水泥混凝土路面通车试运营期的质量评定研究

孙吉书，耿晓婷，邱 月，冯 博

（ 1．河北工业大学 土木工程学院，天津 300401；2．河北省土木工程技术研究中心，天津 300401；3．秦皇岛市公路工程质量监督站，河北 秦皇岛 066000）

水泥混凝土路面通车试运营期的质量评定研究

孙吉书1，2，耿晓婷1，邱 月3，冯 博3

（ 1．河北工业大学 土木工程学院，天津 300401；2．河北省土木工程技术研究中心，天津 300401；3．秦皇岛市公路工程质量监督站，河北 秦皇岛 066000）

根据水泥混凝土路面通车试运营期的质量特点及其各项技术指标的衰变特点，实测确定了主要技术指标随通车时间的变化规律，确定了水泥混凝土路面通车试运营期的质量评定指标体系，并确定了各项指标的量化方法及权重，最后，得出了简明实用的水泥混凝土路面通车试运营期的质量评定方法，便于明确通车试运营期水泥混凝土路面主要技术指标发展衰变趋势，以及综合质量评定，有利于提前采取技术措施，保证水泥混凝土路面质量．关 键 词 道路工程；技术指标；衰变规律；水泥混凝土路面；质量评定

0 引言

相对于沥青混凝土路面而言，水泥混凝土路面具有承载能力高、稳定性好、使用寿命长等特点，在我国应用广泛，尤其是在重载车辆较多的干线公路、港口道路应用非常广泛[1]．水泥路面通车里程约占我国有铺装路面总里程的 72.03%[2]．然而，近年来水泥混凝土路面的早期破坏现象日趋严重，很多路面使用 2 ～ 3 年即出现唧泥、错台、啃边等各种损坏，造成不良的社会影响[3]．为了防止施工质量较差而使得水泥混凝土路面通车后过早破坏，广大科技工作者和管理人员也采用了许多办法，如：在通车后一般2年时间作为试运营期，这期间发生的问题需要施工单位补偿相关损失．冯永艳等人分析了水泥混凝土路面早期损坏的要点以及施工质量保证措施[3]，屠筱皖、朱先祥通过对现有水泥混凝土路面的调查，分析研究了水泥混凝土路面破损原因与防治措施[4]，杨春风、刘路通过三维建模，研究了不同车速作用下水泥混凝土路面动态响应[5]，蒋应军等人研究了重载交通对水泥混凝土路面的损坏机理及处置对策[6]．但是，这些研究主要侧重于水泥混凝土路面成型初期（72h以内）的病害形式以及轴载等因素对路面使用寿命及破坏机理的分析．而要想在试运营期结束后顺利通过竣工验收，就需要着重分析水泥混凝土路面在通车试运营期内主要就是指标的变化规律，进而采取适当的技术措施，保证各项技术指标符合规定、保证水泥混凝土路面的质量．

本文根据水泥混凝土路面通车试运营期的质量特点及其各项技术指标衰变特点，通过实测，着重研究水泥混凝土路面通车试运营期主要技术指标随通车时间的变化规律，得出简明实用的水泥混凝土路面通车试运营期的质量评定方法．

1 评价指标体系的建立

1.1 评价指标的选定

《公路工程质量评定检测标准》（JTG F80/1—2004） 等现行规范对水泥混凝土路面的竣工验收指标包括强度、平整度、构造深度（抗滑性能）、板厚、宽度、相邻板高差等 10 项指标[7]，作为公路养护时机及养护规模的确定依据，《公路技术状况评定标准》（JTGH20—2007）选定路面损坏、平整度和抗滑性能 3 项技术内容对水泥混凝土路面进行质量评定，并给出了评价指标的权重，对于二级以下公路不考虑抗滑性能的影响[8]．本文实测了秦皇岛市承秦出海路等3条水泥混凝土路面通车试运营期的各项技术指标，分析了水泥混凝土路面的强度、抗滑性能、平整度等主要技术指标随通车时间的变化趋势，通过回归分析，得到通车试运营期水泥混凝土路面主要技术指标随通车时间的变化规律如表1所示．

通过对调查数据和已有研究文献的分析表明，通车试运营期水泥混凝土路面的强度对于整个设计使用年限内的整体性能具有非常重要的影响，如果初期强度发展不良，将会大大降低水泥混凝土路面的整体结构和服务性能；而抗滑性能（构造深度）对于降低交通事故率、保证行车安全性具有重要的作用，并且其在通车初期降低较快，因此，本文依据水泥混凝土路面通车试运营期的特点，选定强度、平整度、抗滑性能和路面破损状况（PCI）作为水泥混凝土路面通车试运营期综合质量的评价指标．综合评价方法如式 (1) 所示．

式中：PQI为路面状况指数 （评价结果）；PSSI、wPSSI为路面强度指数及其权重；RQI、wRQI为路面行驶质量指数及其权重；SRI、wSRI为路面抗滑性能指数及其权重；PCI、wPCI为路面损坏指数及其权重．

1.2 评价指标的权重

目前，路面质量综合评价的方法较多，但是大多数是针对路面使用后期维修与养护措施确定的，涉及水泥混凝土路面通车试运营期的论述较少．相对于水泥混凝土路面的整个使用寿命（20 ～ 30 a）而言，通车试运营期 （一般为 2 a） 只占使用寿命的 1/10 ～ 1/15 ，对于水泥混凝土路面通车试运营期内的质量评定指标需要根据实际工程的实效特点进行选定．本文根据实测结果汇总了各项技术指标的衰变规律（见表1），根据通车试运营期的工程特点，依据相对重要度的原则，采用专家主观赋权法确定水泥混凝土路面试运营期质量综合评价指标的相对权重．参照 FD 法[9]，确定任意两指标之间相对重要性按照0～6评判，如：一项指标相对于另一项指标而言非常重要（占有压倒性优势）可取6，一项指标相对于另一项指标而言非常不重要可取0，两项指标相比同等重要，则取 3，其余介于 0 ～ 6，指标相同时也取 0．计算结果见表2．

根据表2的计算结果，得到水泥混凝土路面试运营期评价指标的相对权重为，结构强度∶平整度∶抗滑性能∶PCI=0.222 2∶0.222 2∶0.194 4∶0.361 1 ．

表1 水泥混凝土路面主要技术指标随通车时间的变化规律Tab.1 The variation regularity ofmain technical indexesof cementconcrete pavementw ith time

表2 评价指标的相对权重值（0～6评分）Tab.2 Relativeweightsof evaluation indexes

2 评价指标的量化

参照相关文献，结合水泥混凝土路面通车试运营期的工程特点，依据技术指标检测方便的原则，本文综合确定评价指标的数学表达式如下．

2.1 结构强度

在水泥混凝土强度检测中，回弹法无损检测得到了广泛的应用，本研究前期也进行了回弹强度与混凝土弯拉强度的相关性试验，两者具有良好的线性相关关系，如式 (2) 所示．

本文选定回弹强度作为结构强度的量化指标，通过专家调研，选定当其他指标合格、强度大于规范要求值 150%时，可认为强度指标满分．结构强度的量化函数如下．

式中：fct为回弹抗压强度，为规范允许的最低强度值；a为模型计算参数．

2.2 平整度

本文根据平整度指数各个评价指标之间的相互关系，以测量方便实用的基本原则，直接以3m直尺测量数据为指标评价平整度情况，如式 (4) 所示．

2.3 抗滑性能

构造深度和摆值是两个常用的抗滑性能评价指标，本文选用构造深度来表征水泥混凝土路面的抗滑性能，其量化函数如下．

式中：TD 为构造深度，mm ；TDa为构造深度竣工验收最小值；TDb、TDC为构造深度容许最小值和容许最大值；a、b为模型计算参数．

2.4 路面破损状况（PCI）

相关规范[8]给出了路面破损状况（PCI）的计算方法，这一指标的量化计算函数如下．

式中：DR 为路面破损率（PavementDistressRatio），各种破坏的折合损坏面积之和与路面调查面积之百分比（%）；Ai、wi为第 i 类损坏的面积 （m2） 及其权重；A 为调查的路面面积（调查长度与有效路面宽度之积，m2）；a0、a1为计算系数；i为考虑损坏程度 （轻、中、重） 的第 i项路面损坏类型；i0为包含损坏程度（轻、中、重）的损坏类型总数．

3 评价方法的应用

根据实测结果，秦皇岛市承秦出海路竣工验收时主要评价指标及其量化结果如表3所示．

表3 承秦出海路的技术指标与量化结果Tab.3 The technical indexesand theirquantitative results of Chengqin sea highway

将表3中的各项指标量化结果组成评判矩阵R，并与各项指标的权重值组成的权重矩阵A相乘，得到评价结果如下．

承秦出海路竣工验收时的质量综合评价得分大于 80分，使用性能状态良好．

4 结论

1）本文通过实测得出了强度、平整度、抗滑性能等技术指标随通车时间的衰变规律，便于掌握通车试运营期水泥混凝土路面各项技术指标的变化规律，保证水泥混凝土路面的质量及竣工验收的顺利通过．

2）结合水泥混凝土路面通车试运营期的工程技术特点，确定了这一时期水泥混凝土路面综合质量评定指标体系，并根据各项技术指标的相对重要确定了其权重．

3）根据通车试运营期水泥混凝土路面各项技术指标的衰变规律，确定了主要技术指标的量化评价函数，并结合实例验证了评定方法的实用性．

[1] 孙吉书，窦远明，刘熙媛．水泥路面再生混凝土主要路用性能研究 [J]．重庆交通大学学报：自然科学版，2014，33（1）：52-54．

[2] 交通运输部．2012 年公路水路交通运输行业发展统计公报 [R]．2013．

[3] 冯永艳，邱学焦，彭斌．水泥混凝土路面早期损坏要点分析 [J]．公路，2013（11）：224-226．

[4] 屠筱皖、朱先祥．水泥混凝土路面破损原因分析与防治措施 [J]．合肥工业大学学报：自然科学版，2004，27（8）：964-966．

[5] 杨春风，刘路．不同车速作用下水泥混凝土路面动态响应分析 [J]．河北工业大学学报，2010，39（3）：112-115．

[6] 蒋应军， 戴学臻； 陈忠达，等．重载水泥混凝土路面损坏机理及对策研究 [J]．公路交通科技，2005，22（7）： 31-35．

[7]JTG F80/1-2004．公路工程质量检验评定标准 [S]．北京：人民交通出版社，2004．

[8]JTGH20-2007．公路技术状况评定标准 [S]．北京：人民交通出版社，2007．

[9] 孙吉书，杨春风，艾忠华，等．模糊综合评价方法在桥型多方案选择中的应用 [J]．河北工业大学学报，2009，38（4）：99-102．

[责任编辑 杨 屹]

Quality evaluation of cementconcrete pavement on trialoperation period

SUN Ji-shu1,2，GENG Xiao-ting1，QIU Yue3，FENG Bo3
(1.Schoolof CivilEngineering,HebeiUniversity of Technology,Tianjin 300401,China;2.CivilEngineering Technology Research CenterofHebeiProvince,Tianjin300401,China;3.Qinhuangdao Highway EngineeringQuality Supervision Station,HebeiQinhuangdao 066000,China)

Based on thequality propertiesand thedecay law of technicalindexesof cementconcretepavementon trialoperation period,the changing lawsof themain technical indexesof cementconcrete pavementw ith completion time have been studied firstly.The index system of quality evaluation of cementconcrete pavementon trialoperation period is determ ined.Thequantitativemethodsand theirweightsofeach technical index are determ ined,too.Finally,a conciseand practicalmethod to evaluate thequality of cementconcrete pavementon trialoperation period isproposed.Theseachievements can contribute to grasp the decay trend of themain technical indexesand comprehensive quality evaluation of cementconcrete pavementon trialoperation period,and to ensure thequality of cementconcrete pavement.

pavementengineering;technical index;decay law;cementconcrete pavement;quality evaluation

1007-2373(2014)05-0093-04

U416

A

10.14081/j.cnki.hgdxb.2014.05.018

2014-06-25

国家自然科学基金（50878073）；河北省高等学校科学研究计划（Q2012156）；秦皇岛科学技术研究与发展计划（200902b042）

孙吉书（1976-），男（汉族），副教授，博士 ．