基于路用性能指标的高等级公路沥青路面预养护方案研究

王 磊

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

预养护技术全称预防性养护技术，该养护技术产生于传统公路养护技术之上，其完整的概念体系最早成型于20世纪八十年代。路面预养护技术指在路面尚未出现大规模病害且路面承载强度、变形尚处于良好状态的条件下，为了遏制路面病害的继续劣化，最大程度保持路面结构的强度及刚度，而采取的一种前置性、针对性的路面养护处治措施[1-2]。

本文拟从高等级公路沥青路面路用性能角度出发，建立路面通行工况评价模型，基于评价结果制定差异化的预养护方案，以增强沥青路面预养护工作的精准性和科学性。

1 高等级公路沥青路面预养护技术分类

目前，工程上成熟的预养护方式较多，根据养护规模和工程量大小可将常见的预养护方式分为填缝类、封层类、薄层罩面及路面再生4种，具体工艺形式详见表1所示。

表1 高等级公路沥青路面预养护技术分类[2]

2 基于路用性能指标的沥青路面通行工况评价

2.1 高等级公路沥青路面路用性能指标研究

以现行高等级公路沥青路面《养护规范》为基准，计划选取横向力系数（SFC）、平整度指数（IRI）、车辙深度（RD）及裂缝率（CR）作为沥青路面路用性能评价指标[3]。

本文根据现行养护规范，对评价等级进行量化分级，为预养护前的路面通行工况综合评价提供了依据，高等级公路沥青路面预养护评价结果见表2。

表2 高等级公路沥青路面预养护评价结果[3]

2.2 基于路用性能指标的沥青路面通行工况评价

为了客观全面地评价沥青路面的通行工况，从而更好地为路面预养护方案编制提供决策依据，单纯使用一种路用性能指标显然是不合理的，应同时兼顾上述4项指标，充分考虑不同指标对路面通行工况的影响权重，以求评价结果更加精准客观。据表2可知，不同指标的指标范围差距较大，为了统一判断标准，拟以量化等级，即：1级、2级、3级作为评价依据。

本文拟借助层次分析法建立路面指标判断模型，因素对比标度以Saaty的1～9级标准度为准[4]；层次分析模型中，至少应包括目标层和准则层，本文构建的层次分析模型见图1。

图1 沥青路面通行工况层次分析模型

据图1建立对应的判断矩阵D，采用求根法近似计算判断矩阵的特征向量[3]，计算过程如式（1）：

采用专家咨询法确定准则层内4项因素间的重要性对比量化结果，将量化对比结果代入式（1），得到层次分析模型对应的判断矩阵D如式（2）：

采用求根法近似计算判断矩阵D的特征向量，特征向量即为准则层相应的指标权重值，归一化后的特征向量元素计算公式如式（3）：

经计算，得到4项路用指标评价权重结果，具体见图2所示。

图2 4项路用指标评价权重结果

3 基于沥青路面通行工况评价结果的路面预养护方案制定

3.1 沥青路面预养护方案制定原则

为了实现沥青路面预养护处治的精准施策，同时提高养护方案编制的经济性和科学性，在编制预养护方案和谋划预养护决策的过程中，应坚持以下基本原则[4]：

a）技术先进 预养护技术应优先使用已纳入养护规范的成熟技术或经工程论证的新工艺，预养护后的路面应满足承载、平顺、耐久及降噪等性能要求。

b）性价比高 在满足技术先进的前提下，优先使用成本低、投资小的预养护技术，以提高项目的单位养护效益。

c）施工便捷 预养护方案应力求工艺简洁、工期更短，尽量减少对在役公路正常通行的影响。

3.2 基于通行工况评价结果的预养护决策

本文提出的高等级公路沥青路面预养护决策立足于沥青路面路用性能之上，同时兼顾了不同路用性能指标对路面工况评价的影响权重差异，最终养护方案选取以量化等级对应的养护标准作为选定依据，考虑指标权重的预养护评级结果Y计算公式如式（4）：

为统一判断标准，以表2中给出的量化等级，即1、2、3作为计算取值参数，当考虑性能指标权重后的量化等级Y介于1.0～1.5级时，预养护方案按轻度养护标准执行；当考虑性能指标权重后的量化等级Y介于1.5～2.5级时，预养护方案按中度养护标准执行；当考虑性能指标权重后的量化等级Y介于2.5～3.0级时，预养护方案按重度养护标准执行。预养护方式选取标准见表3。

表3 高等级公路沥青路面预养护方式选取标准

4 工程案例分析

某高速公路1标段建成通车超过5年，经现场交通量调查发现，该标段位于重载交通路段，交通量常年高位运行，项目部拟对该标段进行预养护施工，以延长沥青路面的使用寿命，该项目采用本文提出的评价模型进行养护标准划定。

经现场路面检测，得到的横向力系数（SFC）、平整度指数（IRI）、车辙深度（RD）及裂缝率（CR）指标对应的量化等级见表4。

表4 1标段路面现场检测结果

引用表4中各指标的权重值代入式（4），得到预养护评级结果Y值为1.62，介于1.5～2.5之间，根据表5给出的选取标准，故应采用中度养护标准；施工现场综合施工条件、机具配置、综合成本等因素，最终决定选用微表处预养护方案。经工程实践检验，1标段采取微表处预养护后，路面各项指标达到设计要求，公路通行能力得到有效保障，管段内的综合养护成本得到明显控制。

5 结语

本文基于路用性能指标对路面通行工况的影响权重值，建立了适用于高等级公路沥青路面通行工况的评价模型，借助评价模型计算了沥青路面当前的劣化等级；同时，根据预养护评级结果Y值所处区间，给出了路面预养护方案的选取依据和标准，为后续的预养护方案精准决策提供了理论依据；工程实践表明，该评价模型给出的预养护选取标准科学可行，能够最大限度发挥路面预养护的作用和功能，为进一步实现公路养护资源的优化利用提供了重要参考。