高速公路瀝青路面檢測周期探討

高建國

（河北省高速公路管理局，河北 石家莊 050031）

0 引言

我國的高速公路事業飛速發展，高速公路里程的急劇增加，使高速公路路面檢測與養護問題顯得越來越重要，可以預計今后一個時期，我國高速公路將由建設為主，轉為建設與養護并舉，并逐步以養護為主。道路檢測是進行道路養護決策的依據，對于維持良好道路使用性能、提高道路服務水平、延長道路壽命、保障車輛通行安全具有重要作用。

道路檢測內容一般包括［1，2］：路面破損狀況、路面結構強度、路面平整度、路面抗滑能力、抗滲能力等，根據相關規范規定，高速公路和一、二級公路，破損狀況和平整度每年必須進行一次調查，強度和抗滑能力可每兩年進行一次調查，因此高速公路路面檢測也一般采用定周期檢測。

相關研究均已證實，道路使用壽命是有期限的，而且隨著使用時間和軸載作用次數的增加，其使用性能將明顯下降，而且下降速率增加，這也意味著各種道路病害發生的頻率和概率明顯增加，因此，定周期檢測并未考慮路面性能隨機性的變化趨勢，與路面性能變化規律不一致。

1 路面性能變化規律

路面在使用過程中，隨著時間的推移，在荷載和環境因素的影響作用下，路面狀況不斷惡化，使用性能逐漸下降。由于環境因素的復雜性和路面結構本身的差異導致路面使用性能的衰變會出現多種模式［3-7］（見圖1）。

圖1 路面性能衰變曲線

圖中4條曲線代表4種不同的損壞類型，它們的共同特點是：隨著使用時間或荷載作用次數的增加，使用性能呈下降趨勢，即路況在不斷惡化，所能提供的服務能力日益衰減，只是曲線反映的衰變過程有快有慢。

對于路面性能衰變規律的研究可追溯至AASHO試驗，為此許多國家和地區建立了各自的路面性能衰變方程［8，9］。

1.1 WASHINGTON州模型

美國華盛頓州的路面管理系統將平整度和路面損壞狀況綜合成一個評價表R，以R作為使用性能變量，綜合13年的觀測資料，對柔性路面的養護和改建對策提出了綜合使用性能指標R的預估模型。

式中，y為路齡。

1.2 北京模型

北京地區選用路況指數PCI、行駛質量指數RQI和結構性能（以路表彎沉和現有交通量共同表征）作為路面使用性能變量，使用性能影響變量選用路面使用年數，建立的預測模型如下：

式中：y——路齡；

a，b，d，m——參數。

1.3 目前較常用的衰變方程形式

基于對國內外各種模型的大量研究，孫立軍等人提出了如下衰變方程，下式為目前較常用的確定型路面性能衰變模型，式中α、β是兩個大于零的回歸參數，α的大小代表了路面使用壽命的長短，β決定了曲線的形狀，它們的數值可由觀測數據回歸而得。

式中：PPI——使用性能指數（PCI、RQI等）；

PPI0——初始使用性能指數；

t——路齡；

α，β——模型參數。

2 現有的周期檢測方法

大量研究結果表明我國的檢測周期均以定周期為主，常用的檢測頻率主要有以下幾種。

2.1 潘玉利推薦頻率

交通部公路科學研究院潘玉利根據國外公路檢測經驗，提出了高速公路各指標檢測大致周期（見表1）。

表1 潘玉利關于檢測周期的建議值

2.2 喬立群、馬震、郭楣等推薦頻率

黑龍江勘察設計院喬立群、馬震、郭楣等提出了適宜于高速公路瀝青路面預防性養護的檢測頻率（見表2）。

表2 喬立群關于檢測周期的建議值

2.3 《高速公路瀝青路面養護技術規范》頻率建議值

《高速公路瀝青路面養護技術規范》給出了路面使用性能檢測頻率建議值（見表3）。

表3 路面性能調查頻率

3 定周期檢測的缺陷與周期優化方案

路面在使用過程中，隨著時間的推移，在荷載和環境因素的影響作用下，路面狀況不斷惡化，而且隨著使用時間和軸載作用次數的增加，其使用性能將明顯下降，而且下降速率增加，這也意味著各種道路病害發生的頻率和概率明顯增加（如圖2所示）。若此時將ΔT作為道路檢測的周期，則相同的檢測周期ΔT內，路面狀況變化ΔPQI1遠小于ΔPQI2。在不同的檢測的時間點T1和T2，路面狀況PQI1，PQI2相差很大。

圖2 定周期檢測示意圖

由此可見常規的定周期檢測方案與路面性能變化并不一致，導致以下情況發生：

a）通車初期路面狀況良好狀態下，檢測過于頻繁造成人力和經費的浪費；

b）道路壽命中后期路面狀況惡化迅速狀態下，檢測頻率又過于稀疏造成不能及時養護而形成安全隱患，影響道路壽命。

因此，最優檢測時機的確定應克服定周期檢測的弊端，在對路面使用性能參數及規律進行充分調查和深入分析的基礎上，選擇合適的路面性能衰變方程，根據道路所處的環境，路面結構等標定方程的參數。根據規范確定指標需檢測的最低限值，加之影響路面性能的因素的變異性，路面檢測應加入可靠性的概念，某指標需檢測的閾值視該道路的可靠性大小而定，但需大于規范規定的最低限值。某指標值低于該閾值的時間點即為最優檢測時機，具體流程見圖3。因此基于路面性能變化規律和可靠性理論的道路檢測時機，保證了道路檢測與路面性能變化規律的一致性，從而在節省檢測費用的同時，更有效、更及時、更準確的對路面使用狀況進行檢測，從而為高速公路養護提供可靠的依據。

圖3 檢測周期優化流程圖

4 結語

由于道路所處環境的多變性必然引起路面使用性能變化的復雜性，加之時間的推移、荷載的作用其使用性能會明顯下降，而且下降速率增加。而常規的定周期檢測并未充分考慮路面性能變化規律，易導致道路通車初期路況優良時檢測頻率過于頻繁增加檢測費用，而后期路況較差時路面檢測頻率又過于稀疏使路面不能及時養護，影響道路壽命。為了更有效、更及時、更準確的對路面使用狀況進行檢測，須在對路面使用性能參數及規律進行充分調查和深入分析的基礎上，尋找能使道路檢測與路面性能變化規律相一致最優的檢測時機。

［1］謝濤，邱延峻，蔣澤中.路面使用性能參數的統計特性研究［J］.四川建筑科學研究，2004，30（3）：133-135.

［2］曾峰.瀝青路面預防性養護決策方法的研究與技術應用［D］.哈爾濱：哈爾濱工業大學，2009.

［3］韓海紅.瀝青路面加鋪層可靠性分析與評估方法研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業大學，2006.

［4］宋丹丹.基于路面管理系統的路面服務能力指標和預測模式的建立［D］.上海：同濟大學，2008.

［5］彭海林.基于水泥混凝土路面使用性能指標的預防性養護時機研究［D］.長沙：湖南大學，2008 .

［6］王國曉，安景峰，陳榮生.灰色理論在路面使用性能預測中的應用［J］.公路交通科技，2002，19（3）：16-19.

［7］葉筠，陳長，孫立軍.基于參數自適應方法的路面性能衰變方程研究［J］.上海公路，2008，（4）：21-25.

［8］胡昌斌，邱欣，索智.高速公路瀝青混凝土路面使用性能參數概率分布特性統計分析［J］.公路.2004，（3）：24-29.

［9］胡昌斌，王奎華，謝康和.沈大高速公路路面使用性能養護綜合評價模型的研究［J］.公路.2002，（3）：1-7.