揮著不可估量的作用。但隨著路面運營日期的延長路面抗滑能力不斷降低，這時如果采用最初的驗收標準會對實際路面抗滑性能作出不符合實際的評價。基于這一考慮，張理斌等[8]運用回歸分析方法對現場采集的數據進行了分析，得出隨著瀝青路面使用日期的延長，SFC 呈現出一種衰減規律。鄧星鶴[9]通過現場橫向力系數測試，得到不同類型瀝青路面SFC 和路面溫度之間的關系，并通過數據處理給出了瀝青路面SFC 相應的溫度修正公式。

結合課題項目，現場采用橫向力系數測試車以50km/h 的車速分別對PAC-13、SMA-13 和SAC-13 進行測定，每20m 測量一次，結果如圖2 所示。橫向力系數大小順序為PAC-13>SMA-13>SAC-13，可見排水瀝青路面的抗滑性能最佳。

圖2 三種路面類型橫向力系數

3 抗滑性能分析與評價

我國從上個世紀就已經開始了關于瀝青路面抗滑性的相關分析與評價，隨著學者們對于瀝青路面抗滑性能的不斷深入研究，我國逐漸形成了比較完善的瀝青路面抗滑評價指標體系。

江瑞齡等[10]通過對混合料級配、石料性能及不同季節的研究，提出了改進抗滑性能相對應的最適宜條件。但該研究僅從路面本身出發考慮，未就行車荷載及外界環境進行相應的分析。劉軍[11]通過研究指出要使得瀝青路面的眾多技術指標盡可能多的處于良好狀態，在實際的瀝青路面從設計、施工再到養護的全過程中都要避免“重建輕養”的不正確觀點。戴為民等[12]詳細比較和分析了各種類型瀝青混凝土面層的結構特點，并提出了如何合理地對瀝青混凝土抗滑表層進行設計，并就施工工藝提出技術建議。但是所做的分析和研究不太深入，還有待通過試驗路面的鋪筑使用進行驗證和改進。陳業[13]通過研究得出瀝青路面的MTD 及SFC 與路面宏觀粗糙度及材料微觀紋理相關，較好地說明了瀝青路面抗滑能力和路表微觀及宏觀構造之間存在關系。王江飛[14]的研究表明采用抗滑排水路面的必要性，該研究對于引導我國路面抗滑性能進一步發展起到了很大作用。杜雪松[15]從微觀、宏觀構造及兩種構造與車輛輪胎彼此之間的影響分析了路面的抗滑能力，研究對于道路安全性設計、評價起到了很大的作用。朱文琪等[16]采用摩擦接觸理論和有限元方法分別計算了路面不同結冰工況下的汽車制動距離，并進行現場制動試驗驗證。許斌等[17]通過結合實際工程項目，在現場模擬各種天氣情況，進行剎車試驗，對比分析排水路面和瀝青瑪蹄脂路面的行車安全性。

綜上所述，我們可以看到伴隨著對影響瀝青路面抗滑性能的因素、作用機理、模型建立與分析及現場試驗不斷深入的研究，對于瀝青路面關于抗滑性能有了更深入的認識。在我國南方地區常年高溫多雨，雨天行車極不安全，面臨著水霧、滑溜、水濺等安全隱患。如何更好地解決這一系列的雨天病害，提高雨天行車安全性是我們現階段需要不斷改進、解決的技術難點。

4 排水瀝青路面抗滑性能分析

排水瀝青路面是目前全世界一致認可的具有新型功能的路面，內部的大連通空隙能將雨天路面滲入路面結構內部的雨水排離路面。因此，排水瀝青路面可以有效地減少因行車帶來的水濺、水霧、水漂等雨天病害，有效降低雨天行車交通安全隱患。此外，由于排水瀝青路表面構造粗糙，較之SMA、AC 路面，具有優良的抗滑性能，大量數據證實：同樣的車輛在相同條件下，排水瀝青路面可以有效縮短剎車距離，極大地提升了行車安全性，減少雨天事故的發生。基于此，后續考慮在未開放交通的情況下于三種不同類型路面上進行現場剎車試驗，分別建立抗滑安全評價模型，從而比較性地對排水瀝青路面的抗滑安全性進行評價，試驗條件如表1 所示。

表1 現場剎車試驗條件

5 結束語

本文從瀝青路面抗滑性能測試方法、評價指標與研究現狀入手分析并總結，提出了一種比較全面的現場評價排水瀝青路面抗滑性能的思路，同時結合現有的研究指出，排水瀝青路面作為一種快速排水、高抗滑、抑制水霧的安全性功能路面，能有效減少雨天行車產生的水濺、水霧、水漂等病害，極大降低雨天行車交通安全事故，適宜在南方高降雨地區推廣應用。