高速公路瀝青路面橫向裂縫評價方法研究

周嵐

摘 要：橫向裂縫是我國高速公路瀝青路面最常見的病害之一，但目前缺少專門針對橫向裂縫的評價方法。本文提出以橫向裂縫狀況指數(shù)作為我國高速公路瀝青路面橫向裂縫的評價指標(biāo)，利用安徽省蕪宣高速公路的實測數(shù)據(jù)，驗證了該評價方法的可行性。通過專家問卷調(diào)查，主客觀相結(jié)合，對評價指標(biāo)進(jìn)行歸百化處理，確定了橫向裂縫評價標(biāo)準(zhǔn)，從而建立了一套科學(xué)合理的針對橫向裂縫的專用評價方法。

關(guān)鍵詞：瀝青路面 橫向裂縫 評價模型

我國高速公路路面結(jié)構(gòu)型式多以半剛性基層瀝青混凝土面層為主，由于半剛性基層干縮特性，導(dǎo)致在交通荷載的重復(fù)作用下，瀝青混凝土面層不可避免的會出現(xiàn)反射裂縫。已有研究成果表明，無論承受的交通量荷載大小或采用的瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)類型，以反射裂縫為主的橫向裂縫均是我國高速公路路面最主要的損壞形式之一。然而在我國現(xiàn)行規(guī)范中并沒有提出橫向裂縫的評價方法和評價標(biāo)準(zhǔn)，《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG H20-2007）中將橫向裂縫作為路面損壞狀況指數(shù)PCI的一部分，以影響面積乘以相應(yīng)的權(quán)重來度量橫向裂縫對路面狀況的影響。然而在實際使用過程中，PCI并不能很好地反映橫向裂縫的狀況，導(dǎo)致了評價結(jié)果與實際路況存在較大差異。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高速公路路網(wǎng)的不斷完善，道路使用者對出行提出了更高的服務(wù)要求，而橫向裂縫的存在，不僅對路面結(jié)構(gòu)的完整性和路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度存在隱患，同時也大大影響了路面行駛舒適性。因此，本文從橫向裂縫產(chǎn)生機(jī)理入手，研究橫向裂縫的評價方法，并對其處治對策進(jìn)行簡要分析，為我國高速公路的科學(xué)養(yǎng)護(hù)管理提供參考和指導(dǎo)。

對于高速公路的各個車道，TCS越小，TWR越大，表示路面的橫向裂縫狀況越嚴(yán)重。路面裂縫是造成路面平整度下降的重要原因，路面結(jié)構(gòu)性病害一般也伴有裂縫的產(chǎn)生。通過TCCI可以知道路面裂縫的嚴(yán)重程度，可以據(jù)此分析路面破損的原因，并為路面裂縫的專項處治提供指導(dǎo)。

2.實例應(yīng)用研究

2.1 模型分析

以安徽蕪宣高速2004年-2008年路面橫向裂縫檢測數(shù)據(jù)為分析對象，以一公里為評價路段，分析蕪宣高速的橫向裂縫分布規(guī)律，對本文提出的橫向裂縫評價模型的可行性進(jìn)行驗證。橫向裂縫平均間距TCS大小能直觀地說明評價路段內(nèi)裂縫分布的疏密程度。將TCS、T C C I從5m到10 0 0 m分為若干級，研究各方向車道分年度橫向裂縫間距的發(fā)展及分布狀況。結(jié)果表明：隨時間發(fā)展，不同路段TCS值主要分布在100m以下范圍，超過100m的路段所占比例較小，且這一比例隨著TCS的增大，減少尤為明顯。而TCS分布在10m～35m的路段所占比例隨時間變化增量最大。歷年來橫向裂縫貫穿度T WR主要分布在0.6～1.0范圍，隨著時間變化，橫向貫通裂縫增多，裂縫發(fā)展速度較快。TCCI值主要分布在10～80之間，且在20～40范圍的變化量最大。

為了進(jìn)一步檢驗本文提出的橫向裂縫評價模型，采用江蘇京滬高速公路和沿江高速公路路面橫向裂縫實測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這兩條路均為半剛性基層瀝青混凝土面層，其中京滬高速公路基層為38cm的二灰穩(wěn)定碎石基層，沿江高速公路基層為38cm的水泥穩(wěn)定碎石基層。分析結(jié)果匯總于表1所示。

由表1可知，按照我國現(xiàn)行規(guī)范評價方法，各評價路段路面PCI值均大于90，也即路面損壞狀況評價等級為優(yōu)，同時僅靠PCI指標(biāo)難以區(qū)別各路段的性能優(yōu)劣。而各路段的橫向裂縫狀況指數(shù)TCCI值差異明顯，相比于PCI指標(biāo)，TCCI指標(biāo)不僅能真實反映路面橫向裂縫狀況，還能有效區(qū)分不同路段橫向裂縫嚴(yán)重程度。由此可見，橫向裂縫狀況指數(shù)能很好地應(yīng)用于高速公路瀝青路面橫向裂縫的評價，符合路面實際狀況，可行性高。

2.2 歸百化處理

由于目前我國檢評規(guī)范中的評價指標(biāo)均采用百分制形式，為了與其它指標(biāo)統(tǒng)一值域，故對橫向裂縫狀況指數(shù)TCCI進(jìn)行百分化處理，以利于結(jié)合其他性能評價指標(biāo)對路面性能進(jìn)行綜合評價。在此，采用“專家評分技術(shù)”，結(jié)合TCCI、TCS和TCL、TWR的發(fā)展規(guī)律分析結(jié)果，主客觀相結(jié)合，對橫向裂縫狀況指數(shù)進(jìn)行百分制處理。

匯總專家問卷調(diào)查結(jié)果，得出不同評價等級臨界值所對應(yīng)的TCS值；結(jié)合TCCI的發(fā)展規(guī)律，確定不同分值對應(yīng)的橫向裂縫狀況指數(shù)值，得出不同評價等級臨界值所對應(yīng)的TCS值，采用統(tǒng)計軟件對TCCI值及對應(yīng)的分值進(jìn)行擬合，其相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9945，具有很高的擬合精度，滿足要求。具體的擬合結(jié)果如下所示：

3.結(jié)論

（1）結(jié)合我國高速公路瀝青路面現(xiàn)狀以及現(xiàn)有研究成果，建立了一套科學(xué)的橫向裂縫評價方法，提出了以橫向裂縫狀況指數(shù)TCCI作為我國高速公路瀝青路面橫向裂縫的評價指標(biāo)。

（2）采用安徽省蕪宣高速公路實測數(shù)據(jù)對評價方法進(jìn)行驗證，結(jié)果證明該評價方法具有較高的可靠性。

（3）采用專家問卷調(diào)查方式，結(jié)合TCCI、TCS、TCL的發(fā)展規(guī)律，對TCCI進(jìn)行了歸百化處理，建立了對應(yīng)的百分制評價指標(biāo)TCEI，并初步確定了我國高速公路瀝青路面橫向裂縫評價標(biāo)準(zhǔn)及維修標(biāo)準(zhǔn)。

（4）橫向裂縫評價模型的建立，有利于制定科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)方案，為我國高速公路瀝青路面橫向裂縫問題的研究和處治提供了參考和指導(dǎo)。

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