淺析橫向力系數(shù)作為水泥路面交竣工驗(yàn)收階段控制指標(biāo)的必要性

李亞勝

（山西太舊高速公路管理有限責(zé)任公司，山西 太原 030006）

1 研究背景

在水泥路面設(shè)計(jì)、交竣工驗(yàn)收階段，路面抗滑性能采用構(gòu)造深度作為單一控制指標(biāo)，但是在水泥路面施工過程中規(guī)定了橫向力系數(shù)作為水泥路面鋪筑質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法[《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F30—2014）][1]，路面運(yùn)營養(yǎng)護(hù)階段，橫向力系數(shù)作為評(píng)價(jià)水泥路面抗滑性能的指標(biāo)[《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.1—2001）[2]、《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG H10—2009）][3]，導(dǎo)致水泥路面抗滑性能設(shè)計(jì)、交竣工驗(yàn)收階段與施工、后期運(yùn)營脫節(jié)，為施工及后期運(yùn)營帶來一定的難度，何勝春等人的研究結(jié)果表明水泥混凝土路面質(zhì)量驗(yàn)收中提出的單一指標(biāo)構(gòu)造深度（TD），已不能準(zhǔn)確客觀反映水泥路面的抗滑能力[4]。同時(shí)采用構(gòu)造深度對(duì)水泥路面檢測效率低下，尤其是竣工驗(yàn)收階段，在通車的公路上檢測構(gòu)造深度，需封閉交通，所以研究橫向力系數(shù)將作為水泥路面設(shè)計(jì)、交竣工驗(yàn)收的控制指標(biāo)有著重要的意義。

2 檢測設(shè)備（Mu-meter系統(tǒng)）介紹

橫向力系數(shù)測試系統(tǒng)能夠充分模擬雨天最不利條件下路面行車的安全性，可以有效反應(yīng)路面的抗滑能力，在瀝青路面施工過程控制、交竣工驗(yàn)收、路面抗滑性能評(píng)價(jià)中發(fā)揮著不可替代的作用，國內(nèi)使用最多的橫向力系數(shù)測試系統(tǒng)為MK-6雙輪式橫向力系數(shù)測試系統(tǒng)（Mu-Meter系統(tǒng)），見圖1，目前市場占有量在100臺(tái)以上，且呈逐漸增加的趨勢(shì)。雙輪式橫向力系數(shù)測試系統(tǒng)是由一輛裝有電測設(shè)備的三輪小拖車和供水系統(tǒng)所組成的,配備了便攜式的觸摸屏電腦；橫向力系數(shù)測試系統(tǒng)可以對(duì)水泥、瀝青路面抗滑性能進(jìn)行快速檢測，測試過程中測試輪與路面縱向呈15°，采樣間隔為5 m，檢測速度在50 km/h左右。

圖1 MK-6雙輪式橫向力系數(shù)測試系統(tǒng)

3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析

某高速公路有隧道2座（簡稱隧道A、隧道B），路面結(jié)構(gòu)為20 cm厚素混凝土基層+30 cm厚水泥混凝土面層，表面縱向刻槽，依據(jù)《關(guān)于印發(fā)公路工程竣（交）工驗(yàn)收辦法實(shí)施細(xì)則的通知》（交公路發(fā)[2010]第65號(hào)）[5]，構(gòu)造深度交工驗(yàn)收檢測結(jié)果見表1，現(xiàn)場檢測見圖2。

表1 構(gòu)造深度檢測結(jié)果

圖2 構(gòu)造深度現(xiàn)場檢測圖示

由上述檢測結(jié)果可知，隧道A、隧道B水泥路面構(gòu)造深度均有1處不滿足設(shè)計(jì)要求，但不影響整體的交工驗(yàn)收檢測。

選取上述兩處為研究路段（命名為隧道A-1、隧道B-1），各選相鄰1 km長度為比對(duì)路段（隧道A-2、隧道B-2），研究路段與比對(duì)路段統(tǒng)稱為試驗(yàn)路段，分別進(jìn)行構(gòu)造深度和橫向力系數(shù)試驗(yàn)，采用MK-6雙輪式橫向力系數(shù)測試系統(tǒng)對(duì)其抗滑性能進(jìn)行檢測，輸出結(jié)果為Mu-meter測值，SFC通過換算關(guān)系SFC=123.6×（Mu-meter測值）-4.16得到，以1 km為基本分析評(píng)價(jià)單位，計(jì)算每段的SFC代表值，SFC代表值計(jì)算如式（1）：

式中：SFCr為代表值；SFC為平均值；S為標(biāo)準(zhǔn)差；n為檢測點(diǎn)數(shù)；ta為分布表中隨測點(diǎn)數(shù)和保證率（或置信度a）而變的系數(shù)，可通過查《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（第一冊(cè) 土建工程）（JTG F80/1—2004）[6]表B得到。采用的保證率高速公路、一級(jí)公路為95%，其他公路為90%。

各試驗(yàn)段構(gòu)造深度及橫向力系數(shù)檢測結(jié)果如表2。

表2 試驗(yàn)路段檢測結(jié)果

由上述試驗(yàn)結(jié)果可以得知，雖然隧道B構(gòu)造深度設(shè)計(jì)值大于隧道A構(gòu)造深度設(shè)計(jì)值，但是橫向力系數(shù)檢測結(jié)果隧道A與隧道B區(qū)別不大；試驗(yàn)段隧道A-1、隧道B-1構(gòu)造深度不滿足設(shè)計(jì)要求，明顯小于試驗(yàn)段隧道A-2、隧道B-2，但是橫向力系數(shù)檢測結(jié)果隧道B-1甚至大于隧道B-2。由此可見，水泥路面設(shè)計(jì)構(gòu)造深度只與刻槽有關(guān)，設(shè)計(jì)構(gòu)造深度大的路段橫向力系數(shù)不一定大，實(shí)測構(gòu)造深度大的路段橫向力系數(shù)也不一定大，橫向力系數(shù)與構(gòu)造深度沒有直接的關(guān)系。

為了進(jìn)一步研究構(gòu)造深度與橫向力系數(shù)間的關(guān)系，在高速公路交工驗(yàn)收通車運(yùn)營后，每隔6個(gè)月分別對(duì)上述試驗(yàn)段（隧道A-1、隧道A-2、隧道B-1、隧道B-2）進(jìn)行跟蹤檢測，至竣工驗(yàn)收共檢測5次（含交、竣工驗(yàn)收檢測），檢測結(jié)果見表3、表4，試驗(yàn)段構(gòu)造深度及橫向力系數(shù)衰變規(guī)律見圖3、圖4。

表3 試驗(yàn)路段構(gòu)造深度跟蹤檢測結(jié)果 mm

表4 試驗(yàn)路段橫向力系數(shù)（SFC）跟蹤檢測結(jié)果

圖3 試驗(yàn)段構(gòu)造深度跟蹤檢測結(jié)果

圖4 試驗(yàn)段橫向力系數(shù)跟蹤檢測結(jié)果

依據(jù)《公路工程質(zhì)量檢測評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1—2004）[6]，水泥路面竣工驗(yàn)收階段以單一構(gòu)造深度作為抗滑性能控制指標(biāo)，由表3、表4得知，竣工驗(yàn)收檢測隧道A-1、隧道A-2、隧道B-1、隧道B-2構(gòu)造深度均不滿足要求，相應(yīng)的分部工程判定為不合格工程，但是依據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG H10—2009）[3]、《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG H20—2007）[7]，試驗(yàn)段抗滑性能評(píng)價(jià)等級(jí)均為“優(yōu)良”，并不需要作相應(yīng)處治，可見將構(gòu)造深度作為單一評(píng)價(jià)指標(biāo)并不合理。

根據(jù)圖3可以得知，構(gòu)造深度在通車1年時(shí)間內(nèi)急劇下降，隧道A-1構(gòu)造深度1年內(nèi)的下降量占交竣工驗(yàn)收期間構(gòu)造深度總體下降量的89.5%、隧道A-2構(gòu)造深度下降量占總體下降量的81.1%，隧道B-1的下降量占總體下降量的104.2%、隧道B-2的下降量占總體下降量的75.5%，構(gòu)造深度1年內(nèi)的平均下降量占總體下降量的87.6%，其中隧道B-1的下降量占總體下降量的104.2%，是由于該段路在運(yùn)營期間曾經(jīng)發(fā)生過油罐車漏油事件，對(duì)路面進(jìn)行過清洗，使得路面構(gòu)造深度有所提升；在不考慮隧道B-1的情況下，路面構(gòu)造深度1年內(nèi)的平均下降量占總體下降量的82.0%，可見，構(gòu)造深度的衰減主要發(fā)生在通車1年時(shí)間內(nèi)，其主要原因是運(yùn)輸車輛粉塵污染導(dǎo)致路面刻槽填充。

根據(jù)圖4可以得知，路面橫向力系數(shù)在通車后基本保持線性下降，隧道A-1橫向力系數(shù)在通車1年后的下降量占交竣工驗(yàn)收期間橫向力系數(shù)總體下降量的47.8%；隧道A-2橫向力系數(shù)下降量占總體下降量的47.8%；隧道B-1橫向力系數(shù)下降量占總體下降量的56.5%；隧道B-2橫向力系數(shù)下降量占總體下降量的34.8%。隧道A-1、隧道A-2、隧道B-2下降量均未超過50%，隧道B-1橫向力系數(shù)下降量略微超過整體下降量的50%，橫向力系數(shù)下降量占總體下降量的46.7%，可見在通車運(yùn)營階段，保持原有路面結(jié)構(gòu)不變的情況下，水泥路面構(gòu)造深度與路面橫向力系數(shù)沒有直接關(guān)系。

通過上述分析可以得知，通車運(yùn)營階段水泥路面由于粉塵等雜物對(duì)刻槽的填充，構(gòu)造深度在通車1年時(shí)間內(nèi)急劇衰減，路面構(gòu)造深度1年內(nèi)的平均下降量占總體下降量的82.0%；水泥路面橫向力系數(shù)衰減呈線性趨勢(shì)，1年內(nèi)的平均下降量占總體下降量的46.7%；保持原有路面結(jié)構(gòu)不變的情況下，水泥路面構(gòu)造深度與路面橫向力系數(shù)沒有直接關(guān)系；竣工驗(yàn)收階段路面構(gòu)造深度不滿足要求，但是路面抗滑性能評(píng)價(jià)等級(jí)仍為“優(yōu)良”，所以不應(yīng)將構(gòu)造深度作為水泥路面抗滑性能評(píng)定的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)在交竣工驗(yàn)收階段采用橫向力系數(shù)作為判定路面抗滑性能合格與否的標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

將兩段交工驗(yàn)收階段構(gòu)造深度不合格的隧道水泥路面作為研究路段，相鄰路段（長度為1 km）為比對(duì)路段，采用構(gòu)造深度和橫向力系數(shù)兩種不同的抗滑性能表征指標(biāo)，在交竣工驗(yàn)收期間進(jìn)行5次跟蹤檢測（含交竣工驗(yàn)收檢測），分析不同路段構(gòu)造深度與橫向力系數(shù)的衰變規(guī)律，得出以下結(jié)論：

a）水泥路面設(shè)計(jì)構(gòu)造深度只與刻槽有關(guān)，設(shè)計(jì)構(gòu)造深度大的路段橫向力系數(shù)不一定大，實(shí)測構(gòu)造深度大的路段橫向力系數(shù)也不一定大，橫向力系數(shù)與構(gòu)造深度沒有直接的關(guān)系。

b）通車運(yùn)營階段水泥路面由于粉塵等雜物對(duì)刻槽的填充，構(gòu)造深度衰減主要發(fā)生在通車1年時(shí)間內(nèi)，路面構(gòu)造深度1年內(nèi)的平均下降量占總體下降量的82.0%。

c）通車運(yùn)營階段水泥路面橫向力系數(shù)衰減呈線性趨勢(shì)，水泥路面橫向力系數(shù)1年內(nèi)的平均下降量占總體下降量的46.7%。

d）通車運(yùn)營階段，保持原有路面結(jié)構(gòu)不變的情況下，水泥路面構(gòu)造深度與路面橫向力系數(shù)沒有直接關(guān)系。

e）竣工驗(yàn)收階段路面構(gòu)造深度不滿足要求，但是路面抗滑性能評(píng)價(jià)等級(jí)仍為“優(yōu)良”，所以不應(yīng)將構(gòu)造深度作為水泥路面抗滑性能評(píng)定的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)在交竣工驗(yàn)收階段采用橫向力系數(shù)作為判定路面抗滑性能合格與否的標(biāo)準(zhǔn)。