高速公路沥青路面检测周期探讨

高建国

（河北省高速公路管理局，河北 石家庄 050031）

0 引言

我国的高速公路事业飞速发展，高速公路里程的急剧增加，使高速公路路面检测与养护问题显得越来越重要，可以预计今后一个时期，我国高速公路将由建设为主，转为建设与养护并举，并逐步以养护为主。道路检测是进行道路养护决策的依据，对于维持良好道路使用性能、提高道路服务水平、延长道路寿命、保障车辆通行安全具有重要作用。

道路检测内容一般包括［1，2］：路面破损状况、路面结构强度、路面平整度、路面抗滑能力、抗渗能力等，根据相关规范规定，高速公路和一、二级公路，破损状况和平整度每年必须进行一次调查，强度和抗滑能力可每两年进行一次调查，因此高速公路路面检测也一般采用定周期检测。

相关研究均已证实，道路使用寿命是有期限的，而且随着使用时间和轴载作用次数的增加，其使用性能将明显下降，而且下降速率增加，这也意味着各种道路病害发生的频率和概率明显增加，因此，定周期检测并未考虑路面性能随机性的变化趋势，与路面性能变化规律不一致。

1 路面性能变化规律

路面在使用过程中，随着时间的推移，在荷载和环境因素的影响作用下，路面状况不断恶化，使用性能逐渐下降。由于环境因素的复杂性和路面结构本身的差异导致路面使用性能的衰变会出现多种模式［3-7］（见图1）。

图1 路面性能衰变曲线

图中4条曲线代表4种不同的损坏类型，它们的共同特点是：随着使用时间或荷载作用次数的增加，使用性能呈下降趋势，即路况在不断恶化，所能提供的服务能力日益衰减，只是曲线反映的衰变过程有快有慢。

对于路面性能衰变规律的研究可追溯至AASHO试验，为此许多国家和地区建立了各自的路面性能衰变方程［8，9］。

1.1 WASHINGTON州模型

美国华盛顿州的路面管理系统将平整度和路面损坏状况综合成一个评价表R，以R作为使用性能变量，综合13年的观测资料，对柔性路面的养护和改建对策提出了综合使用性能指标R的预估模型。

式中，y为路龄。

1.2 北京模型

北京地区选用路况指数PCI、行驶质量指数RQI和结构性能（以路表弯沉和现有交通量共同表征）作为路面使用性能变量，使用性能影响变量选用路面使用年数，建立的预测模型如下：

式中：y——路龄；

a，b，d，m——参数。

1.3 目前较常用的衰变方程形式

基于对国内外各种模型的大量研究，孙立军等人提出了如下衰变方程，下式为目前较常用的确定型路面性能衰变模型，式中α、β是两个大于零的回归参数，α的大小代表了路面使用寿命的长短，β决定了曲线的形状，它们的数值可由观测数据回归而得。

式中：PPI——使用性能指数（PCI、RQI等）；

PPI0——初始使用性能指数；

t——路龄；

α，β——模型参数。

2 现有的周期检测方法

大量研究结果表明我国的检测周期均以定周期为主，常用的检测频率主要有以下几种。

2.1 潘玉利推荐频率

交通部公路科学研究院潘玉利根据国外公路检测经验，提出了高速公路各指标检测大致周期（见表1）。

表1 潘玉利关于检测周期的建议值

2.2 乔立群、马震、郭楣等推荐频率

黑龙江勘察设计院乔立群、马震、郭楣等提出了适宜于高速公路沥青路面预防性养护的检测频率（见表2）。

表2 乔立群关于检测周期的建议值

2.3 《高速公路沥青路面养护技术规范》频率建议值

《高速公路沥青路面养护技术规范》给出了路面使用性能检测频率建议值（见表3）。

表3 路面性能调查频率

3 定周期检测的缺陷与周期优化方案

路面在使用过程中，随着时间的推移，在荷载和环境因素的影响作用下，路面状况不断恶化，而且随着使用时间和轴载作用次数的增加，其使用性能将明显下降，而且下降速率增加，这也意味着各种道路病害发生的频率和概率明显增加（如图2所示）。若此时将ΔT作为道路检测的周期，则相同的检测周期ΔT内，路面状况变化ΔPQI1远小于ΔPQI2。在不同的检测的时间点T1和T2，路面状况PQI1，PQI2相差很大。

图2 定周期检测示意图

由此可见常规的定周期检测方案与路面性能变化并不一致，导致以下情况发生：

a）通车初期路面状况良好状态下，检测过于频繁造成人力和经费的浪费；

b）道路寿命中后期路面状况恶化迅速状态下，检测频率又过于稀疏造成不能及时养护而形成安全隐患，影响道路寿命。

因此，最优检测时机的确定应克服定周期检测的弊端，在对路面使用性能参数及规律进行充分调查和深入分析的基础上，选择合适的路面性能衰变方程，根据道路所处的环境，路面结构等标定方程的参数。根据规范确定指标需检测的最低限值，加之影响路面性能的因素的变异性，路面检测应加入可靠性的概念，某指标需检测的阈值视该道路的可靠性大小而定，但需大于规范规定的最低限值。某指标值低于该阈值的时间点即为最优检测时机，具体流程见图3。因此基于路面性能变化规律和可靠性理论的道路检测时机，保证了道路检测与路面性能变化规律的一致性，从而在节省检测费用的同时，更有效、更及时、更准确的对路面使用状况进行检测，从而为高速公路养护提供可靠的依据。

图3 检测周期优化流程图

4 结语

由于道路所处环境的多变性必然引起路面使用性能变化的复杂性，加之时间的推移、荷载的作用其使用性能会明显下降，而且下降速率增加。而常规的定周期检测并未充分考虑路面性能变化规律，易导致道路通车初期路况优良时检测频率过于频繁增加检测费用，而后期路况较差时路面检测频率又过于稀疏使路面不能及时养护，影响道路寿命。为了更有效、更及时、更准确的对路面使用状况进行检测，须在对路面使用性能参数及规律进行充分调查和深入分析的基础上，寻找能使道路检测与路面性能变化规律相一致最优的检测时机。

［1］谢涛，邱延峻，蒋泽中.路面使用性能参数的统计特性研究［J］.四川建筑科学研究，2004，30（3）：133-135.

［2］曾峰.沥青路面预防性养护决策方法的研究与技术应用［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2009.

［3］韩海红.沥青路面加铺层可靠性分析与评估方法研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2006.

［4］宋丹丹.基于路面管理系统的路面服务能力指标和预测模式的建立［D］.上海：同济大学，2008.

［5］彭海林.基于水泥混凝土路面使用性能指标的预防性养护时机研究［D］.长沙：湖南大学，2008 .

［6］王国晓，安景峰，陈荣生.灰色理论在路面使用性能预测中的应用［J］.公路交通科技，2002，19（3）：16-19.

［7］叶筠，陈长，孙立军.基于参数自适应方法的路面性能衰变方程研究［J］.上海公路，2008，（4）：21-25.

［8］胡昌斌，邱欣，索智.高速公路沥青混凝土路面使用性能参数概率分布特性统计分析［J］.公路.2004，（3）：24-29.

［9］胡昌斌，王奎华，谢康和.沈大高速公路路面使用性能养护综合评价模型的研究［J］.公路.2002，（3）：1-7.