高速公路沥青路面养护质量评价方法的探讨

高速公路沥青路面养护质量评价方法的探讨

崔亚萍   

北京市奥科瑞检测技术开发有限公司 100176 cuiyaping1977@yahoo.com.cn

摘要：高速公路的路面质量评价是道路管理的一个重要组成部分，高速公路的养护评价结果直接影响到养护决策，所以科学合理的对高速公路进行评价是一项很重要的工作，然而依据现有规范对高速公路评价过程中发现评价结果不能良好的反映高速公路的实际状况，本文结合北京市高速公路路面实际检测数据的评价结果对高速公路的评价方法作了探讨，并且提出了对现有规范修订的建议。

关键词：高速公路；沥青路面；养护质量；评价；

1 引言

高速公路是为社会服务的公益性设施, 随着我国高速公路里程的迅速增加，高速公路的养护任务越来越重。高速公路的质量评价和维修养护是道路管理的一个重要组成部分，其主要内容之一是对道路路面评价。高速公路路面的评价影响路面管理系统、养护质量评价、养护经费估算、养护对策的制定等多个方面，是高速公路养护方面非常重要的一个参数。

在对北京市高速公路路面评价工作的过程中，发现依据现有评价标准和方法对高速公路评价的结果不能完全反映道路路面实际状况的情况。为了使高速公路路面养护评价标准更加符合我国的实际情况，本文对高速公路的评价标准作了初步的分析和探讨。

2 现有规范使用情况介绍

如图-1所示：目前使用的高速公路路面评价标准包括图示的四部分，即道路路面的平整度（行驶舒适性）、破损（路面状况指数）、路面的结构强度和抗滑性能（安全性）四个方面来描述，现阶段采用的《高速公路养护质量检评办法》依据这四项给出相应的评价办法。

路面养护质量指数（PQI）按下式进行计算：

PQI指标权重系数

评价指标	权重系数	评价指标	权重系数
PCI	0.35	PSSI	0.20
RQI	0.35	SRI	0.10

在对高速公路进行评价过程中，发现存在如下的问题。

3 评价过程中存在的问题及建议

  3.1 高速公路结构强度系数的评价标准

路面强度调查主要用于评价路面结构的承载能力，并依此判断路面结构的完好程度和其损坏的速度，以确定必要的养护措施。并按照规范中要求检测外侧车道。道路路面的评价采用路面结构强度指数（PSSI），其计算方法如下：

        

              

式中：SSI——结构强度系数，为路面容许弯沉与实测代表弯沉之比；

      ——路面允许弯沉，mm；

      ——实测代表弯沉，mm；

      ——标定系数，采用15.71；

《高速公路养护质量检评办法》对于分项指标结构强度未做出具体的评价标准，只是说明各分项指标的应保持在75分以上，对于高速公路养护质量的评价标准主要依据：

高速公路养护质量标准

评价等级	优	良	中	次	差
MQI	≥90	80～90	70～80	60～70	＜60

《公路养护技术规范》（JTJ073-96）中对高速公路路面强度的评价标准见下表：

高速公路路面强度评价标准

评价等级	优	良	中	次	差
强度系数SSI	≥1.2	<1.2～≥1	<1～≥0.8	<0.8～≥0.6	＜0.6

3.２　评价标准存在的问题

不同年份代表弯沉值单位（0.01mm)	2002年SSI	2003年SSI	2005年SSI
八达岭	2.56	2.5	1.5
京沈	2.90	2.5	2.2
六环	3.85	2.6	2.1
京开	4.	1.4	3.6
京承	-	5.3	2.1
京石	2.80	1.7	-
京哈	2.00	1.4	-

按公式计算出来的分数：

SSI评价标准的弯沉数据与PSSI的对应关系

	优	良	中
SSI	≥1.2	<1.2～≥1	<1～≥0.8
PSSI	≥96.99	〈96.99～≥91.95	<91.95～≥80.18

根据《公路养护技术规范》的评价标准SSI≥1且SSI<1.2为良，对应的PSSI数值为91.95－96.99的范围均被定义为良，此时根据《高速公路养护质量检评办法》的计算公式得出的PSSI得值，根高速公路养护质量标准评价路面结构强度当PSSI大于90分时评价为优，两者差别较大，所以在评价过程中运用不同的规范会出现不同的结果，当PSSI为 ９１分时，按照《公路养护技术规范》的评价标准为中，而《高速公路养护质量检评办法》评定结果为优，所以规范本身存在需要改进之处。

3.3　规范中路面结构强度指数的权重

北京市某城市主干路大修前的弯沉检测结果

高速公路弯沉检测结果：

道路

名称	年限	检测弯沉 数据数量	代表弯沉值超出 设计弯沉值数量	超出 百分比	建成 时间 （年）	设计 弯沉 （mm）
京石	2002进京	224	2	0.	1993	0.3
	2002出京	218	1	0.46
京开	2002进京	166	0	0.00	2001	0.246
	2002出京	166	0	0.00
	2005进京	612	1	0.16
	2005出京	601	0	0.00
京沈	2002进京	182	2	1.10	2001	0.2
	2002出京	184	0	0.00
	2003进京	190	1	0.53
	2003出京	190	3	1.58
	2005进京	736	15	2.04
	2005出京	742	16	2.16
京承	2003进京	93	0	0.00	2002	0.22
	2003出京	94	0	0.00
	2005进京	315	15	4.76
	2005出京	330	7	2.12
京哈	2003进京	57	22	38.60	1990	0.35
	2003出京	53	13	24.53
八达岭 一期	2002进京	117	11	9.40	1996	0.183
	2002出京	158	0	0.00
	2003进京	113	5	4.42
	2003出京	117	0	0.00
	2004进京	112	5	4.46
	2004出京	116	0	0.00
	2005进京	152	52	34.21
	2005出京	550	148	26.91
八达岭 二期	2002进京	148	3	2.03	－	0.193
	2002出京	152	0	0.00
	2003进京	149	3	2.01
	2003出京	102	4	3.92
	2004进京	127	4	3.15
	2004出京	175	3	1.71
	2005进京	442	175	39.59
	2005出京	612	161	26.31
五环 2003	北内环（0-21）	104	0	0.00	2003	0.246
	北外环 (21-0)	100	0	0.00
	东外环（26-0）	130	0	0.00
	东内环（0-26）	125	1	0.80
六环	2002进京	218	0	0.00	2002	0.2
	2002出京	220	0	0.00
	2003进京	500	37	7.40
	2003出京	503	7	1.39
	2005内环	1697	218	12.85
	2005外环	1583	140	8.84

从上表得出的历年数据信息，当代表弯沉值超过设计弯沉值的百分比较大时一般是路龄较长的高速公路，例如：京哈高速公路到2003年已经使用13年的时间，八达岭使用年限为9年，接近北京市高速公路大修的年限。对于路龄较小的高速公路，如果高速公路的建设质量满足设计、施工和使用要求，一般情况下，在道路的使用前期的代表弯沉值小于设计弯沉值，弯沉作为高速公路评价指标之一，而且占有0.2的权重笔者认为这是不合理的，在对高速公路进行评价时，使用年限较低的情况下，不需要将弯沉作为道路的评价指标之一，而将其作为一个必要的标准，当95%弯沉满足设计要求时，将其他的道路评价指标评价道路，当多数弯沉不满足使用要求时，应该采取相应的措施保证高速公路的良好的运行。

首先看一下高速公路和弯沉的概念：

高速公路：是一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量为25000辆以上，为具有特别的政治、经济意义，专供汽车分道高速行驶并全部控制出入的公路。同时，要满足汽车在道路上行驶安全、迅速、舒适、经济、低公害的要求。（摘自《道路勘测设计》）（删除）

弯沉：弯沉是路面在垂直荷载作用下，产生的垂直变形，一般认为：路面弯沉不仅能够反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存在一定的内在联系。路面的设计弯沉是表征路面整体强度大小的指标，它是根据设计年限内一个车道上的预测通过的累积当量轴次、公路等级、面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值。（摘自《路基路面工程》），在评价过程中为了保证检测结果的精度，采用95％保证率的代表弯沉值作为评价的依据。

3.2 高速公路的平整度的评价方法及权重

  3.2.1 形式质量指数整体性优良

路面的行驶质量采用行驶质量指数（RQI）作为评价指标，行驶质量指数由国际平整度指数按下式计算：

RQI =              

式中：IRI——国际平整度指数，m/km;

——标定系数，采用0.0185；

              ——标定系数，采用0.437。

按照养护评价的标准，当RQI大于90分时高速公路的平整度的评价结果为优，根据这个标准对上述所有的道路评价结果均为优，甚至2005年实施大修工程的京石和京哈高速公路2004年的路面行驶质量指数，按规范评定其结果均为优。

北京市高速公路形式质量指数汇总

年份	2002	2003	2004	2005	2006
京哈高速（出京）	94.26	94.21	91.90		96.58
京哈高速（进京）	93.96	93.82	91.01		96.02
京石高速（出京）	95.39	91.69	93.39		96.20
京石高速（进京）	94.86	93.84	91.54		96.66
京开高速（出京）	96.66	96.68	96.84	94.70	96.86
京开高速（进京）	96.73	96.43	96.87	95.13	97.00
京承高速（出京）		96.95	96.86	94.53	97.03
京承高速（进京）		97.21	97.04	94.57	97.05
京沈高速（出京）	96.03	96.63	96.14	93.30	96.21
京沈高速（进京）	96.07	96.67	96.16	93.61	96.15
八达岭高速（进京）	95.96	96.07	95.14	92.87	95.20
八达岭高速（出京）	96.41	96.60	96.17	91.84	95.88
六环高速（外环）		96.97	96.66	94.63	96.40
六环高速（内环）		96.93	95.83	94.94	96.63
五环高速（外环）			96.77	95.68	96.67
五环高速（内环）			96.84	95.72	96.68

3.2.2 高速公路平整度不均匀性

2004年平整度统计结果                                       

道路名称	最大	最小	标准差	道路名称	最大	最小	标准差
京哈	4.94	2.10	1.00	六环路	3.31	1.26	0.38
京石	5.76	1.94	0.97	京开	2.08	0.99	0.20
八达岭	4.07	1.48	0.57	京承	1.66	0.88	0.19
京沈	2.51	1.22	0.28	五环路	1.80	0.98	0.18

从上一小节的数据得出，整条道路的检测评价数据的结果上看，首发所管养的高速公路具有良好的行车舒适性。实际上在高速公路上的个别路段上还存在较大的不均匀性。实测平整度结果还表明，京石和京哈两条高速公路的平整度

波动比较大，局部地段IRI值较高。按1km长度分别计算各路段内的平整度指数（IRI）的平均值，对各公路平整度指数测试结果进行统计，从统计结果可以看出，京哈、京石、八达岭等早期修建的高速公路的平整度指数的标准差大，反映了该公路路面行驶质量具有极大的不均匀性。这表明虽然道路的整体行驶质量指数为优，但是使用年限较长的道路由于不系统的、分段的维修养护，路面行驶质量出现很大波动，因此在对高速公路的行驶质量指数进行评价时可以将检测数据的波动性性（标准差）作为进行高速公路维修养护决策的参考指标。

    美国平整度标准与中国比较？？？

美国平整度的评价标准

评价等级	优良	一般	不可接受
国际平整度指数（IRI）	〈1.12	1.12～1.52	1.52～1.87

中国高速公路平整度的评价标准

评价分数	95	90	85	80	70
对应分值的国际平整度指数（IRI）	2.39	4.1	5.16	5.96	7.2

虽然中国和美国的道路评价标准存在差异，但是通过北京市高速公路评价结果的事实表明，高速公路平整度的评价标准低于现有道路的实际状况，所以在面临大修的高速公路上平整度的评价结果依然为优。 

3.3 横向力系数的评价方法及权重

道路的横向摩擦力系数是反映道路安全性的一个重要指标，车辆行驶的磨光作用使路面抗滑能力减小。路面的抗滑性能由路面的两种表面构造提供，即微观构造和宏观构造。研究认为，微观构造提供基本抗滑能力，在路面无积水或积水较少、车辆低速行驶时起决定作用；宏观构造的作用主要在于迅速排除轮胎与路面界面的积水，增大轮胎附着程度，使微观构造所形成的抗滑力在车辆高速行驶中得以保持。国内有关研究表明道路的摩擦系数受很多条件影响变化较大，当路面刚铺筑完而未通车时,沥青面层骨料表面裹附着一层沥青薄膜，摩擦系数未达到理想状态，随着通车以后轮胎对路面的磨耗作用，在短期内摩擦系数将达到最大值,然后大约在1～2年时间内,摩擦系数值将逐渐降低(正常降低幅度在15%～25%范围内)，最终长期稳定在某一个水平值附近,此变化过程如下图3-3所示。

图-3 摩擦系数随时间变化图

从检测数据的结果看，抗滑性能的下降速度快于路面行驶质量指数和路面结构强度指数。美国道路专家的研究表明：在道路使用2-3年后摩擦系数下降了1/3。由于抗滑性能仅反映道路的安全性能，所以依据抗滑性能的好坏可作为路面安全补强的依据，目前对于道路路面的安全性的研究还不够深入，所以路面的安全性对交通影响的研究成果还不成熟，无更多根据对此指标的权重进行分析。许多交通界的专家认为路面的摩擦系数和交通事故有很大的关系，所以是否有必要对此项标准提高权重是有待讨论的。

3.4 路面状况指数的评价方法及权重

2006年北京市高速公路路面养护质量明细

道路名称	路面状况指数	结构强度指数	行驶质量指数
八达岭高速	78.35	98.88	95.2
京沈高速	81.41	99.96	96.21
六环高速	84.39	99.53	96.40
京开高速	84.81	99.96	96.86
五环高速	86.46	100.00	96.67

从以上图表中可以看出，除去抗滑性能评价指数不考虑，几条路的路面状况指数远远低于路面结构强度和行驶质量指数，两者在评价公式中所占的权重分别为0.2和0.35，在对路面的评价中综合考虑各项指标，评价的结果掩盖了路面的实际状况，所以按照此结果对路面做出的养护决策与实际存在较大差距

3.5 高速公路的评价公式的建议

1）对高速公路进行评价时，使用年限较低的情况下，不需要将弯沉作为道路的评价指标之一，而将其作为一个必要的标准，当95%弯沉满足设计要求时，将其他的道路评价指标评价道路，当多数弯沉不满足使用要求时，应该采取相应的措施保证高速公路的良好的运行。所以建议高速公路的质量评价应该将结构强度指数作为一个先决条件。（以弯沉作为条件，然后对道路进行评价）

2）可以适当提高路面行驶质量指数的评价标准

3）抗滑能力指数可单独作为安全因素的对象

4）调整各项指标所占的权重