基于沥青路面性能衰变模型的预防性养护措施选择

田雁南 （马鞍山市建筑管理处，安徽 马鞍山 243000）

1 引言

预防性养护是指在路面结构强度没有损坏的条件下，采取针对不同路面损坏情况而采用的养护措施，做到“早投入”或“少投入”，实现路面在整个寿命周期内资金投入最少的养护目标。本文主要基于沥青路面性能衰变模型，研究不同路面性能指标差异下的沥青路面预防性养护措施的选择。以及，阐述目前沥青路面预防性养护常用措施及养护措施选择的常用方法。

2 常用沥青路面预防性养护措施

目前，国内沥青路面预防性养护措施按主要特点分类：裂缝修补；沥青就地热再生；沥青同步碎石封层；雾封层；薄层罩面及微表处等。

2.1 裂缝修补

裂缝修补技术根据施工条件及工艺的不同主要分为灌缝、填缝及贴缝。沥青路面裂缝形态根据其随温度而产生的伸缩量可分为运动型裂缝与非运动型裂缝。其中，运动型裂缝通常采用开槽灌缝的养护措施，非运动型裂缝通常采用填缝或贴缝的养护措施。

2.2 沥青就地热再生

沥青就地热再生是指对原有沥青路面进行加热、刨铣，然后掺入新沥青、新沥青混合料及再生剂，最后通过拌和、摊铺及压实形成新沥青路面的养护技术。沥青就地热再生主要适用于原有沥青路面病害深度为20mm～50mm及沥青老化程度较轻等情况。

2.3 沥青同步碎石封层

沥青同步碎石封层是指使用专用设备将沥青的喷洒与骨料的撒布同一时间进行，经过碾压形成表面磨耗层。沥青同步碎石封层主要适用于沥青路面裂缝、泛油及松散且路面交通量不大的路面养护及修复。

2.4 雾封层

雾封层是指是指在原有沥青路面面层上撒布一层高渗透性雾状乳化沥青或改性乳化沥青，在原有路面面层形成一层隔水防渗、减缓沥青老化的保护层。雾封层主要适用于沥青路面早期产生的裂缝及由于集料或混合料流失导致的松散、麻面等的路面养护及修复。

2.5 薄层罩面

薄层罩面是指在原有路面面层上部加铺一层表面层。其中，超薄层罩面是指沥青混合料磨耗层成型厚度为20mm以内，薄层罩面是指成型厚度为20mm～30mm之间的表面层。主要适用于提高路面平整度、抗滑性能，以及车辙、裂缝、泛油等的路面养护及修复。

2.6 微表处

微表处是指将一定比例的粗细集料、改性乳化沥青、水和添加剂拌和后，快速摊铺在原有路面结构上，形成一层具有抗滑、耐久的薄层结构。微表处主要用于一、二级公路的沥青面层罩面与车辙的修复等。

3 沥青路面性能衰变模型研究

3.1 沥青路面性能单项评价指标

我国相关规范中沥青路面技术状况单项评价指标包括路面损坏指数（PCI）、路面行驶质量指数（RQI）、路面车辙深度指数（RDI）、路面跳车指数（PBI）、路面磨耗指数（PWI）、路面抗滑性能指数（SRI）及路面结构强度指数（PSSI）七项评价指标。

沥青路面预防性养护多于道路使用初期进行，此时路面结构强度指数多处于优良情况。因此，在进行路面预防性养护措施选择时将路面结构强度指数作为一级评价指标，其余指标作为二级评价指标，见图1沥青路面状况综合评价体系。

图1 沥青路面状况综合评价体系

3.2 沥青路面性能衰减综合评价指标模型

《公路技术状况评定标准》中路面的PQI（综合评价指标）将各单项性能指标进行加权后相加得出，具体PQI计算公式如下：

式中的 P1、P2、P3、P4为相应的权重系数，由 PCI'、RQI'、SSI'、SFC'的重要性决定，按表1赋值。

P1、P2、P3、P4建议赋值 表 1

路面综合评价指标 表2

PQI的计算结果可以反映沥青路面的综合性能状况，其数值结果在0～100间，路面综合性能状况越好其计算数值越高，具体评价结果见表2。

对沥青路面综合评价指数（PQI）及任意一项单项指标均评价为“优、良”的路段，可进行预防性养护；任意一项单项指标评为“中”及“中”以下路段，应进行修复养护。

4 沥青路面预防性养护措施比选

沥青路面预防性养护措施的选择主要的方法有决策树和决策矩阵法、综合评判法、费用效益法及寿命周期成本法等。决策树和决策矩阵法在选择预防性养护措施时易受到决策因素的选择而产生主观差异；费用效益法采用工程经济学原理进行预防性养护措施选择，路况因素在措施选择时占比较小；寿命周期成本法在选择预防性养护措施时，因缺乏经验作为指导而影响选择结果的精确程度。

4.1 决策树及决策矩阵法

国外公路养护管理部门在选择沥青路面预防性养护措施时，决策树与决策矩阵法是首先方法。运用决策树或决策矩阵法选择预防性养护措施时，主要考虑功能指标、交通水平分类指标、路面性能（路面平整度或者路面破损状况）、路面损坏情况据等。图2为美国密西根运输部以行驶质量指数（RQI）、车辙深度（RD）、破坏指数（DI）作为决策树因素而选择的预防性养护措施。

图2 预防性养护决策树

4.2 费用效益法

费用效益法是将养护措施实施后产生的单项指标综合效益量化值与养护措施费用综合值进行比值，通过比选各费用效益比进行措施选择。首先选择各养护措施施加于相似路面，然后确定单项指标综合效益量化值与养护措施费用综合值。图3为单项分析指标随时间递减情况下采用预防性养护措施后的效益面积曲线，图4为单项评价指标随时间递增情况下采用预防性养护措施后的效益面积曲线。

图3 分析期单项指标评价效益面积

图4 分析期单项指标评价效益面积

费用效益法在进行预防性养护措施比选时，各养护措施的费用效益比的最大值作为最优措施，等值效益和等值费用计算如式（1）、（2）和（3）。

式中：PBIi—任意一个方案i的预防性养护效益指数；

SBij—第j个路面使用性能指标的预防性养护效果；

wj—第j个路面使用性能指标的效益权重系数。

式中：EUACi—第i个预防性养护时间方案的当量平均年度费用。

5 结语

①本文在以PSSI（路面结构强度指数）作为一级评价指标的前提下，以PCI（路面损坏指数）、RQI（路面行驶质量指数）、RDI（路面车辙深度指数）、SRI（路面抗滑性能指数）作为沥青路面预防措施比选的二级评价指标。

②通过决策树或决策矩阵法、费用效益模型法研究不同路面性能指标衰变情况进行路面预防性养护措施的选择。

③同时，本文阐述了目前我国沥青路面常用的预防性养护措施。