海堤高速公路路面状况评价指标

董晓勇

(上海浦江桥隧运营管理有限公司　上海　201804)

海堤高速公路路面状况评价指标

董晓勇

(上海浦江桥隧运营管理有限公司上海201804)

摘要结合上海东海大桥连接段海堤公路路面养护工程，对PCI指标不适用于评价海堤高速公路实际路面状况的原因进行了分析，并研究了美国佛罗里达州路面损坏评价指标和路面裂缝率指标的适用性。研究结果表明：PCI评价结果偏高，且在日常路面养护管理工作中缺乏指导性；美国佛罗里达评价方法不适合评价海堤高速公路的路面状况。建议在PCI指标的基础上，缩短评价单元，采用裂缝率指标指导海堤高速公路日常路面评价和养护。

关键词海堤高速公路路面状况评价指标PCI裂缝率

随着海洋经济的加快发展，国内外越来越多的疏港公路直接建设于敞口海域，如韩国的新万金工程[1]，上海东海大桥连接段海堤公路[2]、浙江温州灵霓海堤工程[3]等。海堤公路与一般公路有明显不同，主要有以下特点[4]：①主要沿垂直于海岸线方向布设,路基两侧均临海；②常年浸水,路基均处于潮湿状态；③所处涂面高程一般较低,有利于大波浪的形成;④路基坡脚主要体现为冲刷作用,容易形成深切沟槽,影响路基稳定;⑤一般服务于港口及工业园区的货物集疏运,交通量和交通荷载均较大;⑥海堤道路的不均匀沉降是造成海堤段路面破损严重的重要原因。

上述特点使裂缝、沉陷、车辙成为海堤公路路面破损的主要形式。直接使用现行《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ 073.2-2001，以下简称《养护规范》)[5]中的相关公式，所得的路面状况指数往往与海堤高速公路实际路面状况差别较大。因此，利用海堤高速公路的路况数据，分析其路面状况特点，研究海堤高速公路沥青混凝土路面破损状况的合理评价方法，对于海堤高速公路路面的养护与管理具有十分重要的意义。

1PCI评价海堤高速公路路面破损状况存在的问题

1.1　PCI值无法反映海堤高速公路实际路面状况

2014年4月对上海东海大桥连接段海堤公路A线(右幅)和B线(左幅)沥青混凝土路面进行了路况调查，根据《养护规范》，按照式(1)和式(2)计算路面状况指数PCI并按表1评价标准进行评级。

PCI=100-15DR0.412

(1)

(2)

式中：DR为路面综合破损率；D为路段内折合破损面积；Dij为第i类损坏，第j类严重程度的实际破损面积，如为纵、横裂缝，其破损面积为：裂缝长度(m)×宽度0.2 m；车辙破损面积为：长度(m)×宽度0.4 m；Kij为第i类损坏，第j类严重程度的换算系数。

表1　路面破损状况标准

计算得到东海大桥连接段海堤公路1.8 km路段的PCI值及评价等级见表2。

表2　海堤段路面状况评价等级

海堤高速公路局部路段不均匀沉降很突出，路段不同位置路面状况差别很大，为了更准确地了解该路段的路面破损状况，以100 m为路段单元，进一步计算其PCI值，所得结果见图1和图2。

图1　A线各路段PCI

图2　B线各路段PCI

由图1和图2可见，A线路段路面状况的优良率高达94.44%，B线路段的路面状况相对较差，但优良率也达到72.22%。

从划分路段单元后的PCI计算数据来看，海堤段路面状况基本完好，尤其是A线优良率高达94.44%。根据《养护规范》要求，高速公路在满足强度要求的前提下(路面的结构强度系数为中等以上时)，若高速公路的路面状况指数评价为优、良，以日常养护为主，只需对局部破损进行小修。

但实际情况并非如此，根据养护资料，2006~2013年5月累计修补坑塘960 m2，沥青路面灌缝2 100 m，其中有1/3路面坑塘和裂缝属于重复修补。路况调查的结果同样表明PCI评价等级高的路段实际存在较为严重的病害，例如B线K30+500~K30+600路段PCI评价为“良”，但实际上存在严重的裂缝、修补等病害。

1.2　PCI值的计算缺乏针对性

我国现行《养护规范》在计算路面状况指数时，将沥青混凝土路面破损分为4大类共19种损坏类型。随着我国高速公路路面修筑技术的不断提高，工程质量监督体系的逐渐完善，高速公路沥青混凝土路面病害一般都是以某一种或某几种破损为主。

吴传海[6]的研究表明，当综合破损类路面的PCI值为75%时，单车道单一破损类路面的PCI值将提高10～15分。如按主、超双车道进行统计，则各类典型路面的PCI值又将比按单车道统计再相应地提高约3～6分。因此，由于海堤高速公路路面破损类型较为单一，尤其破损以裂缝类为主时，即使路面处于很差的状况，其PCI仍可能很高。

2美国佛罗里达州路面损坏评价方法

美国佛罗里达州曾采用累加的方法对路面损坏进行评价[7]，该方法主要针对裂缝、车辙和补丁这3种损坏进行综合评价，适应海堤公路的路面主要破坏类型，有必要研究该方法评价海堤公路路面破损状况的可行性。

该方法分别对3种损坏的不同损坏程度和损坏密度规定相应的扣分值，根据路面实际的损坏情况，直接累加各损坏的扣分值即得到路面损坏状况的评价结果F。

3裂缝率评价方法

PCI对海堤公路的评价结果不仅与其实际路面破损状况存在较大差距，还无法定量反映路面破损的主要类型及其严重程度，不能初步推断出路面破损的主要原因，所以在日常路面养护管理工作中缺乏明确指导性。

不均匀沉降造成的裂缝病害是海堤公路主要的破坏形式，且裂缝率与修补率、沉降之间都有很好的相关性，因此可以考虑采用裂缝率评价海堤公路路面破损状况。

裂缝率的计算见式(3)，块状或网状裂缝直接量测其破损面积(m2)，纵向或横向裂缝测量实际长度(m)后取其计算宽度为0.2 m折算成面积。

(3)

式中:Ck为沥青混凝土路面裂缝率；CA为龟裂及块裂的总面积，m2；L为单根裂缝总长度，m；A为评价路段路面面积，m2。

参考吴传海[6]、曾江洪、许佳[8]等相关研究和文献，裂缝状况评价标准见表3。

表3　裂缝率评价标准

4F指标和裂缝率评价结果分析

分别采用《养护规范》中的PCI、美国佛罗里达州路面损坏评价方法F和裂缝率作为指标对东海大桥连接段海堤公路路面状况进行评级的结果见图3。

图3　A线和B线各路段路面破损状况评级

3个评价指标下的路面状况优良率见图4。

图4　不同评价指标下的路面状况优良率

由图3和图4可见，采用佛罗里达评价方法的F作为指标时，由于海堤高速公路存在车辙的路段车辙深度很大，而佛罗里达评价方法中对于裂缝和修补的扣分值相对较低，对深车辙的扣分值很高，造成得到的结果表现出与车辙较强的相关性，而不能很好反映裂缝、修补面积的影响。

采用裂缝率作为评价指标时，A线4个单元的评价结果为“中”、1个单元的评价结果为“差”。B线5个单元的评价结果为“中”、2个单元的评价结果为“次”，1个单元的评价结果为“差”。裂缝率指标对该路段的评价结果相比PCI和F值更能反映出该路段路面破损状况，其评价结果与实际养护工作过程中反映出的各单元路面破损状况吻合，证明裂缝率作为评价指标更为可靠。

5结论

(1) 海堤高速公路路面病害的特点导致我国路面养护规范的PCI指标评价结果与海堤高速公路实际路面破损状况之间存在较大出入，PCI值偏高。美国佛罗里达评价方法对裂缝和修补的扣分值较低，受车辙影响过大，所以F指标也不适合评价海堤高速公路的路面。

(2) 海堤高速公路局部路段不均匀沉降很突出，路段不同位置路面状况差别很大，十分有必要缩小评价单元，建议采用100 m为单位对路面损坏状况进行评价。

(3) 由于海堤高速公路最普遍和严重的路面损坏类型是裂缝类病害，使用裂缝率指标可以发现许多PCI或F值评级优良，但裂缝严重的路段，评价结果也更符合养护工作中反映的实际路面状况。因此，建议在根据规范使用PCI指标的基础上，采用裂缝率指标指导海堤高速公路日常路面评价和养护。

参考文献

[1]邢建芬,陈尚.韩国新万金围填海工程介绍[N].中国海洋报,2010-01-29(4).

[2]戈明亮,王春亚.深厚软基筑堤工艺及稳定性控制分析：以东海大桥港桥连接段海堤工程为例[J].建筑,2008(16):49-50.

[3]吴雪婷.温州浅滩软土工程特性及固结沉降规律研究[D].武汉：中国地质大学,2010.

[4]胡永富.海堤公路建设关键性技术研究[D].杭州：浙江大学,2012.

[5]JTJ 073.2-2001公路沥青路面养护技术规范[S].北京：人民交通出版社，2001.

[6]吴传海.高速公路沥青混凝土路面破损状况评价方法的缺陷及改进[J].公路,2007(5):193-199.

[7]孙立军,等.道路与机场设施管理学[M].北京:人民交通出版社, 2009.

[8]曾江洪,许佳.高速公路沥青路面破损状况评价方法[J].长沙理工大学学报:自然科学版,2009(2):18-22.

Pavement Condition Evaluation Index for Sea-wall Expressway

DongXiaoyong

(Shanghai Pujiang Bridge and Tunnel Operations Management Ltd., Shanghai 201804, China)

Abstract：Based on the data from a maintenance project of the sea-wall expressway on Shanghai Donghai Bridge connecting section, the reason whyPCIis not applicable for evaluating sea-wall expressway pavement condition and the applicability of American Florida State pavement condition evaluation index and crack percent index are analyzed in this paper. The study result shows thatPCIprovides a higher result rather than the actual condition and contributes less guidance to pavement daily maintenance work. American Florida State pavement condition evaluation method is neither applicable to evaluate sea-wall expressway pavement condition. It is recommended that, on the basis ofPCI, length of evaluating unit should be shortened and crack percent be used as the index for sea-wall expressway pavement condition evaluation and maintenance.

Key words:sea-wall expressway; pavement condition evaluation index;PCI; crack percent

收稿日期：2015-01-04

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.027