高速公路路面預防性養(yǎng)護施工技術

張彩文

（保利長大工程有限公司，廣州 510660）

1 引言

經(jīng)濟的高速發(fā)展促使公路里程不斷增加，為了提高高速公路的路面承載能力，并延長其使用壽命，我國將以公路路面建設為主的施工方針轉變?yōu)橐灶A防性養(yǎng)護公路路面為主的施工建設方針[1-2]。但是，相對于國外較為全面和完善的公路路面養(yǎng)護研究，我國高速公路路面預防性養(yǎng)護施工研究還處于起步階段，管理方案和項目落實在一定程度上會受到主觀人為因素的影響，施工方案缺乏科學性和系統(tǒng)性[3]。由此，為了提高我國高速公路路面預防性養(yǎng)護能力，為公路施工人員和管理人員提供切實有效的養(yǎng)護決策方案，需要構建科學化、系統(tǒng)化且操作便捷的公路路面養(yǎng)護體系。目前，我國高速公路路面大多為瀝青路面，在外界自然環(huán)境的影響和車輛行駛過程中產(chǎn)生的負荷會對瀝青路面造成不同程度的裂縫，導致瀝青路面的使用性能大幅下降。為了延長高速公路瀝青路面的使用壽命和提高其使用性能，需要制訂科學合理的養(yǎng)護方案，對其進行高效維護。因此，本文對高速公路路面預防性養(yǎng)護施工技術進行研究，以期為高速公路路面維護提供支撐。

2 高速公路路面養(yǎng)護存在的困難

2.1 路面缺陷判定指標不明晰

高速公路的瀝青路面發(fā)生裂縫缺陷時具有一定的隱蔽性，所以在公路路面缺陷指標采集階段不易被提取，因此，需要通過確切的路面缺陷判定指標對高速公路瀝青路面情況進行分析，及時發(fā)現(xiàn)路面病害，根據(jù)病害特點實施具體維護措施。但是，我國現(xiàn)行的高速公路路面重建和維修指標采用的是路面狀況指數(shù)PCI，其中包括變形、松散、裂縫等路面損壞病害[4]，在特定環(huán)境下可以有效分析高速公路路面損毀狀況。但是由于PCI僅能表達路面損毀狀況指數(shù)，其不能有效反映具體病害位置，同時也無法判斷路面病害的成因，不能根據(jù)具體松散、裂縫等病害特征制訂方案措施。

2.2 路面最佳維護時間不確定

高速公路路面維修存在一個最佳的養(yǎng)護時間，在此階段進行維修可以更好地提升高速公路的路面使用性能，強化維修效果。但是，利用當前的方法對高速公路路面維修時間進行設定時，由于缺少閾值，無法得到最佳的維修時間，對路面的預防性養(yǎng)護造成一定的影響。

2.3 路面養(yǎng)護措施方案不科學

我國高速公路路面養(yǎng)護措施是按照1991年SHRP計劃中SPS-3的路面預防性措施落實的。隨著信息技術的不斷更新和維修方式的創(chuàng)新升級，SPS-3措施內(nèi)容已經(jīng)無法滿足當前的高速公路路面養(yǎng)護措施，繼續(xù)沿用之前的方法會對路面的養(yǎng)護造成一定的影響，導致預防性養(yǎng)護技術無法發(fā)揮最大效能。

3 路況判斷標準

高速公路路面由于經(jīng)受自然環(huán)境和車輛負荷的影響會對路面造成一定的裂縫、松散等情況，在病害較為輕微時可以通過路面預防性養(yǎng)護技術修復路面損傷，延長公路的使用壽命，確保高速公路路面在后續(xù)的應用中保持良好的性能。通過路況判斷可以提高養(yǎng)護措施的準確性，對存在病害的位置進行精準維護，因此，高速公路路面結構強度的判定是預防性養(yǎng)護的基礎，只有路面強度達到一定的數(shù)值范圍內(nèi)才可以進行預防性養(yǎng)護，否則在數(shù)值較高或者較低的路面進行維修時，容易造成路面結構的破壞，給高速公路造成不可挽回的影響。在路面預防性養(yǎng)護技術實際操作過程中，需要獲取路面結構強度系數(shù)，根據(jù)路面的強度系數(shù)制定維修基準。路面預防性養(yǎng)護技術要求路面結構強度指數(shù)PSSI滿足要求，才可以進行路面維護，具體標準如表1所示。滿足規(guī)定，才適合預防性養(yǎng)護。

表1 高速公路路面結構強度指數(shù)標準

4 預防性養(yǎng)護時機閾值

為了確定路面最佳維護時間，提高路面維護效率，利用閾值的方式設定預防性養(yǎng)護路況標準。根據(jù)已有的車輛行駛記錄對措施進行調(diào)整，選擇最合適的維護時間。同時，由于高速公路路面具有全壽命周期的特點，每一個階段都存在不同的路況特征，因此，需要選擇最優(yōu)的維護時間，再結合各個路況特點，具體分析階段性的養(yǎng)護措施方法。在降低預防性養(yǎng)護措施方案成本前提下[5]，能夠有效落實維護措施。

在確定高速公路路面預防性養(yǎng)護措施最佳時間時，可以利用閾值極限法對路面使用性能進行判斷，從而完成最佳時間的選擇。對高速公路路面狀況進行閾值指標設定，將維護閾值分為大修的必要閾值和預防性養(yǎng)護閾值。通過對路段路面的實際檢測或預測得到不同的路面結構強度變化曲線，根據(jù)曲線的變化趨勢完成路面使用性能的研判。根據(jù)具體的路面性能標準判定其處于的閾值范圍，以閾值結果為依據(jù)，在有效的時間段內(nèi)采取不同的維護措施，具體判別行為如圖1所示。

圖1 路面預防性養(yǎng)護作用示意圖

5 基于路面使用性能衰變規(guī)律的路面養(yǎng)護措施方案

高速公路的預防性養(yǎng)護技術研究在我國的起步時間較晚，高速公路的建設者們對其認知主要來源于外國的研究成果，這就造成了國內(nèi)的高速公路路面預防性養(yǎng)護能力和水平較低。如果沿用國外的高速公路預防性養(yǎng)護實施方案，會出現(xiàn)與我國的實際國情不符等情況，造成高速公路路面或結構產(chǎn)生差異性的改變，影響我國的路面養(yǎng)護效果。因此，需要根據(jù)我國高速公路路面的實際缺陷情況，分析具體病害問題，制訂切實有效的路面養(yǎng)護措施方案。在路面養(yǎng)護研究中發(fā)現(xiàn)，可以利用高速公路的路面使用性能衰變規(guī)律，設定路面預防性養(yǎng)護方案。通過分析路面的使用性能變化幅度，獲取路面的實際承載能力[6]，當路面的使用性能下降，則表明路面出現(xiàn)了不同程度的病害，需要及時進行處理和維護。在實際應用過程中，科學的路面養(yǎng)護措施具有操作便捷，路面路況信息采集方式靈活等特點，可以更好地幫助高速公路路面維護人員進行路面預測性養(yǎng)護。通過閾值極限法得到最佳高速公路路面養(yǎng)護時間后，制訂預防性養(yǎng)護方案，具體制訂流程如圖2所示。

圖2 預防性養(yǎng)護方案制訂流程圖

6 高速公路路面預防性養(yǎng)護施工案例

為了測試高速公路路面預防性養(yǎng)護施工技術的整體有效性，選擇某省道S214作為測試對象，其路面結構強度指數(shù)為二級，隨機在高速公路路面選擇4個存在路面病害的路段，測試路面的路面損壞狀況指數(shù)PCI、行駛質(zhì)量指數(shù)RQI和板底脫空率，具體檢測結果如表2所示。

表2 路況檢測結果

根據(jù)省道S214路況檢測結果，利用本文方法、模糊綜合評價法和規(guī)范法對省道S214路段進行養(yǎng)護決策，3種方法的決策結果如表3所示。

表3 路段不同方法的決策結果

根據(jù)表3可知，本文方法的不同路段決策結果較為準確，可以對4組路段進行有效判別，為高速公路路面養(yǎng)護施工管理人員提供準確的決策方案。根據(jù)結果可知，省道S214路面的Ⅰ號路段和Ⅱ號路段可以進行預防性養(yǎng)護。

7 結語

我國疆域遼闊，氣候地質(zhì)情況繁多復雜，高速公路路面預防性養(yǎng)護施工技術有利于促進我國高速公路的發(fā)展進程。但是，由于研究時間和研究范圍有限，本文的研究僅對省道S214路況進行分析，樣本數(shù)量較少，未能對我國所有路段的路況進行長期的數(shù)據(jù)采集。因此，今后的研究可針對不同的區(qū)域提出相應的預防性養(yǎng)護指標，用以滿足我國高速公路路面養(yǎng)護指標決策的需要。