福建省高速公路路面使用性能預(yù)測(cè)模型研究

■何澄平

(福建省高速公路集團(tuán)有限公司，福州 350001)

1 預(yù)測(cè)模型研究的必要性

高速公路中長期養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的依據(jù)是準(zhǔn)確評(píng)價(jià)路網(wǎng)中各高速公路真實(shí)的使用性能狀態(tài)，此時(shí)需要對(duì)高速公路路面使用性能的衰變趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。我國高速公路建設(shè)初期，瀝青路面隨使用年限的增加其使用性能衰減較快，道路研究者根據(jù)這種衰變規(guī)律提出很多使用性能預(yù)測(cè)模型。然而隨著高速公路路面結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展和路面材料的更新?lián)Q代，加上高速公路養(yǎng)護(hù)投入不斷增加，現(xiàn)階段高速公路路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)長期處于 “優(yōu)”或“良”的水平，但實(shí)際路況卻處于不良狀態(tài)，此時(shí)傳統(tǒng)的使用性能預(yù)測(cè)模型不再適用。因此構(gòu)建合適的預(yù)測(cè)模型是一個(gè)亟待解決的問題。現(xiàn)階段很多養(yǎng)護(hù)路段和養(yǎng)護(hù)措施的選定是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，然而科學(xué)的養(yǎng)護(hù)對(duì)策制定方法應(yīng)該考慮諸多方面，包括對(duì)養(yǎng)護(hù)路段使用性能的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)、養(yǎng)護(hù)對(duì)策的適用性和養(yǎng)護(hù)對(duì)策的評(píng)價(jià)及使用效果等。此外，養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施后路面使用性能的衰變規(guī)律將不同于原路面，加之養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施的多樣性和靈活性，有必要研究不同養(yǎng)護(hù)措施的適用性及養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施后使用性能的衰變規(guī)律，為養(yǎng)護(hù)措施的選擇及路面使用性能的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

2 預(yù)測(cè)模型研究的內(nèi)容及方向

(1)通過分析高速公路路面使用性能的影響因素，結(jié)合福建省高速公路不同使用性能指標(biāo)的典型衰變規(guī)律，可確定PCI和RDI作為養(yǎng)護(hù)決策控制指標(biāo)。

(2)通過研究福建省高速公路常見養(yǎng)護(hù)措施的特點(diǎn)和適用性，結(jié)合養(yǎng)護(hù)歷史數(shù)據(jù)，篩選得到不同養(yǎng)護(hù)措施的典型實(shí)施路段，進(jìn)而確定養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施后使用性能指標(biāo)的典型衰變規(guī)律。根據(jù)養(yǎng)護(hù)措施類型、加鋪罩面厚度、交通等級(jí)和養(yǎng)護(hù)階段對(duì)養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施路段使用性能衰變規(guī)律的影響，確定不同養(yǎng)護(hù)措施的實(shí)際使用效果。

(3)通過分析現(xiàn)有養(yǎng)護(hù)決策控制指標(biāo)存在的不足，結(jié)合福建省高速公路養(yǎng)護(hù)歷史數(shù)據(jù)和路面病害嚴(yán)重程度，確定傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)控制指標(biāo)和補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)指標(biāo)的養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，并基于高速公路典型路面病害提出補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)指標(biāo)。

(4)結(jié)合具體路段，驗(yàn)證補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)控制指標(biāo)指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)措施制定。進(jìn)一步完善路面使用性能預(yù)測(cè)模型，為高速公路養(yǎng)護(hù)決策奠定基礎(chǔ)，同時(shí)為養(yǎng)護(hù)對(duì)策制定提供依據(jù)。

3 路面使用性能預(yù)測(cè)模型的研究現(xiàn)狀

目前路面使用性能預(yù)測(cè)模型主要分為確定型預(yù)測(cè)模型、概率型預(yù)測(cè)模型和其他類型預(yù)測(cè)模型。

(1)確定型模型包括力學(xué)模型、力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀ＡW(xué)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ投嘤糜谄陂_裂、路表彎沉、車轍等指標(biāo)的預(yù)測(cè)，美國瀝青協(xié)會(huì)開展了一項(xiàng)重要工作即對(duì)路面長期使用性能進(jìn)行研究(LTPP)，概括地講LTPP研究的是眾多影響因素，包括路面結(jié)構(gòu)、行車荷載、氣候條件以及養(yǎng)護(hù)維修水平對(duì)路面使用性能的影響程度。基于LTPP的研究成果，美國提出了一種路面力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，即MEPDG方法。在路面使用性能長期檢測(cè)數(shù)據(jù)積累方面，我國還處于起步階段，從上世紀(jì)80年代開始，國內(nèi)結(jié)合路面使用性能的檢測(cè)數(shù)據(jù)開展了路面管理系統(tǒng)的開發(fā)和推廣工作，但是在數(shù)據(jù)收集方面缺乏一套完善的標(biāo)準(zhǔn)化路面長期使用性能數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)。直到2014年，國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)在路面長期使用性能的研究基礎(chǔ)上，才進(jìn)一步構(gòu)建了基于路面結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算，在保證預(yù)測(cè)模型良好的預(yù)測(cè)精度前提下，采用統(tǒng)計(jì)回歸的方法對(duì)路面使用性能指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停⒃趯?shí)際中最為廣泛應(yīng)用。經(jīng)驗(yàn)法預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)精度的主要制約因素是使用性能檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和統(tǒng)計(jì)回歸函數(shù)方程的類型。由于影響路面使用性能的因素眾多，不同的地區(qū)同一使用性能指標(biāo)、不同的使用性能指標(biāo)的衰變規(guī)律都不盡相同，因此要保證經(jīng)驗(yàn)型預(yù)測(cè)模型具有好的預(yù)測(cè)精度，就要考慮使用性能衰變規(guī)律選擇合適的預(yù)測(cè)方程。

(2)概率型預(yù)測(cè)模型最典型的是馬爾可夫預(yù)測(cè)模型，馬爾可夫模型的核心是構(gòu)建路面使用狀態(tài)優(yōu)、良、中、次、差的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，得到路面使用性能指標(biāo)的預(yù)測(cè)值。在構(gòu)建狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣時(shí)，模型間接考慮了軸載作用次數(shù)、氣候、養(yǎng)護(hù)水平等影響因素。

(3)除確定型和概率型預(yù)測(cè)模型外，其他類型使用性能預(yù)測(cè)模型還包括應(yīng)用較廣泛的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型和灰色理論預(yù)測(cè)模型。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型即通過實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證達(dá)到了預(yù)測(cè)精度。如以路面綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)PQI作為輸出參量，通過輸入影響因素的值，便可得到PQI的預(yù)測(cè)值。灰色模型是基于灰色理論的思想，尤其適合數(shù)據(jù)量有限，且使用性能影響因素對(duì)預(yù)測(cè)指標(biāo)影響關(guān)系不明確的情況。灰色模型忽略各影響因素對(duì)使用性能指標(biāo)的影響程度，單純將路面使用時(shí)間作為因變量，將按固定時(shí)間間隔檢測(cè)得到的使用性能值看作在一定的時(shí)間范圍內(nèi)隨時(shí)間變化的灰色量，在自變量與因變量組成的數(shù)據(jù)列中挖掘出有用的信息，從而建立出時(shí)間序列模型來揭示路面使用性能變化的潛在規(guī)律，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行路面使用性能的預(yù)測(cè)。

(4)在進(jìn)行高速公路中長期養(yǎng)護(hù)規(guī)劃時(shí)，路面使用性能的預(yù)測(cè)是其中一項(xiàng)重要工作，通過對(duì)未來5～10年高速公路路面使用性能衰變趨勢(shì)的準(zhǔn)確判定，可以為養(yǎng)護(hù)資金分配和養(yǎng)護(hù)對(duì)策制定提供依據(jù)。現(xiàn)階段雖然針對(duì)路面使用性能預(yù)測(cè)的方法有很多，但是目前實(shí)際應(yīng)用最為廣泛的是統(tǒng)計(jì)回歸預(yù)測(cè)模型，因?yàn)槠浣７椒ê唵危胰菀妆宦访婀芾硐到y(tǒng)吸納應(yīng)用。

4 路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)研究現(xiàn)狀

路面使用性能的系統(tǒng)研究始于上世紀(jì)80年代后期，我國結(jié)合國內(nèi)多個(gè)省市建設(shè)的試驗(yàn)路檢測(cè)數(shù)據(jù)，總結(jié)國外研究者在使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)方面的成果，提出了適合中國的路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)——路面狀況指數(shù)(PCI)。經(jīng)過十余年的發(fā)展，逐漸形成了比較成熟的評(píng)價(jià)路面使用性能指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)體系由單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)成。其中分項(xiàng)指標(biāo)包括路面破損狀況指數(shù)(PCI)、路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)、路面車轍指數(shù)(RDI)、路面抗滑性能指數(shù)(SRI)、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)為各分項(xiàng)指標(biāo)取相應(yīng)權(quán)重計(jì)算得到路面使用性能指數(shù)(PQI)。

近年來隨著信息技術(shù)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)回歸預(yù)測(cè)模型中參數(shù)的物理含義不再適用，有必要根據(jù)現(xiàn)階段高速公路路面使用性能的衰變特點(diǎn)，構(gòu)建適合的統(tǒng)計(jì)回歸預(yù)測(cè)模型。此外，我國高速公路路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中部分指標(biāo)為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，路面病害特征類型因量指標(biāo)較少，需要提出補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)指標(biāo)，使現(xiàn)有路面使用性能指標(biāo)評(píng)價(jià)體系更加全面，并更好地指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)對(duì)策制定。

5 高速公路路面使用性能影響因素

瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)內(nèi)容包括：路面破損程度、行駛質(zhì)量、車轍、抗滑性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，各項(xiàng)評(píng)價(jià)內(nèi)容代表著路面在不同使用性能方面的表現(xiàn)。通過調(diào)研得知，福建省高速公路除早期通車的半剛性基層瀝青路面外，2006年后建成通車的大多為復(fù)合式倒裝結(jié)構(gòu)瀝青路面，其抗滑性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度整體較好，一般不作為主要的養(yǎng)護(hù)控制指標(biāo)，因此本研究中路面使用性能特指路面破損程度、行駛質(zhì)量和車轍3個(gè)方面，其評(píng)價(jià)指標(biāo)分別為PCI、RQI和RDI。瀝青路面使用性能受多種因素影響，主要包括路面內(nèi)在影響因素和外部影響因素兩類，在多種影響因素的共同作用下，路面使用性能指標(biāo)逐年衰減，因此構(gòu)建路面使用性能預(yù)測(cè)模型之前，需要分析各影響因素的作用。

(1)內(nèi)在影響因素

影響路面使用性能的內(nèi)在因素主要包括：路面結(jié)構(gòu)、路面使用年限和施工質(zhì)量。我國高速公路在近些年一直處于發(fā)展過程中，不同時(shí)期修建的高速公路受發(fā)展程度的影響，其路面結(jié)構(gòu)存在一定的差異，路面結(jié)構(gòu)影響著高速公路路面使用性能的整體表現(xiàn)。路面結(jié)構(gòu)差異包括路面各層厚度及各層材料選擇，因此需將其作為分類依據(jù)，研究不同路面結(jié)構(gòu)的差異；隨著路面使用年限的增加，路面結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，路面材料在外界因素的作用下也會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象，在多重因素的作用下，導(dǎo)致路面使用性能逐年衰減。在構(gòu)建路面使用性能預(yù)測(cè)模型時(shí)，需考慮路面使用年限作為一種自變量對(duì)使用性能的影響因素；高速公路施工質(zhì)量直接影響路面的使用性能，施工質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系到路面能否達(dá)到設(shè)計(jì)壽命，并長期保持較好的服役狀態(tài)，施工質(zhì)量必須在高速公路修建時(shí)嚴(yán)格控制并使其合格，研究時(shí)不宜將其作為使用性能預(yù)測(cè)模型的自變量。

(2)外部影響因素

影響路面使用性能的外部因素主要包括：交通荷載、養(yǎng)護(hù)水平和環(huán)境因素。車輛荷載的重復(fù)作用會(huì)使路面結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷，長期作用下路面會(huì)出現(xiàn)多種病害，進(jìn)而影響路面的使用性能。因此，在構(gòu)建預(yù)測(cè)模型時(shí)，應(yīng)選取累計(jì)軸載作用次數(shù)作為一種自變量對(duì)使用性能的影響；高速公路使用性能的衰變不是任其發(fā)展的，當(dāng)局部路段使用性能嚴(yán)重下降時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，以恢復(fù)其正常的服務(wù)水平。養(yǎng)護(hù)水平程度直接影響著路面的使用性能整體狀況，因此在構(gòu)建路面使用性能預(yù)測(cè)模型時(shí)，需考慮養(yǎng)護(hù)水平的影響；外界環(huán)境對(duì)路面使用性能的影響主要包括溫度和水分。溫度影響路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)，進(jìn)而影響路面使用性能。降雨以及空氣中的水會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用，導(dǎo)致路面出現(xiàn)病害，進(jìn)而影響路面正常的服務(wù)水平。但是由于環(huán)境因素對(duì)路面使用性能的影響十分復(fù)雜，其影響程度難以量化，在研究中不將其作為構(gòu)建路面使用性能預(yù)測(cè)模型的自變量。

6 高速公路路面預(yù)測(cè)模型構(gòu)建

以福建省高速公路為背景，通過分析路面使用性能的影響因素確定其主導(dǎo)影響因素；通過研究使用性能指標(biāo)的衰變規(guī)律確定其典型衰變形式，之后選取適合的統(tǒng)計(jì)回歸方程和養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建基于路面使用年限的PCI和基于累計(jì)軸載作用次數(shù)的RDI統(tǒng)一預(yù)測(cè)模型。

6.1 基于使用年限的PCI預(yù)測(cè)模型構(gòu)建

高速公路隨著路面使用年限的增加，在多種因素的綜合作用下，路面使用性能指標(biāo)逐年衰減。由于國內(nèi)高速公路使用性能數(shù)據(jù)積累尚處于起步階段，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等復(fù)雜的預(yù)測(cè)模型難以實(shí)現(xiàn)，并且為了方便路面管理系統(tǒng)使用，選取較為常用且實(shí)際建模效果較好的統(tǒng)計(jì)回歸方法，構(gòu)建以路面使用年限為自變量的PCI指標(biāo)預(yù)測(cè)模型。

6.1.1 統(tǒng)計(jì)回歸方程選擇

(1)選擇正確的統(tǒng)計(jì)回歸方程是構(gòu)建路面使用性能指標(biāo)統(tǒng)計(jì)回歸預(yù)測(cè)模型的關(guān)鍵，統(tǒng)計(jì)回歸方程能夠正確反映路面使用性能的衰變過程，并且可通過方程參數(shù)的變化，模擬出多種使用性能指標(biāo)的衰變形式。

(2)在統(tǒng)計(jì)回歸方程自變量變化范圍內(nèi)，當(dāng)自變量為使用年限時(shí)，隨著路面使用年限的增加，使用性能指標(biāo)為單調(diào)遞減形式。

(3)滿足邊界條件，即當(dāng)自變量數(shù)值為零時(shí)，使用性能指標(biāo)為滿分水平；自變量無限大時(shí)，使用性能指標(biāo)趨于零。

(4)統(tǒng)計(jì)回歸方程形式應(yīng)簡潔明了，便于應(yīng)用，方程參數(shù)不宜過多且具有明確的物理含義。

(5)目前廣泛應(yīng)用于路面使用性能指標(biāo)預(yù)測(cè)模型構(gòu)建的統(tǒng)計(jì)回歸方程是孫立軍標(biāo)準(zhǔn)衰變方程，該衰變方程是同濟(jì)大學(xué)孫立軍教授根據(jù)我國高速公路發(fā)展初期路面使用性能指標(biāo)衰變規(guī)律提出的，滿足以上方程選取原則。

6.1.2 PCI預(yù)測(cè)模型構(gòu)建

對(duì)于雙向四車道高速公路來講，二車道PCI普遍低于一車道，養(yǎng)護(hù)維修依據(jù)一般參照二車道數(shù)據(jù)，因此本部分研究內(nèi)容針對(duì)二車道PCI構(gòu)建統(tǒng)計(jì)回歸預(yù)測(cè)模型，本課題擬采用同濟(jì)大學(xué)孫立軍教授首先提出的時(shí)空置換方法，即通過時(shí)間—空間的轉(zhuǎn)換，把同類道路不同使用年限的路面性能數(shù)據(jù)(空間上的分布)看作同一條道路不同時(shí)期的變現(xiàn)(時(shí)間上的變化)，以延長數(shù)據(jù)的時(shí)間序列。利用時(shí)空置換方法，可以將福建省高速公路路網(wǎng)中路面結(jié)構(gòu)、交通等級(jí)水平等因素相同或接近的多條路段不同使用年限的PCI檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行置換和組合，之后進(jìn)行模型構(gòu)建，以達(dá)到對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的充分利用。考慮到預(yù)測(cè)使用年限太長會(huì)降低預(yù)測(cè)模型的可靠性，因此PCI的預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)年限選取5年。

6.2 基于累計(jì)軸載作用次數(shù)的RDI預(yù)測(cè)模型構(gòu)建

(1)瀝青路面車轍表現(xiàn)為車輛輪跡帶上的豎向凹陷變形。瀝青路面在高溫環(huán)境和交通荷載重復(fù)作用下產(chǎn)生的累積性永久變形。對(duì)于高速公路而言，因車轍病害導(dǎo)致的路面養(yǎng)護(hù)維修路段數(shù)量占很大比重，一般采用RDI評(píng)價(jià)路面車轍病害嚴(yán)重程度。RDI衰變規(guī)律同高速公路交通等級(jí)有關(guān)，因此考慮采用能夠反映車輛荷載重復(fù)作用的累計(jì)軸載作用次數(shù)作為自變量，構(gòu)建RDI預(yù)測(cè)模型。

(2)由于RDI指標(biāo)和累計(jì)軸載作用次數(shù)存在較好的相關(guān)性，構(gòu)建基于累計(jì)軸載作用次數(shù)的RDI指標(biāo)預(yù)測(cè)模型，分別構(gòu)建中等及重交通等級(jí)、特重等級(jí)和極重等級(jí)高速公路RDI指標(biāo)統(tǒng)一預(yù)測(cè)模型。

7 福建省高速公路補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)指標(biāo)研究

福建省高速公路路面使用性能按現(xiàn)行養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范評(píng)價(jià)均處于優(yōu)良的狀態(tài)，按規(guī)定要求只需對(duì)路面采取日常養(yǎng)護(hù)措施。然而即使路段整體使用性能指標(biāo)評(píng)分較高，但在局部路段仍有預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和中修等養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施的需求，事實(shí)上灌縫和塊狀修補(bǔ)仍然大量存在。因此，有必要在現(xiàn)有養(yǎng)護(hù)控制指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上增加補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)指標(biāo)，共同服務(wù)于養(yǎng)護(hù)對(duì)策的制定。

7.1 現(xiàn)有養(yǎng)護(hù)決策控制指標(biāo)體系存在的不足

針對(duì)現(xiàn)階段高速公路使用現(xiàn)狀，在路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到要求的前提下，一般通過采取中修及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施恢復(fù)路面正常的使用性能，常用的養(yǎng)護(hù)決策控制指標(biāo)為PCI、RQI和RDI，一般來講PCI為最優(yōu)先的養(yǎng)護(hù)決策中指標(biāo)，其次為RQI和RDI，通過對(duì)福建省高速公路使用性能指標(biāo)衰變規(guī)律分析發(fā)現(xiàn)，由于RQI衰減過于緩慢且長期處于“優(yōu)”的水平，不適宜作為養(yǎng)護(hù)決策控制指標(biāo)，因此一般通過需進(jìn)行養(yǎng)護(hù)路段的PCI和RDI與養(yǎng)護(hù)對(duì)策比選。按照傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)決策方法，當(dāng)PCI被評(píng)定為“優(yōu)”和“良”的水平時(shí)，一般采取日常養(yǎng)護(hù)和小修來維持路面正常使用性能，但是對(duì)于福建省而言，PCI和RDI長期處于“優(yōu)”和“良”的水平，而對(duì)于局部路段同樣存在養(yǎng)護(hù)需求，顯然不能僅依靠日常養(yǎng)護(hù)以維持路面正常使用性能。破損類病害和車轍病害是導(dǎo)致路面產(chǎn)生養(yǎng)護(hù)需求的主導(dǎo)病害，現(xiàn)有養(yǎng)護(hù)決策控制指標(biāo)體系存在的不足。

7.2 裂縫和塊狀病害評(píng)價(jià)

(1)橫向裂縫

橫向裂縫是路面常見的病害之一，橫向裂縫的存在影響路面結(jié)構(gòu)的整體性，并且裂縫位置路面的防滲水性能大大下降，容易造成路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的破壞。針對(duì)裂縫病害一般采取灌縫的養(yǎng)護(hù)措施，此時(shí)橫向裂縫便轉(zhuǎn)化為裂縫修補(bǔ)。然而雖然裂縫已經(jīng)接受灌縫處理，仍然是路面中的薄弱部位，在車輛荷載作用和外界環(huán)境的作用下裂縫修補(bǔ)很容易重新轉(zhuǎn)化為裂縫病害，通常灌縫材料的使用壽命僅為1～2年。因此，鑒于裂縫修補(bǔ)仍會(huì)對(duì)路面使用性能造成較大影響，若評(píng)價(jià)路段橫向裂縫為路面典型路面病害時(shí)，需要將灌縫視為裂縫統(tǒng)一對(duì)待。因?yàn)樵赑CI計(jì)算時(shí)，會(huì)將灌縫識(shí)別為修補(bǔ)類病害，因此針對(duì)路面開裂和已灌縫的橫向裂縫，提出合適的補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)指標(biāo)，從而更真實(shí)地評(píng)價(jià)路面橫向裂縫的嚴(yán)重程度。

(2)塊狀坑槽修補(bǔ)

在福建地區(qū)，路面破損類病害中塊狀坑槽修補(bǔ)類病害占據(jù)極大的比例，因?yàn)槁访鏅M向裂縫、坑槽等病害會(huì)通過灌縫或塊狀修補(bǔ)的維修方式，大量轉(zhuǎn)化為修補(bǔ)類病害，日常養(yǎng)護(hù)水平越高，修補(bǔ)類病害占總病害面積的比例越大。修補(bǔ)類病害包括裂縫修補(bǔ)和塊狀坑槽修補(bǔ)，研究中已將灌縫歸為橫向裂縫評(píng)價(jià)內(nèi)容，因此針對(duì)修補(bǔ)類病害對(duì)路面使用性能影響的研究對(duì)象就為塊狀坑槽修補(bǔ)。塊狀坑槽修補(bǔ)過多會(huì)影響路面結(jié)構(gòu)的整體性和路面美觀，并且修補(bǔ)位置雖然表面無病害現(xiàn)象，但是修補(bǔ)處路面結(jié)構(gòu)較為薄弱，因此一段時(shí)間后塊狀修補(bǔ)處可能會(huì)重新出現(xiàn)病害。若評(píng)價(jià)路段修補(bǔ)為路面典型路面病害且修補(bǔ)面積較大時(shí)，有必要針對(duì)塊狀坑槽修補(bǔ)，提出相應(yīng)的補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)指標(biāo)，從而更真實(shí)地評(píng)價(jià)塊狀坑槽修補(bǔ)對(duì)路面使用性能的影響程度。

7.3 車轍病害評(píng)價(jià)

進(jìn)行養(yǎng)護(hù)決策時(shí)，若首要養(yǎng)護(hù)控制指標(biāo)PCI未達(dá)到養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)需考察路段RDI指標(biāo)值的情況。RDI作為養(yǎng)護(hù)決策控制指標(biāo)時(shí)，一般評(píng)價(jià)單元長度取100m。因?yàn)閷?duì)于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)或加鋪罩面養(yǎng)護(hù)措施，相關(guān)研究表明維修路段長度過短會(huì)影響?zhàn)B護(hù)措施實(shí)施路段的整體性，從而導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)措施使用效果不佳；若評(píng)價(jià)單元過長會(huì)導(dǎo)致局部路段車轍深度數(shù)據(jù)的湮沒，造成評(píng)價(jià)結(jié)果不準(zhǔn)確。綜合考慮建議RDI評(píng)價(jià)單元長度為100m。一般來講RDI能夠反映出路面車轍病害的嚴(yán)重程度，表征的評(píng)價(jià)路段車轍深度是平均狀態(tài)，但是當(dāng)評(píng)價(jià)單元內(nèi)車轍深度分布很不均勻時(shí)，利用RDI指標(biāo)評(píng)價(jià)路面車轍病害存在不足。因此，若要對(duì)路面車轍病害進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，需在RDI評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，增加能夠反映路段中較大車轍深度分布比例的補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)指標(biāo)，通過兩個(gè)指標(biāo)配合使用才能得到路面車轍病害的真實(shí)狀態(tài)。

7.4 基于路面典型病害的補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)指標(biāo)

通過以上分析可知，高速公路養(yǎng)護(hù)決策時(shí)僅利用PCI和RDI作為養(yǎng)護(hù)決策控制指標(biāo)存在一些不足，因此結(jié)合福建省高速公路路面使用性能真實(shí)狀態(tài)，基于路面典型病害，包括路面橫向裂縫、修補(bǔ)類病害和車轍病害，提出相應(yīng)的補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)指標(biāo)，即百米當(dāng)量橫縫條數(shù)、塊狀坑槽修補(bǔ)率和車轍率，與PCI和RDI配合使用，共同指導(dǎo)高速公路的養(yǎng)護(hù)決策工作，旨在為更準(zhǔn)確真實(shí)地反映出高速公路路面病害嚴(yán)重程度，從而能夠針對(duì)路面存在的典型病害制定出適合的養(yǎng)護(hù)對(duì)策。

8 結(jié)論

(1)本研究針對(duì)福建地區(qū)路面使用性能衰變特點(diǎn)，構(gòu)建適合其衰變規(guī)律的使用性能指標(biāo)預(yù)測(cè)模型，基于高速公路典型路面病害提出了補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)指標(biāo)。

(2)隨著養(yǎng)護(hù)指標(biāo)控制體系在養(yǎng)護(hù)工作中的實(shí)際應(yīng)用，在使用性能預(yù)測(cè)時(shí)，根據(jù)路面使用性能變化情況應(yīng)適時(shí)增加補(bǔ)充養(yǎng)護(hù)指標(biāo)的預(yù)測(cè)模型。