普通國省干線公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路況標(biāo)準(zhǔn)研究

袁明園，徐孝輝，周 華，趙正華

(1.招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司，重慶 400067；2.貴州省貴陽公路管理局，貴陽 550000)

瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)指路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度良好，僅路面發(fā)生表面破損的情況下，為恢復(fù)路面表面功能而采取的一種周期性的養(yǎng)護(hù)措施[1]。美國蒙大拿州交通運輸部的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路況指標(biāo)采用表征結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的路面結(jié)構(gòu)狀況指數(shù)SCI(Structure Condition Index)和表征路面損壞狀況的養(yǎng)護(hù)控制指數(shù)MCI(Maintenance Control Index)來判定，其預(yù)防性養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為SCI>60，56

從預(yù)防性養(yǎng)護(hù)概念引入我國以來，我國技術(shù)人員開展了大量的預(yù)養(yǎng)護(hù)技術(shù)相關(guān)的研究，其中預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路況標(biāo)準(zhǔn)是研究重點之一。李娜[4]提出高速公路宏觀路況標(biāo)準(zhǔn)為路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI(Pavement Structure Strength Index)值大于80、路面損壞狀況指數(shù)PCI值介于60～85、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI(Riding Quality Index)值介于70～90、橫向力系數(shù)SFC(Sideway Force Coefficient)值介于30～50和路面車撤深度指數(shù)RDI(Rutting Depth Index)值介于70～90。李銘政[5]提出的高速公路預(yù)養(yǎng)護(hù)宏觀標(biāo)準(zhǔn)是PSSI值介于82.5～100、PCI值介于70～95、RQI值介于90～100，微觀標(biāo)準(zhǔn)是修補(bǔ)面積小于20%、中低密度的輕微單條裂縫和輕微車轍及低密度的裂縫、坑槽、沉陷等。張亮[6]選擇了性能指標(biāo)可接受水平的下限，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)采用養(yǎng)護(hù)規(guī)范推薦的評價等級為良的值。王志超[7]確定了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)指標(biāo)體系，在其建議的指標(biāo)體系中，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI的適用性在標(biāo)準(zhǔn)中路面等級為良的范圍內(nèi)，路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI的標(biāo)準(zhǔn)接近于標(biāo)準(zhǔn)中優(yōu)的范圍，但路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI是下降速度最慢的指標(biāo)，一般在工程實踐中不起主要控制作用，路面損壞狀況指數(shù)PCI的范圍標(biāo)準(zhǔn)也處在規(guī)范中良的范圍內(nèi)，通過對車撤形成的機(jī)理進(jìn)行分析，確定把穩(wěn)定性階段車轍作為車轍的控制標(biāo)準(zhǔn)。王麗君[8]認(rèn)為規(guī)范的評價指標(biāo)體系沒有充分考慮瀝青路面使用初期的特點，提出了裂縫率CR(Crack Rate)、車轍深度RD(Rut Depth)、路面損壞狀況指數(shù)PCI(除裂縫和車撤)、行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、橫向力系數(shù)SFC和路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)SSI(Structure Strength Index)的評價指標(biāo)。

JTG H10—2009《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》[9]指出：路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在滿足要求的前提下，二級及以下公路的路面損壞狀況指數(shù)PCI評價為中及以上時，以日常養(yǎng)護(hù)為主，同時對局部破損進(jìn)行小修處理；當(dāng)二級及以下公路的路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI評價為中及以上時，以日常養(yǎng)護(hù)為主；二級及以下公路抗滑值SFC(橫向力系數(shù))小于35.5時，應(yīng)進(jìn)行加鋪罩面。這一規(guī)定說明，代表路面功能性損壞的PCI、行駛舒適性的RQI、安全性能的SFC是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的重要指標(biāo)。上述研究多偏向于高速公路或?qū)β窙r指標(biāo)的范圍比較寬泛，為此，本文結(jié)合國省干線公路特點，提出適合普通公路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路況標(biāo)準(zhǔn)。

1 普通國省干線公路路面結(jié)構(gòu)及特點

調(diào)研了國內(nèi)幾個省市普通公路路面結(jié)構(gòu)[10-14]，情況如表1所示。

從表1可以看出，每個省市國省干線公路路面結(jié)構(gòu)各異，瀝青面層厚度3.5 cm～16 cm不等，基層多采用半剛性基層，但厚度差異較大，有些路面是水泥路面改造而成。因此，在進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策時，應(yīng)先了解路面結(jié)構(gòu)特點。針對白改黑路面還需考慮路面破損、平整度和車轍。

表1 部分省市國省干線公路路面結(jié)構(gòu)

2 普通干線公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)指標(biāo)體系

與高速公路相比，普通國省干線公路在路面結(jié)構(gòu)、材料、養(yǎng)護(hù)技術(shù)及經(jīng)費支出等方面有較大差異。路面病害主要包括坑槽、縱橫向裂縫、車轍、沉陷、磨光、松散和麻面等。病害的產(chǎn)生與施工質(zhì)量、材料選擇、極端惡劣天氣、重載、養(yǎng)護(hù)習(xí)慣等有關(guān)，且歷經(jīng)了由輕微到加重的一個變化發(fā)展過程。如果在病害發(fā)生初期或病害產(chǎn)生前及時進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)則可遏制病害的發(fā)展，從而節(jié)約養(yǎng)護(hù)維修費用。

隨著對預(yù)防性養(yǎng)護(hù)作用的深入認(rèn)識，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)越來越受到重視。交通運輸部《“十三五”公路養(yǎng)護(hù)管理發(fā)展綱要》規(guī)定全國各省預(yù)防性維護(hù)里程年均實施不低于5%。《公路養(yǎng)護(hù)工程管理辦法》將養(yǎng)護(hù)工程分類由原來的小修保養(yǎng)、中修、大修和改建工程調(diào)整為預(yù)防養(yǎng)護(hù)、修復(fù)養(yǎng)護(hù)、專項養(yǎng)護(hù)和應(yīng)急養(yǎng)護(hù)。目前，國內(nèi)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)研究多針對高速公路，對普通干線公路路況標(biāo)準(zhǔn)的研究較少，隨著對預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的深入了解和重視，很有必要建立適合普通公路的路況標(biāo)準(zhǔn)。

普通干線公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)指標(biāo)體系包括宏觀標(biāo)準(zhǔn)和微觀標(biāo)準(zhǔn)2部分，其中宏觀標(biāo)準(zhǔn)由檢驗指標(biāo)、判斷指標(biāo)和輔助指標(biāo)組成，微觀標(biāo)準(zhǔn)描述了適合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的路面病害類型及嚴(yán)重程度。

2.1 宏觀路況標(biāo)準(zhǔn)

宏觀路況標(biāo)準(zhǔn)的檢驗指標(biāo)為路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI、判斷指標(biāo)為路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI和路面損壞狀況指數(shù)PCI、輔助指標(biāo)為車轍深度指數(shù)RDI。

2.1.1 檢驗指標(biāo)

路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI表征瀝青路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的好壞。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)只能對路面功能性損壞進(jìn)行改善而不能提高路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因此要把路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度良好作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實施的前提，即只有路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度良好時才能進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。即PSSI處于優(yōu)良等級，路面才適合實施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，也即PSSI>80是路面實施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的前提[15]。

2.1.2 判斷指標(biāo)

判斷指標(biāo)包括路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI和路面損壞狀況指數(shù)PCI兩方面。

1)路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI

RQI綜合表征了路面行駛的安全性、舒適性和經(jīng)濟(jì)性，體現(xiàn)了路面的施工質(zhì)量和服務(wù)水平。路面平整度的好壞不僅影響到行車舒適性、行駛安全、路面損壞和車輛損壞等方面，還直接關(guān)系到養(yǎng)護(hù)工程量的大小和路面使用的耐久性。因此，保持路面平整度處于優(yōu)良狀態(tài)是道路養(yǎng)護(hù)管理部門的重點工作之一。

JTG 5421—2018《瀝青路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計規(guī)范》[16]將養(yǎng)護(hù)分為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和修復(fù)性養(yǎng)護(hù)，決策時應(yīng)結(jié)合評價單元的建管養(yǎng)歷史、交通荷載狀況、養(yǎng)護(hù)水平、路面性能狀況及養(yǎng)護(hù)目標(biāo)等綜合確定評價單元的養(yǎng)護(hù)類型。在缺少相關(guān)數(shù)據(jù)及經(jīng)驗的情況下，對二級及以下公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路面行駛質(zhì)量指數(shù)建議的參考值為RQI≥80。JTG 5142—2019《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》[17]明確了各種養(yǎng)護(hù)措施所對應(yīng)的檢測指標(biāo)最低值，針對路面行駛質(zhì)量RQI值規(guī)定為一級及二級公路最低值為75、三級及四級公路為70。結(jié)合規(guī)范及國內(nèi)學(xué)者研究成果，將適合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的路面行駛質(zhì)量RQI值確定為：二級公路不小于80、三級及四級公路不小于75。

2)路面損壞狀況指數(shù)PCI

PCI體現(xiàn)路面的損壞類型、嚴(yán)重程度和破損密度，是路面損壞的綜合評價指標(biāo)。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時，PCI值過高說明路面病害少，路況整體較好，實施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)過早，不能最大化體現(xiàn)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效益；PCI值也不宜過低，過低則路況較差，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)就起不到改善路面狀況的作用，浪費資金。因此PCI值需要一個合理區(qū)間。JTG 5142—2019《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》[17]明確了各種養(yǎng)護(hù)措施所對應(yīng)的PCI最低值：一級及二級公路為80，三級及四級公路為75。參考規(guī)范，結(jié)合路面實際情況，將適合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的PCI值域確定為：二級公路區(qū)間為 82～92，二級以下公路為80～90。

2.1.3 輔助指標(biāo)

依據(jù)JTG 5210—2018《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》[18]，對于二級及以下公路，路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI由路面損壞狀況指數(shù)PCI和路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI進(jìn)行加權(quán)計算，車轍不是強(qiáng)制要求檢查項目，也不參加評定。但通過路面調(diào)查可知，在普通干線公路中車轍也是一種常見的路面病害，車轍深度超過一定水平時會嚴(yán)重影響行車安全。目前路面檢測多采用多功能檢測車，路面車轍檢測方便快捷，因此建議有條件時進(jìn)行路面車轍檢測，將車轍深度指數(shù)RDI作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的輔助指標(biāo)，若車轍深度超過一定水平則不適合進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。參考JTG 5142—2019《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》[17]對各種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施路用性能指標(biāo)要求，將適合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的車轍深度指數(shù)RDI值確定為不小于75。

綜合上述分析，對于普通國省干線公路，適合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的宏觀路況標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)宏觀路況標(biāo)準(zhǔn)

2.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)微觀路況標(biāo)準(zhǔn)

通過宏觀路況標(biāo)準(zhǔn)可對適合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的路段進(jìn)行初步篩選，但由于檢測評定以1 km為單元進(jìn)行，在1 km范圍內(nèi)病害可能集中在其中某一段而其余路段路況較好，這就導(dǎo)致病害集中路段評價值會高于實際值，而路況較好的路段評價值低于實際值，如果僅按照宏觀標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行路段篩選則可能導(dǎo)致有的路段被忽略或錯選。同時不同的預(yù)養(yǎng)護(hù)措施適用的路面損壞類型不同，因此在宏觀路況滿足預(yù)養(yǎng)護(hù)要求的同時還需結(jié)合微觀標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷。

JTG 5210—2018《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》[18]將瀝青路面病害分為4類11種，并根據(jù)嚴(yán)重程度劃分為輕、中、重。通過對各項養(yǎng)護(hù)措施適用性的調(diào)研，適合預(yù)養(yǎng)護(hù)的微觀路況標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)微觀路況標(biāo)準(zhǔn)

3 應(yīng)用實例

貴州的國省道干線大部分都是沿山而上、順山而下的山區(qū)公路，路面病害主要為龜裂、塊裂、縱橫向裂縫、坑槽、松散、車轍和抗滑不足等。為進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策分析，2020年4月利用道路多功能檢測車對貴州省某省道二級公路50 km進(jìn)行了路面損壞狀況指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、路面車轍深度指數(shù)RDI和路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI等指標(biāo)檢測。檢測后按照上述提出的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)宏觀標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選，滿足預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的初步路段見表4。

表4 貴州某二級公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)初選路段

通過初選的路段在宏觀指標(biāo)上滿足預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的需求，同時路面病害微觀技術(shù)指標(biāo)也應(yīng)符合一定要求[14]。對上述段落進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)K36+000～K37+000、K49+000～K50+000、K50+000～K51+000路段龜裂較多，不滿足預(yù)養(yǎng)護(hù)微觀標(biāo)準(zhǔn)要求，因此不適合進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，需對此部分路段進(jìn)行剔除。對不適合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路段，建議結(jié)合病害特征、交通環(huán)境等采取修復(fù)性養(yǎng)護(hù)措施。綜合宏觀和微觀標(biāo)準(zhǔn)后適合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的路段見表5。

表5 滿足預(yù)養(yǎng)護(hù)性宏微觀標(biāo)準(zhǔn)的路段

4 結(jié)束語

1)基于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的目的及特征，提出了瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)指標(biāo)包括檢驗指標(biāo)、判斷指標(biāo)和輔助指標(biāo)。其中，檢驗指標(biāo)為路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI，即路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的前提，判斷指標(biāo)包括路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI和路面損壞狀況指數(shù)PCI，輔助指標(biāo)包括路面車轍深度指數(shù)RDI。

2)國省干線公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)適用的參考指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分別為：PSSI≥80，RQI≥80(二級公路)、RQI≥75(二級及以下)，82≤PCI≤92(二級)、80≤PCI≤90(二級以下)，RDI≥75。這一指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)僅供參考，每個地區(qū)可結(jié)合實際情況進(jìn)行調(diào)整。

3)本文提出的是啟動預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時路面性能的觸發(fā)值，在實際判斷中建議結(jié)合路面養(yǎng)護(hù)歷史、路面性能衰變特征等，確定適合的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時機(jī)。同時部分國省干線公路是在不斷地升級改造過程中形成的，需結(jié)合路面結(jié)構(gòu)歷史及現(xiàn)狀進(jìn)行養(yǎng)護(hù)決策。