公路舊路基狀態檢評的規范要求及啟示

張海立

公路升級改造工程以及公路養護均需要對舊路基狀態進行檢測和評估(簡稱檢評)。對于公路升級改造工程而言,舊路基狀態檢評能夠確定現役公路路基的技術狀況,為確定經濟、合理的路基加固措施或公路拓寬方案提供依據;對于公路養護而言,舊路基狀態檢評有助于發現路基病害及潛在病害,指導公路養護生產。隨著近年來高等級公路升級改造項目的增多,以及公路里程養護生產任務的日益繁重,舊路基狀態檢評工作愈發重要。

本文基于對路基狀態檢評相關規范要求的分析,總結提出當前路基狀態檢評技術的關鍵問題,進而對這些關鍵問題進行探討,以期為提高舊路基狀態檢評的科學性和規范性提供參考依據。

1 舊路基狀態評估的規范要求

1)公路養護領域。早在1995年初,交通部便出臺了JTJ 075-94公路養護質量檢測評定標準[1]。該標準適用于設有道班養護的一般公路和混合交通的一級、二級汽車專用公路。評估內容分為3類,第一類為路肩不整潔、路肩不整齊、水溝淤塞;第二類為邊坡坍塌;第三類為構造物損壞。評估方法采用逐項扣分并累加計分,每項存在最高扣分值,其中第一類最高扣分值最高。

到了2003年,出臺了《高速公路養護質量檢評方法》(試行)[2]。評估內容為6項,即路肩和邊溝不潔、路肩損壞、邊坡坍塌水毀沖溝、路基構造物損壞路緣石缺損、路基整體沉降、排水系統淤塞。評估方法采用逐項打分后取平均值,各項的最高得分值一致。

到了2007年,在上述試行方法的基礎上,出臺了JTG H20-2007公路技術狀況評定標準[3]。該標準統一了高速公路和普通公路技術狀況的評定方法,評估內容細化為8項,即路肩邊坡不潔、路肩損壞、邊坡坍塌、水毀沖溝、路基構造物損壞、路緣石缺損、路基沉降、排水系統淤塞。評估方法也做了較大的改進,通過引進權重參數反映不同類型損壞的影響程度。

不同時期,評估指標類型逐步細化,指標影響程度差異也逐漸明確,規范適用范圍最終定位為各類公路。不過,除了試行方法指出采用丈量法進行檢測外,其他兩個均未規定或建議檢測方法。此外,在指標分析中,偏重于指標的空間屬性,如以沉降的范圍長度確定沉降的嚴重程度,未對沉降量大小進行區分考慮。

2)公路升級改造領域。舊路基狀況評價方法與標準是2004年出臺的JTG D30-2004公路路基設計規范[4]新增加的內容(相比1995年版的規范),同時增加的相關內容還有高速公路路基拓寬改建、二級及二級以下公路路基拓寬改建的設計技術要求。

根據規范要求,評價內容包括路基高程、路基填料、路基土平均稠度和路基所處的水文狀態、路基邊坡的穩定狀態、各種防護排水措施的有效性及改進措施、路基病害等,對于軟土地區的路堤還需要評價軟土地基固結度、固結系數、壓縮變形發展規律和抗剪強度增長規律、新老路基差異沉降、新路基對舊路基穩定性和沉降的影響。

與公路養護領域的路基狀態檢評方法相比,公路升級改造領域的檢評項目類別更多,需要采用的檢測手段更為豐富,某種程度上可以認為公路升級改造領域的路基檢評工作的規范要求更為細致。不過,公路升級改造領域的評價為分項評價,未說明如何對公路舊路基狀況進行整體評價。當需要考慮公路改造資金的分配時,有必要了解不同區段路基狀態的整體情況,因此應加強公路升級改造領域的整體評價方法研究。

2 舊路基檢評的若干關鍵問題

1)檢評指標的確定。有必要圍繞某個主題選取相應的指標,使得各個指標的意義更為明確、集中。

從路基的支撐功能看,路基穩定性是路基狀態的主要方面,影響因素包括內部因素和外部環境因素,其中內部因素主要為路基填料和路基壓實情況,外部環境因素包括行車荷載、水文氣象環境等。路基檢評指標可從這幾個因素中選取,做到以較少的因素集中反映路基的技術(或功能)狀態。

2)檢評方法的選取和改進。根據規范要求,養護領域的路基狀態檢測方法主要通過丈量,升級改造領域的檢測方法包括勘探試驗、原位測試、物理力學實驗等方法。從這些方法可以看出,不同領域路基狀態檢測的工作深入程度要求不同。這一差異與不同領域檢評目標的差異有關,因為公路路基養護的主要目的是發現并整治路基病害,主要為了解路基現狀,而公路升級改造,特別是拓寬工程,不僅需要了解現狀,還需要預測其狀態演變趨勢,這便要求獲取多方面的路基狀態信息。不過,這并不意味著公路養護不需要預測路基狀態演變趨勢。實際上,如果能夠掌握舊路基現在病害的演變趨勢及潛在病害,將有助于采用預防措施,避免病害的擴大或消除潛在病害的威脅。

在工作環境和條件方面,舊路基狀態檢評與新路基的差別較大。進一步說,舊路基狀態檢評工作的約束條件更多,比如需要考慮維持行車,需要盡量減小對路基覆蓋層的破壞。因此,舊路基檢測技術傾向于采用無損、快速的方法。從這個角度看,物探方法將是舊路基檢測較有前途的方法。當前的一些研究和實踐工作也在積極地探討物探方法在舊路基檢測中的應用[5]。

3)檢評模型的建立。公路養護領域的規范中,路基狀態評估一般采用打分法,其模型可稱為因素疊加模型。這類模型方法便于操作,不足的是它默認各因素對目標的影響是線性的,因素是相互獨立的。實際上,路基狀態影響因素往往相互影響,呈現非線性的關系,因此有必要發展非線性的路基狀態評估模型。

此外,當前的模型中也存在一些需要改進的地方,比如指標值的確定不能考慮不同指標嚴重程度對路基狀態影響的差異。

評估模型的目標值應該是路基的功能值。我們可以根據評估結果區分不同區段公路路基的狀態,還可根據狀態計算值直觀地了解路基狀態,比如路基處于功能喪失、劣化、良好或優秀的狀態。

3 結語

1)檢評指標的確定中,應圍繞路基的功能要求,使得指標能夠體現路基功能的主要影響因素,此外應盡量以較少的因素,集中反映路基的技術(或功能)狀態;2)檢評方法的選取和改進中,應使方法能夠用于分析路基現狀和演變趨勢,并盡量采用無損、快速的檢測方法,以滿足舊路基維持行車的要求及減少對路基覆蓋層的破壞;3)評估模型的建立中,可考慮發展非線性評估模型,并考慮不同指標對路基狀態的影響差異,此外評估模型的目標值應反映路基的功能狀態,使得能夠直觀地通過評估結果了解路基的狀態優劣。

[1] JTJ 075-94,公路養護質量檢測評定標準[S].

[2] 中華人民共和國交通部.高速公路養護質量檢評方法(試行)[Z].2003.

[3] JTG H20-2007,公路技術狀況評定標準[S].

[4] JTG D30-2004,公路路基設計規范[S].

[5] 梁春淼.公路路基檢測技術問題的探究[J].建材與裝飾,2007(3):162-164.