沥青路面预防性养护决策指标体系分析

曹明明， 岳建洪， 陈金蓉， 张洲洋， 陈阳， 黄晚清， 唐永涛

(1.四川省交通勘察设计研究院有限公司， 四川 成都 610041；2.四川成渝高速公路股份有限公司,四川 成都 610021；3.成都理工大学 环境与土木工程学院， 四川 成都 610059)

沥青路面在使用初期，其各项使用性能衰减较缓慢，在一个或几个性能指标超过一定范围后，路面使用性能衰减迅速增大，服务水平迅速降低。因此，在适当的时机选择合适的维修养护方式非常重要。美国SHRP研究表明，沥青路面在运营寿命周期内实施3～4次预防性养护，可增加10～15年使用寿命。目前确定路面最佳预防性养护时机的方法主要有两类，其中一类为路面状况触发法，该方法以路面技术状况为基础，当路面技术状况下降到预定标准时采取预防性养护措施。该方法较简单，可操作性强，不需借助复杂的计算程序，但养护时机选择的主观性和片面性很强，其实质是确定沥青路面预防性养护决策指标和对应标准值。该文在梳理国内外沥青路面维修养护触发指标的基础上，提出适应于典型路段的沥青路面预防性养护决策指标体系，并依托成渝(成都—重庆)高速公路所属3条高速公路部分路段2019年路面技术状况检测结果，将其应用于典型路段沥青路面预防性养护决策中。

1 沥青路面维修养护触发指标

不同公路等级，不同养护部门，不同养护项目，不同养护时期，对公路技术状况指标最低可接受值存在一定差异，即养护控制指标、养护触发值均存在差异。表1为国外部分地区对沥青路面预防性养护决策指标的选取，表2为国内部分规范及文献采用的沥青路面养护决策指标的标准值。

表1 国外沥青路面预防性养护决策指标

各地规范中，沥青路面养护触发指标均采用了PCI，多将PSSI作为检验指标；部分文献中除公路技术状况指标PSSI、PCI、RQI、RDI、SRI和PQI外，还引入了CR等微观指标。如《上海市公路沥青路面预防性养护技术规范》采用PSSI、RQI和PCI作为宏观状况指标，PSSI和RQI作为检验指标，PCI作为判断指标；微观指标采用轻微裂缝、麻面、轻微车辙、轻微泛油和磨光。该规范采用的微观指标过于繁杂，难以在道路养护中一一进行识别量化，操作难度大。广东省初步判断预防性养护指标采用PSSI、PCI、SFC、IRI、CR和RD，辅助指标采用路面渗水系数、老化程度和松散程度等(条件许可时)，而这3项辅助指标很难在养护决策过程中获取，实际意义不显著。部分地方标准中将CR作为预防性养护的微观控制指标，虽然很难在一个路段中对病害逐个区分，以确定预防性养护方案，毕竟每种预防性养护方案都具有最小的施工长度要求，但裂缝病害是路面各类病害初期的最早征兆，可用于辅助选取沥青路面预防性养护方案。因此，对裂缝病害进行分类后采用一定量化指标表示，可作为预防性养护触发指标。

表2 国内沥青路面养护决策指标

2 典型路段沥青路面养护决策指标体系

鉴于RQI和RDI的规律性并不好，为便于分析，在RQI、RDI、路面结构强度和抗滑性能(作为检验指标)满足要求的前提下，采用PQI、PCI(作为判断指标)作为沥青路面养护阈值，同时加入CR。

检验指标RQI、RDI、路面结构强度和抗滑性能作为前置条件，若路面结构强度或抗滑性能不满足规范要求，而其他指标均符合相关要求，则对其进行专项处治。研究选取的3个路段中，受测试条件、路况特征等影响，RQI和RDI逐年衰减规律性并不强，暂将其作为检验条件，要求其符合相关要求，否则根据路段其他指标特征和病害特征选取处治方案。根据JTG 5421-2018《公路沥青路面养护设计规范》中养护方法选取的触发值，结合四川省高速公路和成渝高速公路的养护类型，形成表3所示触发条件(除SRI或PWI外，其余均以公里为评价单元，RQI、RDI和CR结合10或20 m评价单元，根据形成原因、严重程度和段落的连续长度采用日常养护、预防性养护或功能性修复措施等予以处治；除以公里为评价单元，筛选SRI或PWI≤75段落外，可以10 m为评价段落，筛选相对连续的段落采用预防性养护措施恢复其抗滑性能)。

表3 沥青路面预防性养护条件

结合相关文献研究结果，建议加入衰减速率指标。PCI为90～95时，如衰减速率大于3，则宜进行预防性养护；PCI为85～90时，如衰减速率大于2，则应进行预防性养护。但由于收集数据的衰减规律并不显著，后续分析中未考虑衰减速率指标。

3 典型路段沥青路面维修养护建议

依托成渝高速公路所属3条高速公路部分路段2019年路面技术状况检测结果进行分析。

3.1 高速公路A

高速公路A下行K1848+000—K1861+000段、K1932+000—K1942+000段2019年沥青路面技术状况检测结果见图1。

下行K1848+000—K1861+000段在2019年采用就地热再生进行了处治，该路段PQI、PCI、RQI、RDI、PBI(路面跳车指数)、PWI分别为96.4、99.1、94.5、97.8、100和86.7，路面技术状况指标测值较好，尚未达到路面养护条件，可暂不进行预防性养护。但就地热再生沥青混合料的抗水损坏性能较差，耐久性不足，建议尽快进行加铺罩面。

图1 高速公路A下行两路段2019年路面技术状况检测结果

下行K1932+000—K1942+000段的PQI、PCI、RQI、RDI、PBI、PWI分别为95.5、96.0、94.1、96.8、100和91.6，CR为0.079%，沥青路面技术状况指标测值较好。但该路段加铺4 cm AC-13C罩面后已运营近4年，K1939+000—K1940+000出现了车辙和各种裂缝病害，85≤PCI<92，局部段落PCI已出现明显衰减，局部有裂缝类病害，建议对病害严重段落进行微表处、薄层罩面等预防性养护，资金允许时可加铺4～5 cm AC-13或SMA-13等罩面。

3.2 高速公路B

高速公路B上行K89+000—K105+555段、下行K72+000—K80+000段2019年沥青路面技术状况检测结果见图2。

图2 高速公路B两路段2019年路面技术状况检测结果

上行K89+000—K105+555段的PQI、PCI、RQI、RDI、PBI、PWI分别为92.3、88.9、94.1、94.7、100和87.6，CR为1.065%，其中4 km路段的PCI<85，局部段落仅为71.85，建议根据病害和路况技术指标分段落进行养护处治；K94+000—K105+000存在多个PCI<85的段落，且龟裂、块裂、纵缝和横缝较多，SRI测值较低，建议在彻底处治路面原有病害的基础上，采用4～5 cm SBS改性沥青AC-13或SMA-13等罩面进行处治；K89+000—K94+000段的PCI均在92以上，路面病害较少，可暂不处治。

下行K72+000—K80+000段的PQI、PCI、RQI、RDI、PBI、PWI分别为92.6、88.3、95.0、96.1、100和88.1，CR为0.289%，PCI多为85～90，其余各项指标较好，建议进行微表处、薄层罩面等预防性养护。

3.3 高速公路C

高速公路C下行K2149+000—K2167+000段2019年沥青路面技术状况检测结果见图3。

图3 高速公路C下行K2149+000—K2167+000段2019年路面技术状况检测结果

该路段在2018—2019年采用4 cm改性沥青AC-13C罩面进行了养护，PQI、PCI、RQI、RDI、PBI、PWI分别为97.1、99.0、95.4、96.2、100和94.1，CR为0.322%，路用性能尚可，且病害较少，尚未达到沥青路面养护条件，可暂不进行预防性养护，可根据其衰减情况确定后续处治时机和措施。

4 结语

裂缝病害是路面各类病害初期的最早征兆，可用于辅助选取沥青路面预防性养护方案，对裂缝病害进行分类后采用一定量化指标表示，可作为预防性养护触发指标。沥青路面养护决策可将RQI、RDI、PSSI和抗滑性能作为检验指标，PQI和PCI作为判断指标(往往仅以PCI作为控制指标)。另外，在数据资料允许的条件下，可考虑加入CR和衰减速率指标。SRI或PWI、RQI、RDI和CR以公里为评价单元时往往难以选取合理的养护措施，建议除以1 km为评价单元外，以10 m为评价段落，筛选相对连续的段落合理选取沥青路面养护维修措施。针对典型路段路面技术状况检测数据的不同，采用上述沥青路面预防性养护决策指标体系可提出较合理的沥青路面维修养护建议。