高速公路瀝青路面裂縫分析與處治措施研究

劉畔

（河北省高速公路邢汾管理處，河北　邢臺　054009）

高速公路瀝青路面裂縫分析與處治措施研究

劉畔

（河北省高速公路邢汾管理處，河北邢臺054009）

通過對裂縫類病害表征的仔細判別和成因的深度調研，分析裂縫類病害的特點；結合不同處置策略的機械、人工、材料使用費用建立多屬性決策系統，對處治策略進行客觀評價，并對處治策略的使用效果進行長期觀察和比較，提出合理的有針對性的處治方案。

公路；裂縫；成因分析；處治策略；多屬性決策系統模型

中國高速公路建成后，經歷幾個寒暑交替的使用便出現各種裂縫損害，嚴重影響路面壽命。裂縫是瀝青路面出現最多的病害，包括低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫。國內對裂縫類病害的處治方法有多種嘗試，但至今尚未有裂縫類病害的成套處治指南。該文在路面精確檢測數據的基礎上，運用管理學中關于多決策優選的原理，結合高速公路自身的特點，對路面進行綜合評價定級，進而建立基于多屬性方法的路面裂縫綜合養護處治系統。

1　瀝青路面裂縫病害評定及成因分析

1.1裂縫調查與分析

初步劃定裂縫病害的輕、中、重程度標準。某高速公路常見病害類型及程度見表1。

表1　高速公路常見病害類型

結合該高速公路路面病害特點，對JTG H20-2007《公路技術狀況評定標準》中路面病害特征描述予以細化（見表2）。

1.2路面病害成因分析

在試驗路段選取具有代表性的裂縫，進行路面鉆芯取樣，依據芯樣所反映的裂縫形態進行裂縫成因分析。

（1）路面橫向裂縫的發展主要歸因于開槽灌縫，由于灌縫膠與槽壁的粘結喪失，導致雨水滲入路面結構進而造成破壞。另外，粘結的喪失無法阻止溫度荷載的作用，從而加劇橫向裂縫的發展。

（2）路面縱向裂縫的出現主要與疲勞荷載作用有關，裂縫深度均小于2 cm，與溫度的荷載作用關系不大，主要屬于疲勞開裂。這種裂縫通過開槽灌縫可得到有效控制。

（3）路面網裂的出現主要與疲勞荷載作用有關，也與表面層貧油有一定關系，瀝青老化，導致混合料抵抗疲勞荷載的能力下降。這種裂縫通過開槽灌縫可得到有效控制。

表2　瀝青路面病害定義與標準定義的差別

2　基于多屬性決策的路面病害處治模型

在高速公路大中修罩面工程中，原路面裂縫的處理方法有很多，主要包括抗裂貼、玻璃纖維格柵、聚酯玻璃纖維布、條形挖補、開槽灌縫等，各種處理方式各有優劣。綜合5種處治方式的生命周期、材料消耗、機械消耗、人工消耗數據，采取拉格朗日函數制定客觀賦權向量，根據最小距離方法建立多屬性決策系統，通過對各種處治方式的客觀評價選擇合適的處治方法，摒棄主觀選擇的弊端。

2.1多屬性決策的基本原理

多屬性決策主要解決具有多個屬性指標的有限決策方案排序問題，決策者根據特征屬性確定方案，以決策準則為前提對各方案排序。各特征屬性優先程度用權系數表征，權系數的確定尤為重要。為了使多屬性決策的排序結果更科學，將不同賦權法所得的權重系數按照一定的方法進行組合，通過主、客觀組合賦權，使排序結果既能體現主觀信息，又能體現客觀信息。

2.2屬性集的建立

遵照多屬性決策的基本原理，建立方案集和屬性集。方案集為S｛s1，s2，s3，s4，s5｝T=S｛抗裂貼，玻璃纖維格柵，聚酯玻璃纖維布，條形挖補，開槽灌縫｝T；屬性集主要選擇對裂縫處治方案最有影響的參數，即P｛p1，p2，p3，p4｝=P｛人工費，材料費，機械使用費，使用壽命｝。3種費用的計算可參照JTG/T B06-03-2007《公路工程機械臺班費用定額》和冀交定［2010]31號《河北省高速公路小修保養和中修工程預算定額》中的相關規定進行，使用壽命可參照室內疲勞試驗所計算的裂縫發展速度及實際調查所得裂縫開裂速度通過計算確定（見表3）。

2.3多屬性決策目標值的建立

圖1為多屬性目標建立模型。

表3　多屬性決策分析的屬性特征值

圖1　多屬性目標建立模型

按照圖1中的步驟對裂縫處治方式建立屬性集，得：

對決策矩陣進行規范化處理，得到規范化矩陣：

按照圖1所示公式計算得到加權系數矩陣：

進而計算得到各方案的目標評價值：

目標評價值的排序為d3玻璃纖維格柵>抗裂貼>開槽灌縫>條形挖補。

2.4多屬性決策目標值的驗證

多屬性決策計算結果屬于理論計算，幾種裂縫處治策略的優劣還需結合實際使用情況進行驗證。5種裂縫處治方法的實際使用情況如下：

（1）玻璃纖維格柵使用中難以固定，易于膨脹而不服貼，影響瀝青混合料的正常攤鋪和其加筋作用，適合于養護中銑刨一定深度后進行格柵鋪設。

（2）抗裂貼的施工較方便，為了使抗裂貼更好地粘結，在與底層接觸部位涂刷70#熱瀝青。但罩面層抗裂貼范圍內形成2 mm左右的凹陷（見圖2），這主要是由于高聚物類的抗裂貼本身材質較硬，使用時不能完全與原路面貼服，而是存在一定間隙，間隙的存在一方面會影響上層混合料的平整程度（見圖3），另一方面可能會給水分進入路面結構提供內部通道。

圖2　抗裂貼不服帖現象

圖3　抗裂貼部位造成的路表凹陷

（3）聚酯玻璃纖維布的施工較方便，且自身便于固定。為了使聚酯玻璃纖維布更好地粘結，在與底層接觸部位噴刷70#瀝青。聚酯玻璃纖維布材質稍軟，且自身具有吸油的特點，在噴刷瀝青后，與罩面層底部的粘貼效果好，不會發生抗裂貼施工的凹凸現象，因而對行車舒適性沒有影響。聚酯玻璃纖維布的粘結效果見圖4。

圖4　聚酯玻璃纖維布的施工效果

（4）條形挖補的成本較高，施工采用人工攤鋪，容易離析，接縫處易透水，且虛鋪系數不穩定，施工質量無法保證。

（5）開槽灌縫施工便利，需耗費的人工、材料、機械均最少，但其施工工藝的缺陷導致其對裂縫的抑制能力最差，進而目標評價值也較低。

綜合人工、材料、機械、使用效果、使用壽命等因素，聚酯玻璃纖維布>玻璃纖維格柵>抗裂貼>開槽灌縫>條形挖補的排序符合實際情況。

3　結語

該文結合某高速公路路面病害特點，通過路面芯樣采集，分析了裂縫類病害的產生原因；根據多屬性決策理論，針對目前主要5種裂縫處治方式，制定了包括人工費、材料費、機械使用費、使用壽命的屬性集，并計算了5種處治策略的目標值，得到聚酯玻璃纖維布>玻璃纖維格柵>抗裂貼>開槽灌縫>條形挖補，聚酯玻璃纖維布更適合處治裂縫類病害。

［1］JTG H20-2007，公路技術狀況評定標準［S].

［2］趙滿喜.瀝青路面裂縫原因分析與養護技術［J].公路交通技術，2006（3）.

［3］曾峰，張肖寧.瀝青混凝土路面預防性養護對策選擇［J].公路，2007（8）.

［4］樊治平，趙萱.多屬性決策中權重確定的主客觀賦權法［J].決策與決策支持系統，1997，7（4）.

［5］陳華友.多屬性決策中的一種最優組合賦權方法研究［J].運籌與管理，2003，12（2）.

［6］JTG/T B06-03-2007，公路工程機械臺班費用定額［S].

U418.6

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2015-07-06