基于路用性能指標的高等級公路瀝青路面預養護方案研究

王 磊

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

預養護技術全稱預防性養護技術，該養護技術產生于傳統公路養護技術之上，其完整的概念體系最早成型于20世紀八十年代。路面預養護技術指在路面尚未出現大規模病害且路面承載強度、變形尚處于良好狀態的條件下，為了遏制路面病害的繼續劣化，最大程度保持路面結構的強度及剛度，而采取的一種前置性、針對性的路面養護處治措施[1-2]。

本文擬從高等級公路瀝青路面路用性能角度出發，建立路面通行工況評價模型，基于評價結果制定差異化的預養護方案，以增強瀝青路面預養護工作的精準性和科學性。

1 高等級公路瀝青路面預養護技術分類

目前，工程上成熟的預養護方式較多，根據養護規模和工程量大小可將常見的預養護方式分為填縫類、封層類、薄層罩面及路面再生4種，具體工藝形式詳見表1所示。

表1 高等級公路瀝青路面預養護技術分類[2]

2 基于路用性能指標的瀝青路面通行工況評價

2.1 高等級公路瀝青路面路用性能指標研究

以現行高等級公路瀝青路面《養護規范》為基準，計劃選取橫向力系數（SFC）、平整度指數（IRI）、車轍深度（RD）及裂縫率（CR）作為瀝青路面路用性能評價指標[3]。

本文根據現行養護規范，對評價等級進行量化分級，為預養護前的路面通行工況綜合評價提供了依據，高等級公路瀝青路面預養護評價結果見表2。

表2 高等級公路瀝青路面預養護評價結果[3]

2.2 基于路用性能指標的瀝青路面通行工況評價

為了客觀全面地評價瀝青路面的通行工況，從而更好地為路面預養護方案編制提供決策依據，單純使用一種路用性能指標顯然是不合理的，應同時兼顧上述4項指標，充分考慮不同指標對路面通行工況的影響權重，以求評價結果更加精準客觀。據表2可知，不同指標的指標范圍差距較大，為了統一判斷標準，擬以量化等級，即：1級、2級、3級作為評價依據。

本文擬借助層次分析法建立路面指標判斷模型，因素對比標度以Saaty的1～9級標準度為準[4]；層次分析模型中，至少應包括目標層和準則層，本文構建的層次分析模型見圖1。

圖1 瀝青路面通行工況層次分析模型

據圖1建立對應的判斷矩陣D，采用求根法近似計算判斷矩陣的特征向量[3]，計算過程如式（1）：

采用專家咨詢法確定準則層內4項因素間的重要性對比量化結果，將量化對比結果代入式（1），得到層次分析模型對應的判斷矩陣D如式（2）：

采用求根法近似計算判斷矩陣D的特征向量，特征向量即為準則層相應的指標權重值，歸一化后的特征向量元素計算公式如式（3）：

經計算，得到4項路用指標評價權重結果，具體見圖2所示。

圖2 4項路用指標評價權重結果

3 基于瀝青路面通行工況評價結果的路面預養護方案制定

3.1 瀝青路面預養護方案制定原則

為了實現瀝青路面預養護處治的精準施策，同時提高養護方案編制的經濟性和科學性，在編制預養護方案和謀劃預養護決策的過程中，應堅持以下基本原則[4]：

a）技術先進 預養護技術應優先使用已納入養護規范的成熟技術或經工程論證的新工藝，預養護后的路面應滿足承載、平順、耐久及降噪等性能要求。

b）性價比高 在滿足技術先進的前提下，優先使用成本低、投資小的預養護技術，以提高項目的單位養護效益。

c）施工便捷 預養護方案應力求工藝簡潔、工期更短，盡量減少對在役公路正常通行的影響。

3.2 基于通行工況評價結果的預養護決策

本文提出的高等級公路瀝青路面預養護決策立足于瀝青路面路用性能之上，同時兼顧了不同路用性能指標對路面工況評價的影響權重差異，最終養護方案選取以量化等級對應的養護標準作為選定依據，考慮指標權重的預養護評級結果Y計算公式如式（4）：

為統一判斷標準，以表2中給出的量化等級，即1、2、3作為計算取值參數，當考慮性能指標權重后的量化等級Y介于1.0～1.5級時，預養護方案按輕度養護標準執行；當考慮性能指標權重后的量化等級Y介于1.5～2.5級時，預養護方案按中度養護標準執行；當考慮性能指標權重后的量化等級Y介于2.5～3.0級時，預養護方案按重度養護標準執行。預養護方式選取標準見表3。

表3 高等級公路瀝青路面預養護方式選取標準

4 工程案例分析

某高速公路1標段建成通車超過5年，經現場交通量調查發現，該標段位于重載交通路段，交通量常年高位運行，項目部擬對該標段進行預養護施工，以延長瀝青路面的使用壽命，該項目采用本文提出的評價模型進行養護標準劃定。

經現場路面檢測，得到的橫向力系數（SFC）、平整度指數（IRI）、車轍深度（RD）及裂縫率（CR）指標對應的量化等級見表4。

表4 1標段路面現場檢測結果

引用表4中各指標的權重值代入式（4），得到預養護評級結果Y值為1.62，介于1.5～2.5之間，根據表5給出的選取標準，故應采用中度養護標準；施工現場綜合施工條件、機具配置、綜合成本等因素，最終決定選用微表處預養護方案。經工程實踐檢驗，1標段采取微表處預養護后，路面各項指標達到設計要求，公路通行能力得到有效保障，管段內的綜合養護成本得到明顯控制。

5 結語

本文基于路用性能指標對路面通行工況的影響權重值，建立了適用于高等級公路瀝青路面通行工況的評價模型，借助評價模型計算了瀝青路面當前的劣化等級；同時，根據預養護評級結果Y值所處區間，給出了路面預養護方案的選取依據和標準，為后續的預養護方案精準決策提供了理論依據；工程實踐表明，該評價模型給出的預養護選取標準科學可行，能夠最大限度發揮路面預養護的作用和功能，為進一步實現公路養護資源的優化利用提供了重要參考。