水泥混凝土路面通車試運營期的質量評定研究

孫吉書，耿曉婷，邱 月，馮 博

（ 1．河北工業(yè)大學 土木工程學院，天津 300401；2．河北省土木工程技術研究中心，天津 300401；3．秦皇島市公路工程質量監(jiān)督站，河北 秦皇島 066000）

水泥混凝土路面通車試運營期的質量評定研究

孫吉書1，2，耿曉婷1，邱 月3，馮 博3

（ 1．河北工業(yè)大學 土木工程學院，天津 300401；2．河北省土木工程技術研究中心，天津 300401；3．秦皇島市公路工程質量監(jiān)督站，河北 秦皇島 066000）

根據水泥混凝土路面通車試運營期的質量特點及其各項技術指標的衰變特點，實測確定了主要技術指標隨通車時間的變化規(guī)律，確定了水泥混凝土路面通車試運營期的質量評定指標體系，并確定了各項指標的量化方法及權重，最后，得出了簡明實用的水泥混凝土路面通車試運營期的質量評定方法，便于明確通車試運營期水泥混凝土路面主要技術指標發(fā)展衰變趨勢，以及綜合質量評定，有利于提前采取技術措施，保證水泥混凝土路面質量．關 鍵 詞 道路工程；技術指標；衰變規(guī)律；水泥混凝土路面；質量評定

0 引言

相對于瀝青混凝土路面而言，水泥混凝土路面具有承載能力高、穩(wěn)定性好、使用壽命長等特點，在我國應用廣泛，尤其是在重載車輛較多的干線公路、港口道路應用非常廣泛[1]．水泥路面通車里程約占我國有鋪裝路面總里程的 72.03%[2]．然而，近年來水泥混凝土路面的早期破壞現(xiàn)象日趨嚴重，很多路面使用 2 ～ 3 年即出現(xiàn)唧泥、錯臺、啃邊等各種損壞，造成不良的社會影響[3]．為了防止施工質量較差而使得水泥混凝土路面通車后過早破壞，廣大科技工作者和管理人員也采用了許多辦法，如：在通車后一般2年時間作為試運營期，這期間發(fā)生的問題需要施工單位補償相關損失．馮永艷等人分析了水泥混凝土路面早期損壞的要點以及施工質量保證措施[3]，屠筱皖、朱先祥通過對現(xiàn)有水泥混凝土路面的調查，分析研究了水泥混凝土路面破損原因與防治措施[4]，楊春風、劉路通過三維建模，研究了不同車速作用下水泥混凝土路面動態(tài)響應[5]，蔣應軍等人研究了重載交通對水泥混凝土路面的損壞機理及處置對策[6]．但是，這些研究主要側重于水泥混凝土路面成型初期（72h以內）的病害形式以及軸載等因素對路面使用壽命及破壞機理的分析．而要想在試運營期結束后順利通過竣工驗收，就需要著重分析水泥混凝土路面在通車試運營期內主要就是指標的變化規(guī)律，進而采取適當的技術措施，保證各項技術指標符合規(guī)定、保證水泥混凝土路面的質量．

本文根據水泥混凝土路面通車試運營期的質量特點及其各項技術指標衰變特點，通過實測，著重研究水泥混凝土路面通車試運營期主要技術指標隨通車時間的變化規(guī)律，得出簡明實用的水泥混凝土路面通車試運營期的質量評定方法．

1 評價指標體系的建立

1.1 評價指標的選定

《公路工程質量評定檢測標準》（JTG F80/1—2004） 等現(xiàn)行規(guī)范對水泥混凝土路面的竣工驗收指標包括強度、平整度、構造深度（抗滑性能）、板厚、寬度、相鄰板高差等 10 項指標[7]，作為公路養(yǎng)護時機及養(yǎng)護規(guī)模的確定依據，《公路技術狀況評定標準》（JTGH20—2007）選定路面損壞、平整度和抗滑性能 3 項技術內容對水泥混凝土路面進行質量評定，并給出了評價指標的權重，對于二級以下公路不考慮抗滑性能的影響[8]．本文實測了秦皇島市承秦出海路等3條水泥混凝土路面通車試運營期的各項技術指標，分析了水泥混凝土路面的強度、抗滑性能、平整度等主要技術指標隨通車時間的變化趨勢，通過回歸分析，得到通車試運營期水泥混凝土路面主要技術指標隨通車時間的變化規(guī)律如表1所示．

通過對調查數據和已有研究文獻的分析表明，通車試運營期水泥混凝土路面的強度對于整個設計使用年限內的整體性能具有非常重要的影響，如果初期強度發(fā)展不良，將會大大降低水泥混凝土路面的整體結構和服務性能；而抗滑性能（構造深度）對于降低交通事故率、保證行車安全性具有重要的作用，并且其在通車初期降低較快，因此，本文依據水泥混凝土路面通車試運營期的特點，選定強度、平整度、抗滑性能和路面破損狀況（PCI）作為水泥混凝土路面通車試運營期綜合質量的評價指標．綜合評價方法如式 (1) 所示．

式中：PQI為路面狀況指數 （評價結果）；PSSI、wPSSI為路面強度指數及其權重；RQI、wRQI為路面行駛質量指數及其權重；SRI、wSRI為路面抗滑性能指數及其權重；PCI、wPCI為路面損壞指數及其權重．

1.2 評價指標的權重

目前，路面質量綜合評價的方法較多，但是大多數是針對路面使用后期維修與養(yǎng)護措施確定的，涉及水泥混凝土路面通車試運營期的論述較少．相對于水泥混凝土路面的整個使用壽命（20 ～ 30 a）而言，通車試運營期 （一般為 2 a） 只占使用壽命的 1/10 ～ 1/15 ，對于水泥混凝土路面通車試運營期內的質量評定指標需要根據實際工程的實效特點進行選定．本文根據實測結果匯總了各項技術指標的衰變規(guī)律（見表1），根據通車試運營期的工程特點，依據相對重要度的原則，采用專家主觀賦權法確定水泥混凝土路面試運營期質量綜合評價指標的相對權重．參照 FD 法[9]，確定任意兩指標之間相對重要性按照0～6評判，如：一項指標相對于另一項指標而言非常重要（占有壓倒性優(yōu)勢）可取6，一項指標相對于另一項指標而言非常不重要可取0，兩項指標相比同等重要，則取 3，其余介于 0 ～ 6，指標相同時也取 0．計算結果見表2．

根據表2的計算結果，得到水泥混凝土路面試運營期評價指標的相對權重為，結構強度∶平整度∶抗滑性能∶PCI=0.222 2∶0.222 2∶0.194 4∶0.361 1 ．

表1 水泥混凝土路面主要技術指標隨通車時間的變化規(guī)律Tab.1 The variation regularity ofmain technical indexesof cementconcrete pavementw ith time

表2 評價指標的相對權重值（0～6評分）Tab.2 Relativeweightsof evaluation indexes

2 評價指標的量化

參照相關文獻，結合水泥混凝土路面通車試運營期的工程特點，依據技術指標檢測方便的原則，本文綜合確定評價指標的數學表達式如下．

2.1 結構強度

在水泥混凝土強度檢測中，回彈法無損檢測得到了廣泛的應用，本研究前期也進行了回彈強度與混凝土彎拉強度的相關性試驗，兩者具有良好的線性相關關系，如式 (2) 所示．

本文選定回彈強度作為結構強度的量化指標，通過專家調研，選定當其他指標合格、強度大于規(guī)范要求值 150%時，可認為強度指標滿分．結構強度的量化函數如下．

式中：fct為回彈抗壓強度，為規(guī)范允許的最低強度值；a為模型計算參數．

2.2 平整度

本文根據平整度指數各個評價指標之間的相互關系，以測量方便實用的基本原則，直接以3m直尺測量數據為指標評價平整度情況，如式 (4) 所示．

2.3 抗滑性能

構造深度和擺值是兩個常用的抗滑性能評價指標，本文選用構造深度來表征水泥混凝土路面的抗滑性能，其量化函數如下．

式中：TD 為構造深度，mm ；TDa為構造深度竣工驗收最小值；TDb、TDC為構造深度容許最小值和容許最大值；a、b為模型計算參數．

2.4 路面破損狀況（PCI）

相關規(guī)范[8]給出了路面破損狀況（PCI）的計算方法，這一指標的量化計算函數如下．

式中：DR 為路面破損率（PavementDistressRatio），各種破壞的折合損壞面積之和與路面調查面積之百分比（%）；Ai、wi為第 i 類損壞的面積 （m2） 及其權重；A 為調查的路面面積（調查長度與有效路面寬度之積，m2）；a0、a1為計算系數；i為考慮損壞程度 （輕、中、重） 的第 i項路面損壞類型；i0為包含損壞程度（輕、中、重）的損壞類型總數．

3 評價方法的應用

根據實測結果，秦皇島市承秦出海路竣工驗收時主要評價指標及其量化結果如表3所示．

表3 承秦出海路的技術指標與量化結果Tab.3 The technical indexesand theirquantitative results of Chengqin sea highway

將表3中的各項指標量化結果組成評判矩陣R，并與各項指標的權重值組成的權重矩陣A相乘，得到評價結果如下．

承秦出海路竣工驗收時的質量綜合評價得分大于 80分，使用性能狀態(tài)良好．

4 結論

1）本文通過實測得出了強度、平整度、抗滑性能等技術指標隨通車時間的衰變規(guī)律，便于掌握通車試運營期水泥混凝土路面各項技術指標的變化規(guī)律，保證水泥混凝土路面的質量及竣工驗收的順利通過．

2）結合水泥混凝土路面通車試運營期的工程技術特點，確定了這一時期水泥混凝土路面綜合質量評定指標體系，并根據各項技術指標的相對重要確定了其權重．

3）根據通車試運營期水泥混凝土路面各項技術指標的衰變規(guī)律，確定了主要技術指標的量化評價函數，并結合實例驗證了評定方法的實用性．

[1] 孫吉書，竇遠明，劉熙媛．水泥路面再生混凝土主要路用性能研究 [J]．重慶交通大學學報：自然科學版，2014，33（1）：52-54．

[2] 交通運輸部．2012 年公路水路交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報 [R]．2013．

[3] 馮永艷，邱學焦，彭斌．水泥混凝土路面早期損壞要點分析 [J]．公路，2013（11）：224-226．

[4] 屠筱皖、朱先祥．水泥混凝土路面破損原因分析與防治措施 [J]．合肥工業(yè)大學學報：自然科學版，2004，27（8）：964-966．

[5] 楊春風，劉路．不同車速作用下水泥混凝土路面動態(tài)響應分析 [J]．河北工業(yè)大學學報，2010，39（3）：112-115．

[6] 蔣應軍， 戴學臻； 陳忠達，等．重載水泥混凝土路面損壞機理及對策研究 [J]．公路交通科技，2005，22（7）： 31-35．

[7]JTG F80/1-2004．公路工程質量檢驗評定標準 [S]．北京：人民交通出版社，2004．

[8]JTGH20-2007．公路技術狀況評定標準 [S]．北京：人民交通出版社，2007．

[9] 孫吉書，楊春風，艾忠華，等．模糊綜合評價方法在橋型多方案選擇中的應用 [J]．河北工業(yè)大學學報，2009，38（4）：99-102．

[責任編輯 楊 屹]

Quality evaluation of cementconcrete pavement on trialoperation period

SUN Ji-shu1,2，GENG Xiao-ting1，QIU Yue3，F(xiàn)ENG Bo3
(1.Schoolof CivilEngineering,HebeiUniversity of Technology,Tianjin 300401,China;2.CivilEngineering Technology Research CenterofHebeiProvince,Tianjin300401,China;3.Qinhuangdao Highway EngineeringQuality Supervision Station,HebeiQinhuangdao 066000,China)

Based on thequality propertiesand thedecay law of technicalindexesof cementconcretepavementon trialoperation period,the changing lawsof themain technical indexesof cementconcrete pavementw ith completion time have been studied firstly.The index system of quality evaluation of cementconcrete pavementon trialoperation period is determ ined.Thequantitativemethodsand theirweightsofeach technical index are determ ined,too.Finally,a conciseand practicalmethod to evaluate thequality of cementconcrete pavementon trialoperation period isproposed.Theseachievements can contribute to grasp the decay trend of themain technical indexesand comprehensive quality evaluation of cementconcrete pavementon trialoperation period,and to ensure thequality of cementconcrete pavement.

pavementengineering;technical index;decay law;cementconcrete pavement;quality evaluation

1007-2373(2014)05-0093-04

U416

A

10.14081/j.cnki.hgdxb.2014.05.018

2014-06-25

國家自然科學基金（50878073）；河北省高等學?？茖W研究計劃（Q2012156）；秦皇島科學技術研究與發(fā)展計劃（200902b042）

孫吉書（1976-），男（漢族），副教授，博士 ．