宣大高速公路水泥混凝土路面使用性能評價

范瑛宏 彭 鵬 侯子義 閆倩倩

（1.交通運輸部公路科學研究院 北京 100088； 2.河北工業大學土木工程學院 天津 300401）

1 水泥混凝土路面評價原則及指標

1.1 評價原則

為了公路養護管理工作的順利進行，科學地評定公路技術狀況和服務水平，交通部公路科學研究院主編了相關的標準［1］，這樣可以使得公路的檢測和評定工作趨于科學化、規范化和制度化。首先，評定工作應遵循客觀、科學和高效的原則，并利用先進的檢測和評價手段，以保證檢測和評價結果準確可靠。其次，各級交通主管部門及公路管理機構，應加強對評定工作的監督，同時積極完善相關的規章制度。然后根據評定的結果，制定養護方案，積極實施預防性養護。并且在進行檢測和評定的過程中，還應遵守國家和行業的其他標準及規范。

1.2 評價指標

隨著科學技術的發展和路面檢測技術的提高，各國制定的路面檢測方法及評價標準的不同，選取的評價指標和建立的評價模型也各不相同。

在我國的規范中，水泥混凝土路面的使用性能指數（PQI）包括路面損壞狀況指數（PCI）、路面行駛質量指數（RQI）、路面抗滑性能指數（SRI）、路面結構強度指數（PSSI）4個指標。各個指標的值域為0～100，某項指標的值越大，則說明路面該項性能越好。

2 路面使用性能的評價方法

目前，我國對路面使用性能的評價方法為多指標和綜合評價指標相結合的方法，主要有4類，分別為：基于回歸模型法的評價方法（如PSI，PQI，MCI和我國的PQI）、基于系統分析法的路面評價方法（如層次分析法、模糊數學）、基于灰色理論的評價方法以及集對分析、神經網絡、遺傳算法等［2］。

在我國的規范中，對于水泥混凝土路面使用性能評價包括PCI，RQI，SRI 3項技術指標，分別乘以權重進行求和，按下式計算：

式中：wPCI，wRQI，wSRI分別為PCI，RQI，SRI的權重值。

PQI的值域為0～100，且其值越大越好。根據PQI值及各分項指標評定路面的等級見表1。

表1 路面狀況評定標準

3 宣大高速公路工程實例分析

本文結合宣大（宣化－大同）高速公路改建項目，采用相關方法，分別計算得出路面損壞狀況指數、路面行駛質量指數和路面抗滑性能指數和路面結構強度指數，確定了宣大高速公路使用性能水平，并有針對性地提出了養護維修的方法。

3.1 路面使用性能調查

（1）進行路面損壞狀況的調查。本次調查采

用人工方法對重載方向進行調查，對所有的行車 道進行損壞類型和嚴重程度的實地調查，見表2。

表2 路面損壞狀況調查數據

在本次路面損壞狀況調查中，沒有發現明顯的填縫料損壞、拱起和修補的病害，故未在表中列出。

根據公式計算：

式中：各符號含義見規范［1］，分別計算得出每k m的PCI值和DR值，見表2。取PCI的平均值來評價宣大公路的路面損壞狀況，PCI＝31.4＜60，DR＝59.8。根據該結果，可以確定宣大公路的路面損壞狀況非常嚴重。

（2）對宣大公路的路面平整度進行檢測。平整度的測量方法有很多，本次調查采用車載式激光平整度儀測定重載方向的平整度。激光平整度儀采集的數據為路面的相對高程值，是以100 m為計算區間長度并用IRI標準程序計算的值［3］。由于激光平整度儀采集的數據量較大，所以只將數據處理的結果列于表3。

表3 路面平整度數據表

根據公式計算：

式中：各符號含義見規范［1］，可以計算各段的RQI值列于上表中，并求得IRI＝2.412，RQI＝87.785，由此可以確定宣大公路的平整度處于良好水平。

（3）用擺式儀測定路面摩擦系數，以評定路面在潮濕狀態下的抗滑能力。為了計算SRI的值，根據已有的研究成果，將測定的擺式摩擦系數的值換算為橫向力系數SFC的值，考慮由于精度及其他因素的影響，可能會造成一定的誤差，但是這個誤差是允許的，因此，通常采用換算公式Fb＝0.959 3Fs＋5.245［4］進行換算。重載方向測定的擺式摩擦系數的數據見表4。

表4 路面擺式摩擦系數表

式中：各符號含義見規范［3］，計算得出BPN＝51.4，SFC＝48.1，SRI＝86.2，由此可以確定宣大公路的抗滑性能處于良好水平。

（4）根據公式（1）（其中對于水泥混凝土路面ωPCI＝0.5，ωRQI＝0.4，ωSRI＝0.1），計算得出宣大公路（重載方向）的路面使用性能PQI＝0.5×31.4＋0.4×87.785＋0.1×86.2＝59.434＜60，故宣大公路路面的使用性能已經處于較差的水平。根據公式計算：

（5）對宣大公路進行路面結構強度指數的評定，采用落錘式彎沉儀進行路面彎沉值的測定。以下選擇的測試路段通過數理統計原理計算得出各個測點的實測彎沉代表值，設計彎沉值為35 mm。

根據公式計算：

式中：各符號含義見規范［3］，計算得出PSSI的值，見表5。

表5 路面結構強度指數及相關數據

由表5可見，計算得出宣大高速公路的路面結構強度指數的平均值為71.97＞70，處于中等水平，因此，宣大公路的路面結構強度處于足夠的水平。

3.2 路面養護維修措施

根據宣大高速公路現有的路面使用性能指數PQI的值，對于較嚴重的路面（重載方向）需進行路面的大中修或加鋪或改建，而對輕載方向可以采取專項的矯正性養護。

輕載方向的矯正性養護，可采取的措施有：瀝青砂或密級配瀝青混凝土補平夯實、環氧樹脂砂漿修補、混凝土稀漿封層、瀝青砂或密級配瀝青混凝土進行順接等［5］。而對重載方向的路面損壞嚴重的應進行大修或改建。對于部分嚴重的水泥混凝土路面板可以采取整板置換；對于路面結構強度足夠的情況下，可以采取加鋪瀝青層的方式進行修復；對于路面結構強度不滿足要求的路段，則需進行翻修。

對于不同的養護維修措施，還需要考慮成本問題，最終確定的養護措施應符合成本效益最低且能達到預期的修復水平的原則。通過對宣大高速公路原有路面的病害分析及各項數據的對比，并考慮到輕重載的差異，確定宣大高速公路重載方向采用加鋪瀝青面層的方式，輕載采用矯正性專項養護。

4 結語

（1）通過調查和計算，得出宣大高速公路的路面損壞狀況處于較差的水平，平整度和抗滑性能處于良的水平，而路面結構強度處于中等水平。

（2）宣大高速公路路面的使用性能指標PQI的值為59.434，因此，現有的路面使用性能處于較差的水平，對路面采取適當的養護措施勢在必行。

（3）針對宣大公路的現有路面使用性能，以及交通荷載的分布情況，對于輕載方向建議采用專項的矯正性養護措施，而對于重載方向則建議進行加鋪瀝青面層的處治方法。

［1］ JTG H20－2007公路技術狀況評定標準［S］.北京：人民交通出版社，2007.

［2］ 黃文雄，譚利英，鄧麗娟.公路路面使用性能評價方法研究［J］.交通科技，2003（4）：97-100.

［3］ JTG E60－2008公路路基路面現場測試規程［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［4］ 王 驍，馬天麗，傅燕峰.橫向力系數測定車與擺式儀檢測方法的相關性分析［J］.黑龍江交通科技，2012（11）：158-159.

［5］ 左世娟.水泥混凝土路面病害分析和養護對策［J］.黑龍江交通科技，2002（4）：24-26.