既有水泥混凝土路面狀況調(diào)查評(píng)價(jià)研究

劉毅超，青華彬

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 前 言

隨著國(guó)家交通基礎(chǔ)設(shè)施的大力建設(shè)和城市化的快速推進(jìn)，由于水泥混凝土路面易揚(yáng)塵，接縫的設(shè)置導(dǎo)致美觀度和舒適度降低，其已難以滿足市政道路和高等級(jí)公路的要求，舊水泥混凝土路面加鋪瀝青路面的整治工程已廣泛開展。

參考《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40-2011），針對(duì)水泥混凝土路面狀況的調(diào)查評(píng)價(jià)主要包含路面損壞狀況（斷板率、錯(cuò)臺(tái)量）和路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（接縫傳荷能力、板底脫空狀況等）。但目前的調(diào)查評(píng)價(jià)指標(biāo)并未形成綜合調(diào)查評(píng)價(jià)體系，設(shè)計(jì)者難以對(duì)整治路段路面狀況形成一個(gè)整體性的認(rèn)識(shí)，加之針對(duì)板底脫空狀況的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并未統(tǒng)一明確，從而影響了原水泥混凝土路面補(bǔ)強(qiáng)措施的選擇及加鋪層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

本研究旨在通過(guò)明確的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，基于模糊綜合評(píng)價(jià)法，對(duì)現(xiàn)有路段的舊水泥混凝土路面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得到一個(gè)綜合的評(píng)價(jià)等級(jí)，以方便設(shè)計(jì)者采取相應(yīng)的修補(bǔ)方法和進(jìn)行加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 既有水泥混凝土路面狀況調(diào)查評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

水泥混凝土路面狀況調(diào)查評(píng)價(jià)指標(biāo)體系U主要針對(duì)改造路段路面損壞狀況和路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括斷板率u1、錯(cuò)臺(tái)量u2、接縫傳荷能力u3和板底脫空狀況u4四個(gè)方面。

1.1 斷板率

依據(jù)路段破損狀況調(diào)查得到的斷裂類病害的板塊數(shù)，裂縫種類和嚴(yán)重程度的不同，采用不同的權(quán)系數(shù)進(jìn)行修正后，以確定該路段的斷板率，以百分?jǐn)?shù)表示［1］，具體標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 斷板率的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［2］

1.2 錯(cuò)臺(tái)量

采用錯(cuò)臺(tái)儀量測(cè)接縫兩側(cè)板邊的高程差，量測(cè)點(diǎn)的位置在錯(cuò)臺(tái)嚴(yán)重車道的右側(cè)邊緣內(nèi)300 mm處［2］。錯(cuò)臺(tái)量分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 錯(cuò)臺(tái)量的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3 接縫傳荷能力［2］

測(cè)定接縫傳荷能力的試驗(yàn)荷載應(yīng)采用設(shè)計(jì)軸載的一側(cè)輪載，將荷載施加在鄰近接縫的路面表面，實(shí)測(cè)接縫兩側(cè)邊緣的彎沉值。接縫傳荷能力具體由接縫傳荷系數(shù)表達(dá)，取未受荷板接縫邊緣處的彎沉值與受荷板接縫邊緣處的彎沉值的比值百分比（見表3）。

表3 接縫傳荷能力的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.4 板底脫空狀況［3］

大量工程實(shí)踐表明，水泥混凝土路面板角脫空區(qū)域在平面上表現(xiàn)為三角形。在脫空分析時(shí)假設(shè)脫空區(qū)域在平面上為等腰三角形，定義等腰三角形邊長(zhǎng)為板角脫空尺寸。

隨著路面板角脫空尺寸的增大，脫空尺寸增大至0.4 m之后，路面板壽命急劇降低，此時(shí)應(yīng)立即進(jìn)行加固處治，否則將很快出現(xiàn)早期斷裂；由于脫空尺寸LV=0.7 m為臨界荷位轉(zhuǎn)移的臨界脫空尺寸，因此基于以上分析，需將脫空尺寸LV=0.4 m和LV=0.7 m確定為脫空等級(jí)的劃分界限，并增設(shè)中間值LV=0.55 m為劃分界限。板底脫空狀況的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

軍事基礎(chǔ)科目教員對(duì)學(xué)員的課堂訓(xùn)練安全負(fù)有直接責(zé)任，這就要求教員時(shí)刻緊繃訓(xùn)練安全這根弦，使得訓(xùn)練傷事故防患于未然。首先，教員自身必須具備訓(xùn)練傷預(yù)防知識(shí)，必須掌握科學(xué)的組訓(xùn)方法，按訓(xùn)練規(guī)律開展訓(xùn)練。其次，教員在課堂上必須打起十二分的精神，不得有絲毫麻痹大意，尤其是在對(duì)障礙、射擊、器械體操等容易發(fā)生危險(xiǎn)的項(xiàng)目進(jìn)行施訓(xùn)時(shí)更應(yīng)該小心謹(jǐn)慎。在對(duì)大運(yùn)動(dòng)量或大強(qiáng)度的項(xiàng)目進(jìn)行施訓(xùn)時(shí)，要隨時(shí)關(guān)注學(xué)員的身體狀況，通過(guò)觀察學(xué)員面部表情、測(cè)定脈搏、詢問(wèn)主官感覺(jué)來(lái)判斷是否能繼續(xù)訓(xùn)練。

表4 板底脫空狀況的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2 模糊綜合評(píng)價(jià)法［4-5］步驟

2.1 確定因素集

因素集U是由影響評(píng)價(jià)對(duì)象的各因素組成的集合。例如有n種因素構(gòu)成的因素集：

各因素ui（i=1，2，…，n）代表對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象有影響的因素，它們通常具有一定程度的模糊性。

2.2 確定評(píng)語(yǔ)集

評(píng)語(yǔ)集是評(píng)價(jià)者對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象可能做出的評(píng)價(jià)結(jié)果所組成的集合。設(shè)有n種級(jí)別評(píng)語(yǔ)所構(gòu)成的評(píng)語(yǔ)集，通常用V表示：

即V=（v1，v2，v3，v4）=（優(yōu)良，中，次，差）。

2.3 確定隸屬度

本文根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)確定評(píng)價(jià)體系指標(biāo)的隸屬度。設(shè)某一指標(biāo)因素ui（i=l，2，…，n），對(duì)該指標(biāo)的評(píng)語(yǔ)為j級(jí)的所對(duì)應(yīng)的相關(guān)指標(biāo)因素的比例為rij，即rij為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)V的隸屬度。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各種指標(biāo)的評(píng)價(jià)依據(jù)見表5所示。

表5 各指標(biāo)的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.4 確定模糊評(píng)價(jià)矩陣

假設(shè)第i個(gè)因素ui（i=l，2，…，n）對(duì)評(píng)語(yǔ)集V中第j個(gè)元素的隸屬度為rij（j=l，2，3，4），則第i個(gè)因素的評(píng)價(jià)結(jié)果可用模糊集合表示為Ri，Ri=（ril，ri2，ri3，ri4）。當(dāng)對(duì)m個(gè)因素進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)時(shí)，其結(jié)果可構(gòu)成模糊評(píng)價(jià)矩陣R，R的形式如下：

通過(guò)由所有因素構(gòu)成的模糊評(píng)價(jià)矩陣右乘專家研究得到的權(quán)重，得到模糊評(píng)價(jià)結(jié)果C，其計(jì)算公式如下：

最后根據(jù)最大隸屬度原則得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，即模糊評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)V的隸屬度，公式如下：

3 實(shí)例分析

3.1 項(xiàng)目概況

3.2 既有水泥混凝土路面狀況調(diào)查評(píng)價(jià)

3.2.1 模糊綜合評(píng)價(jià)的過(guò)程

（1）確定因素集

針對(duì)水泥混凝土路面狀況調(diào)查評(píng)價(jià)指標(biāo)體系U：U=（u1，u2，u3，u4）。

（2）確定評(píng)語(yǔ)集

本評(píng)價(jià)模型的評(píng)語(yǔ)共分為四個(gè)等級(jí)。具體的評(píng)語(yǔ)集為：V=（v1，v2，v3，v4）=（優(yōu)良，中，次，差）。

（3）確定隸屬度

統(tǒng)計(jì)各指標(biāo)因素所對(duì)應(yīng)表5的指標(biāo)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的相應(yīng)比例，各指標(biāo)隸屬度的計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 各指標(biāo)的隸屬度

根據(jù)各指標(biāo)隸屬度的計(jì)算結(jié)果分析，斷板率u1對(duì)應(yīng)評(píng)語(yǔ)集集中在中和次等級(jí)；錯(cuò)臺(tái)量u2對(duì)應(yīng)評(píng)語(yǔ)集以中等級(jí)為主；接縫傳荷系數(shù)u3對(duì)應(yīng)評(píng)語(yǔ)集也以中等級(jí)為主；板角脫空尺寸u4對(duì)應(yīng)評(píng)語(yǔ)集仍集中在中和次等級(jí)。

（4）確定模糊評(píng)價(jià)矩陣

根據(jù)表6，當(dāng)對(duì)上述4個(gè)因素進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)時(shí)，其結(jié)果可構(gòu)成模糊評(píng)價(jià)矩陣R，建立模糊評(píng)價(jià)矩陣如下：

（5）綜合評(píng)價(jià)

以上模糊評(píng)價(jià)矩陣根據(jù)式（4）可計(jì)算各指標(biāo)的模糊綜合評(píng)價(jià)的最終評(píng)價(jià)值。其中，由于路面損壞狀況對(duì)加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響大，且兩個(gè)指標(biāo)的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)為行業(yè)規(guī)范，故路面損壞狀況的權(quán)重較路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度適當(dāng)提高。

根據(jù)最大隸屬度原則，0.397=max（0.246，0.397，0.268，0.089），對(duì)應(yīng)V=（v1，v2，v3，v4）=（優(yōu)良，中，次，差），最大值對(duì)應(yīng)評(píng)語(yǔ)集V為中等級(jí)，確定的評(píng)價(jià)結(jié)果為中。

3.2.2 模糊綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果分析

根據(jù)最大隸屬度原則確定的評(píng)價(jià)結(jié)果為中，當(dāng)評(píng)價(jià)等級(jí)為中等時(shí)，或者新舊混凝土板的平面尺寸不同、接縫形式或位置不對(duì)應(yīng)或路拱橫坡不一致時(shí)，可采用分離式混凝土加鋪方案或?yàn)r青混凝土加鋪方案。加鋪時(shí)必須對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行處治，應(yīng)更換破碎板，修補(bǔ)和填封裂縫，壓漿填封板底脫空，磨平錯(cuò)臺(tái)，清除舊混凝土面層表面的松散碎屑、油跡或輪胎擦痕，剔除接縫中失效的填縫料和雜物，并重新封縫［2］，處置后根據(jù)加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果開展面層加鋪。

3.2.3 加鋪方案

綜合考慮評(píng)價(jià)等級(jí)、行駛舒適度、降噪和景觀等因素，本項(xiàng)目采取瀝青混凝土加鋪方案。在對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行必要的處置后，采取雙層瀝青加鋪面層方案，為4 cm瀝青瑪蹄脂SMA-13+6 cm中粒式瀝青混凝土AC-20C，面層間及加鋪層與舊水泥混凝土路面間設(shè)置黏層。為減緩反射裂縫，采取了雙面層加鋪層設(shè)計(jì)，滿足規(guī)范最小厚度10 cm的建議值，同時(shí)在加鋪層瀝青混合料中摻加纖維及橡膠等改性劑。

4 結(jié) 論

4.1 評(píng)價(jià)法特點(diǎn)

（1）對(duì)舊混凝土路面應(yīng)調(diào)查的路面狀況指標(biāo)（斷板率、錯(cuò)臺(tái)量、接縫傳荷能力和板底脫空狀況）和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（優(yōu)良，中，次，差）進(jìn)行了明確。

（2）通過(guò)統(tǒng)計(jì)各指標(biāo)因素所對(duì)應(yīng)的指標(biāo)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的相應(yīng)比例，從而確定各指標(biāo)隸屬度，在確定模糊評(píng)價(jià)矩陣后，最終得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

（3）運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法，可對(duì)整治路段路面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，讓設(shè)計(jì)者對(duì)項(xiàng)目有整體認(rèn)識(shí)與把控，為確定修補(bǔ)方法和加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，提高了工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性。

4.2 未來(lái)展望

舊混凝土路面調(diào)查內(nèi)容還包含公路修建和養(yǎng)護(hù)技術(shù)資料、已承受的交通荷載及預(yù)計(jì)的交通需求、環(huán)境條件等，路面損壞狀況和路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也還包含路表彎沉、混凝土強(qiáng)度等其他指標(biāo)，受制于部分指標(biāo)數(shù)據(jù)難以取得、量化或其他原因暫未納入本評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，未來(lái)研究應(yīng)進(jìn)一步補(bǔ)充評(píng)價(jià)指標(biāo)，使評(píng)價(jià)體系更趨完善。