浙江普通國省道典型路面結構衰變規律及養護技術應用

劉源姝

（溫州華晟道路橋梁設計研究有限公司，浙江 溫州 325000）

一、模型思路分析

20世紀中葉即產生了針對路面結構性能衰變規律的預測性研究，尤其是針對公路長期服役性能衰變的研究逐漸成為熱點，也為新興路面的設計施工提供了諸多助力。

現有研究中的路面結構性能衰變規律預測模型主要包含概率型及確定型兩種思路：概率型模型的主要思路是預估公路結構現狀分布，體現路用性能衰變的非固定性，包括剩余壽命預估方程及相對較為完善的馬爾科夫預估數學模型等[1-2]；確定型模型的主要思路則是基于力學驗算和養護經驗得到的某種數學表達預估方案，對路面結構衰變相關的某一參數進行預估，繼而得到特定條件下數學模型對應的參數計算結果，常見的包括經驗法、力學計算法及經驗計算綜合方法三類。

上述兩種思路均有著各自的優缺點，在公路資料齊全程度和應用范圍的局限下很難實現直接移植使用，須對其進行針對性的模型標定，方可實現區域性應用的目標。

模型建立后可通過長短期結合的評價方案對相關路面結構技術指標進行評價，如圖1所示。通過預防性及大中修養護方案的實施，評價相關技術指標的提升程度，并分析后續一定服役時限范圍內的指標衰減趨勢。

圖1 相關技術指標變化評價圖

二、結構衰變規律分析

國省道路面在長期的服役過程中，不斷受到外界自然環境和車輛荷載的作用，其技術指標將逐漸產生衰變，當衰變至某一閾值，需要通過一定的養護技術手段來恢復其性能，以實現公路安全營運。在調研國省道各項技術指標之后，對路面結構衰變規律進行深入探究和總結有助于制定科學有效的路面養護方案，持續保障路面的使用性能。

（一）典型路面結構分析

本文調查研究了浙江省溫州市轄區內的兩條國道（國道104線、國道322線）及兩條省道（省道232線、省道230線）共計457km路面結構類型的相關數據。對調查的國省道路面結構類型進行了劃分與統計，結果如表1所示。

表1 路面結構類型劃分統計結果

其中，國道104線的路面結構類型最為常見，其里程占比高達40.92%；國道322線的路面結構類型里程達到23.19%，二者之和占據半數以上路面結構形式。根據上述統計結果，選取國道104線和國道322線的路面結構分別作為代表性路面結構形式展開衰變規律分析。

（二）建模思路

通過數學預估分析模型，建立國省道路面技術指標和影響變量間的相關關系模型。常見的數學模型往往追求較高的擬合優度，但擬合優度越高并不意味著預估精準度越高。因此，本文在建模預估分析過程中主要采取分析和標定相結合的方法。其中，分析過程是結合經驗及專業理論，選擇合理的數學預估分析模型，而標定過程則是根據已有的路面技術指標，對選取的數學預估分析模型進行標定及完善的過程。

（三）指標分析與模型建立

本文分析了普通國省道的PQI、PCI、RQI及RDI等指標參數，并以PQI作為主要依托參數。結合往期養護案例檢測數據庫和多種試算方案，最終確定基于三折線和二階多項式數學模型，分別建立依托國道104線和國道322線的路面結構衰變預估模型。為實現精準預估，依據AADT分別以3000pcu/d和10000pcu/d為節點將交通等級劃分為輕、中、重交通。

三折線數學預估分析模型的基本原理是采用最小二乘法進行三段擬合，國道104線路面結構擬合結果如圖2所示；國道322線路面結構的二階多項式數學預估分析模型擬合結果如圖3所示。

圖2 三折線數學預估分析模型圖

圖3 二階多項式數學預估分析模型圖

三、工程應用實例

在完成路面結構衰變規律分析后，可利用上述模型對已有路面進行預估并設計專項養護方案。本文依托省道232線水霞段路面中修施工設計工程，在PCI調研的基礎上，分別應用上述兩類預估模型，最終確定其中兩段達到養護閾值，須進行大中修養護。這兩段分別為k0+000～k47+494段和k47+494～k48+545段。結合瀝青路面挖坑檢測、瀝青路面取芯檢測、彎沉檢測、路面平整度檢測及現狀調查，分別確定按照加鋪5cm厚AC-13C瀝青混凝土罩面、加鋪瀝青黏層+6cm厚AC-20C瀝青混凝土+瀝青黏層+4cm厚AC-13C瀝青混凝土的方案進行處治。

四、結語

本文在調研浙江省溫州市轄區內兩條國道及兩條省道結構類型相關數據的基礎上，分析了普通國省道相關指標參數，基于三折線和二階多項式數學模型，建立了兩類路面結構衰變預估模型；結合工程養護實例，得出省道232線水霞段路面中修工程施工設計結論。研究成果對普通國省道路面結構衰變及養護方案設計具有一定的借鑒意義。