宣大高速公路水泥混凝土路面使用性能评价

宣大高速公路水泥混凝土路面使用性能评价
范瑛宏;彭鹏;侯子义;闫倩倩
【摘要】Combining the evaluation principles,indexes and methods of concrete pavement performance of Xuanda(Xuanhua-Datong)highway reconstruction projects,this paper investigated the concrete pavement distress condition by artificial methods,detected the pavement evenness with vehicle-mount-ed laser,measured the friction coefficient of road surfaces,which were used to calculate Pavement Surface Condition Index (PCI),Riding Quality Index (RQI),Skidding Resistance Index (SRI),ob-tained Pavement Quality or Performance Index (PQI).And via using the FWD to measure pavement deflections,the pavement get the pavement strength index(PSSI).Finally the paper gives the compre-hensive evaluation of the pavement performance and put forward the management measures.%结合宣大（宣化-大同）高速公路改建项目分析水泥混凝土路面使用性能评价原则、指标及方法。

采用人工方法调查路面的损坏状况，车载式激光平整度仪测定路面平整度，摆式仪测定路面的摩擦系数，得出路面损坏状况指数 PCI 、路面行驶质量指数 RQI 、路面抗滑性能指数 SRI ，进而得到路面使用性能指数 PQI ；并采用落锤式弯沉仪测定路面弯沉值，得到路面结构强度指数PSSI 。

综合评定宣大高速公路现有路面使用性能，并提出相应的处治方案。

【期刊名称】《交通科技》
【年(卷),期】2014(000)003
【总页数】4页(P85-87,88)
【关键词】水泥混凝土路面;养护决策;评价原则;评价指标;评价方法
【作者】范瑛宏;彭鹏;侯子义;闫倩倩
【作者单位】交通运输部公路科学研究院北京 100088; 河北工业大学土木工程学院天津 300401;交通运输部公路科学研究院北京 100088;河北工业大学土木工程学院天津 300401;交通运输部公路科学研究院北京 100088; 河北工业大学土木工程学院天津 300401
【正文语种】中文
1 水泥混凝土路面评价原则及指标
1.1 评价原则
为了公路养护管理工作的顺利进行，科学地评定公路技术状况和服务水平，交通部公路科学研究院主编了相关的标准［1］，这样可以使得公路的检测和评定工作趋于科学化、规范化和制度化。

首先，评定工作应遵循客观、科学和高效的原则，并利用先进的检测和评价手段，以保证检测和评价结果准确可靠。

其次，各级交通主管部门及公路管理机构，应加强对评定工作的监督，同时积极完善相关的规章制度。

然后根据评定的结果，制定养护方案，积极实施预防性养护。

并且在进行检测和评定的过程中，还应遵守国家和行业的其他标准及规范。

1.2 评价指标
随着科学技术的发展和路面检测技术的提高，各国制定的路面检测方法及评价标准的不同，选取的评价指标和建立的评价模型也各不相同。

在我国的规范中，水泥混凝土路面的使用性能指数（PQI）包括路面损坏状况指数（PCI）、路面行驶质量指数（RQI）、路面抗滑性能指数（SRI）、路面结构强度
指数（PSSI）4个指标。

各个指标的值域为0～100，某项指标的值越大，则说明路面该项性能越好。

2 路面使用性能的评价方法
目前，我国对路面使用性能的评价方法为多指标和综合评价指标相结合的方法，主要有4类，分别为：基于回归模型法的评价方法（如PSI，PQI，MCI和我国的PQI）、基于系统分析法的路面评价方法（如层次分析法、模糊数学）、基于灰色理论的评价方法以及集对分析、神经网络、遗传算法等［2］。

在我国的规范中，对于水泥混凝土路面使用性能评价包括PCI，RQI，SRI 3项技术指标，分别乘以权重进行求和，按下式计算：
式中：w PCI，w RQI，w SRI分别为PCI，RQI，SRI的权重值。

PQI的值域为0～100，且其值越大越好。

根据PQI值及各分项指标评定路面的等级见表1。

表1 路面状况评定标准评价等级优良中次差PQI各分项指标≥90 ≥80，＜90≥70，＜80≥60，＜70 ＜60
3 宣大高速公路工程实例分析
本文结合宣大（宣化－大同）高速公路改建项目，采用相关方法，分别计算得出路面损坏状况指数、路面行驶质量指数和路面抗滑性能指数和路面结构强度指数，确定了宣大高速公路使用性能水平，并有针对性地提出了养护维修的方法。

3.1 路面使用性能调查
（1）进行路面损坏状况的调查。

本次调查采
用人工方法对重载方向进行调查，对所有的行车道进行损坏类型和严重程度的实地调查，见表2。

表2 路面损坏状况调查数据桩号病害碎裂板／m2裂缝／m板角断裂／m2错台／
m唧泥／m边角剥落／m坑洞／m2露骨／m2 DR值PCI值K248＋600～K249＋000 229.2 91.9 0.4 0.1 3.6 16.0 61.7 K251＋000 396.9 1 897.5 0.7 5.7 2.3 14.4 28.25 50.8 K253＋000 3 737.7 2 136.6 6.6 4.1 2.9 59.2 78.7 20.2 K255＋000 2 212.6 2 652.1 0.1 5 31.7 7.2 14 64.3 27.65 K257＋000 1 713.8 2 724.8 10 2.4 9.5 10 57.6 30.9 K259＋000 3 307.6 2 310.6 2.7 105 1 6.2 7.9 21
76.65 21.2 K261＋000 3 196.5 2 198.8 6.2 87 5.9 6.2 130 73.8 22.6 K263＋000 3 293.3 2 185.6 4.3 44.7 4 0.7 4.8 71.5 74.1 22.4 K265＋000 3 713.6 1 676.8 5.3 80 82 0.1 12.1 167 73.1 22.95 K267＋000 3 625.9 2 422.2 9.7 127.1 22 31.5 9.8 7 81.05 19.45 K269＋000 1 377.1 744.7 2 332 29 7.7 15.9
0 28.4 51.55 K269＋400 225.0 150.0 1.4 6.5 1055.2 125.0 28.2 50.3
在本次路面损坏状况调查中，没有发现明显的填缝料损坏、拱起和修补的病害，故未在表中列出。

根据公式计算：
式中：各符号含义见规范［1］，分别计算得出每k m的PCI值和DR值，见表2。

取PCI的平均值来评价宣大公路的路面损坏状况，PCI＝31.4＜60，DR＝59.8。

根据该结果，可以确定宣大公路的路面损坏状况非常严重。

（2）对宣大公路的路面平整度进行检测。

平整度的测量方法有很多，本次调查采用车载式激光平整度仪测定重载方向的平整度。

激光平整度仪采集的数据为路面的相对高程值，是以100 m为计算区间长度并用IRI标准程序计算的值［3］。

由于激光平整度仪采集的数据量较大，所以只将数据处理的结果列于表3。

表3 路面平整度数据表IRI RQI K248＋600～K249＋000 1.425 93.839 K259＋000～桩号 IRI RQI 桩号K261＋000 2.868 85.543 K251＋000 1.513 93.502
K263＋000 2.242 89.835 K253＋000 1.925 91.667 K265＋000 2.533 87.406
K255＋000 2.095 90.734 K267＋000 3.163 83.085 K257＋000 1.616 93.081
K269＋000 4.032 73.377 K259＋000 2.646 85.924 K269＋400 1.884 91.872
根据公式计算：
式中：各符号含义见规范［1］，可以计算各段的RQI值列于上表中，并求得IRI
＝2.412，RQI＝87.785，由此可以确定宣大公路的平整度处于良好水平。

（3）用摆式仪测定路面摩擦系数，以评定路面在潮湿状态下的抗滑能力。

为了计算SRI的值，根据已有的研究成果，将测定的摆式摩擦系数的值换算为横向力系
数SFC的值，考虑由于精度及其他因素的影响，可能会造成一定的误差，但是这
个误差是允许的，因此，通常采用换算公式F b＝0.959 3F s＋5.245［4］进行换算。

重载方向测定的摆式摩擦系数的数据见表4。

表4 路面摆式摩擦系数表BPN SFC SRI K248＋600～K249＋000 60.6 57.7 95.9 K259＋000～桩号 BPN SFC SRI 桩号K261＋000 43.3 39.6 79.0 K251＋000 71.2 68.7 98.3 K263＋000 42.4 38.7 78.5 K253＋000 49.1 45.7 87.6 K265＋000 42.8 39.1 78.9 K255＋000 52.1 48.8 85.4 K267＋000 46.5 43.0 84.0
K257＋000 47.8 44.3 85.0 K269＋000 62.7 59.8 96.0 K259＋000 41.9 38.2 77.7 K269＋400 45.9 42.4 83.7
式中：各符号含义见规范［3］，计算得出BPN＝51.4，SFC＝48.1，SRI＝86.2，由此可以确定宣大公路的抗滑性能处于良好水平。

（4）根据公式（1）（其中对于水泥混凝土路面ωPCI＝0.5，ωR QI＝0.4，ωSRI ＝0.1），计算得出宣大公路（重载方向）的路面使用性能PQI＝0.5×31.4＋
0.4×87.785＋0.1×86.2＝59.434＜60，故宣大公路路面的使用性能已经处于较差的水平。

根据公式计算：
（5）对宣大公路进行路面结构强度指数的评定，采用落锤式弯沉仪进行路面弯沉值的测定。

以下选择的测试路段通过数理统计原理计算得出各个测点的实测弯沉代表值，设计弯沉值为35 mm。

根据公式计算：
式中：各符号含义见规范［3］，计算得出PSSI的值，见表5。

表5 路面结构强度指数及相关数据测点指数1 2 3 4 5 6 7 8 9实测弯沉代表值／mm 42.70 39.12 53.80 52.62 55.78 54.04 41.27 49.45 53.94 SSI 0.82 0.89
0.65 0.67 0.63 0.65 0.85 0.71 0.65 PSSI 81.76 86.87 65.07 66.78 62.29 64.72 83.85 71.49 64.87
由表5可见，计算得出宣大高速公路的路面结构强度指数的平均值为71.97＞70，处于中等水平，因此，宣大公路的路面结构强度处于足够的水平。

3.2 路面养护维修措施
根据宣大高速公路现有的路面使用性能指数PQI的值，对于较严重的路面（重载
方向）需进行路面的大中修或加铺或改建，而对轻载方向可以采取专项的矫正性养护。

轻载方向的矫正性养护，可采取的措施有：沥青砂或密级配沥青混凝土补平夯实、环氧树脂砂浆修补、混凝土稀浆封层、沥青砂或密级配沥青混凝土进行顺接等［5］。

而对重载方向的路面损坏严重的应进行大修或改建。

对于部分严重的水泥混凝土路面板可以采取整板置换；对于路面结构强度足够的情况下，可以采取加铺沥青层的方式进行修复；对于路面结构强度不满足要求的路段，则需进行翻修。

对于不同的养护维修措施，还需要考虑成本问题，最终确定的养护措施应符合成本效益最低且能达到预期的修复水平的原则。

通过对宣大高速公路原有路面的病害分析及各项数据的对比，并考虑到轻重载的差异，确定宣大高速公路重载方向采用加
铺沥青面层的方式，轻载采用矫正性专项养护。

4 结语
（1）通过调查和计算，得出宣大高速公路的路面损坏状况处于较差的水平，平整度和抗滑性能处于良的水平，而路面结构强度处于中等水平。

（2）宣大高速公路路面的使用性能指标PQI的值为59.434，因此，现有的路面
使用性能处于较差的水平，对路面采取适当的养护措施势在必行。

（3）针对宣大公路的现有路面使用性能，以及交通荷载的分布情况，对于轻载方向建议采用专项的矫正性养护措施，而对于重载方向则建议进行加铺沥青面层的处治方法。

参考文献
［1］ JTG H20－2007公路技术状况评定标准［S］.北京：人民交通出版社，2007.
［2］黄文雄，谭利英，邓丽娟.公路路面使用性能评价方法研究［J］.交通科技，2003（4）：97-100.
［3］JTG E60－2008公路路基路面现场测试规程［S］.北京：人民交通出版社，2008.
［4］王骁，马天丽，傅燕峰.横向力系数测定车与摆式仪检测方法的相关性分析［J］.黑龙江交通科技，2012（11）：158-159.
［5］左世娟.水泥混凝土路面病害分析和养护对策［J］.黑龙江交通科技，2002（4）：24-26.。