高速公路沥青路面养护技术

1、主要内容 高速公路性能评价 路面养护决策（路面管理系统） 路面养护对策 对现有路面结构的认识 前前 言言 高速公路路面性能评价是路面养护维修决策、道路经济分析的基础。路面 性能评价模块根据收集的路面数据，判断目前路面状况是否满足交通要求； 所得结果将作为采取养护或改建措施以及采取何种措施的依据。高速公路 养护管理系统辅助决策的好坏，很大程度上取决于养护管理系统对路面性 能的评价。 本世纪60年代初期，美国AASHO道路试验路的最重要的成果之一就是提出了道路使用性能的评价方法，建 立了路面评价模型。这个模型的建立对世界各国路面管理技术的发展有着深远的影响。从此，许多国家和 国际机构如加拿大、日本

2、和世界银行等先后建立了相应的路面评价模型。 1、路面服务性能指数PSI 路面的服务能力这一概念是在AASHO道路实验时由Carey 和Irick提出来，在这之前，路面设计中并没有人们普遍接受 的关于使用性能的定义。把服务能力作为路面设计的一个因 素，是AASHO设计方法的一个显著特点。 路面服务性能指数PSI的基本方程式如式线性形式： PSI=A0+(A1R1+A2R2+)+(B1D1+B2D2+) 式中R1、R2 为断面平整度的函数，D1、D2为表面损坏的函数。 对于柔性路面，方程式转化为 PSI=A0+A1log(1+ )+A2 +B1 系数A0、A1、A2和B1可用多元线性回归方法确定。

3、 根据AASHO的74个柔性路段的试验，最终得出 著名的柔性路面PSI方程式： PSI = 5.031.91 log(1+ )1.382 0.01 SV SV 2 RD PC SV 2 RD 路面裂缝破损和车辙占很小比例，这两种因素的变化对PSI基本不产生影响。与 此相反，路面平整度对PSI有显著的影响。所以可认为AASHO的PSI是道路使用 者的评价模型。 2、分项综合指标评价方法 对于路面使用性能，通常从行使质量、路面损坏状况、结构承载能力和安全性能这四个方面进行评价。 概念及术语概念及术语 1、公路技术状况指数（MQI） 2、路面损坏状况指数（Pavement Condition Ind

4、ex） 3、路面强度指数 （Structure Strength Index） 6、路面使用性能指数 （Pavement Quality Index） 4、路面行驶质量指数 （Ride Quality Index） 5、路面抗滑性能指数（Skidding Resistance Index） 平整度IRIRQI 破 损DRPCI 强 度LsPSSI 抗滑性能SEC、BPNSRI PQI 指 标调查内容评价指标 综合指标 车辙RDRDI 路面损坏状况评价 一般采用路面状况指数PCI来对路面损坏状况进行评价。扣分法是确定路面状况指数PCI的常用方法。对不 同的损坏类型、严重程度和范围规定不同的扣分值

5、，按路段的损坏状况累计扣分值后，以剩余的数值表征 路面的完好程度，评价路面的好坏。 路面状况指数PCI PCI=100-15DR0.412 DR=D/A100=WiAi/A100 这种用扣分法评价路面损坏状态的方法，较早在美国Washington州路面管理系 统中得到应用。后来在PAVER系统中得到进一步完善，从而促进了该方法在评 价路面状况中的广泛应用。 我国在“七五”国家攻关期间根据北京市和广东省的路面状况，也利用这种扣分 方法开发了路面状况指数PCI模型。 路面损坏状况评价指标作为评价路面质量的重要指标之一，无论在网级还是在项 目级的管理系统中，它都起着重要的作用。在许多地方和城市的路面

6、管理系统中， 路面损坏状况指标通常作为唯一的路面质量评价指标。在这些地方因为设备、费 用等原因而导致平整度、抗滑能力的检测比较困难。 路面行使质量评价 路面行使质量同路面的平整度、车辆的动态响应以及乘客对舒适性的要求和对颠簸的接受能力有关。行驶 质量通常采用汇总众多乘客的主观评价意见计算出评分值。将各路段的评分值与各路段实测的平整度指标 通过回归分析建立主观评分同客观测量的相互关系。因此，可以根据路面平整度的客观测量结果得到对路 面行驶质量的统一评价。 行驶质量指数RQI RQI100/(1+0.026e0.65IRI) 在网级系统中，平整度并不需要很高的数据精度。通过对路网的平整度调查，可

7、以进行整个路网的需求评估和制定养护维修资金的投资计划。而在项目级的系统 中，就需要很精确的路面性能评估。在项目级的管理系统中，平整度数据通常作 为养护维修质量控制、周期性路面性能预估和维修方案评估的依据。 路面车辙评价 路面车辙深度指数RDI 100-2.0RD RDI 60-4.0(RD-RDa) 0 路面结构性能评价 路面结构性能评价的目的是评估现有路面的承载能力和确定路面的剩余寿命。所谓路面的剩余寿命实指路 面在达到预定的损坏状况之前还能使用的年数和能承受标准轴载累计作用次数。依据剩余寿命的长短，可 以判断路面结构的的完好程度及损坏发展的速率，可以确定是否需要采取改建措施并进行加铺层改建

8、设计。 结构承载能力一般通过路段代表弯沉与设计弯沉的关系变化来进行评价。对于高 速公路，路段代表弯沉应采用自动弯沉检测车进行测量，各测点间的间距通常为 100米。通过各测点的平均值加2倍的标准差，计算出路段的代表弯沉值。 我国对现有路面的承载能力可用路面结构强度指数PSSI作为评价指标，主要与 设计容许弯沉值、路段代表弯沉值和年平均日交通量(AADT)有关，如下式所示。 路面结构强度指数PSSI PSSI100/(1+15.71e-5.19SSI) SSI=Ld/L0 表81 路面强度评价标准 利用沥青路面设计弯沉公式，可以确定当代表 弯沉值与设计弯沉值相等时路面所能承受的标 准轴载累计作用次

9、数N,，即如下式。通过交通 调查，可分析得到弯沉评定之前路面己经承受 过的标准轴载累计作用次数N0。以N0与Ne相比， 便可确定路面的剩余寿命(以标准轴载作用次数 记)。按当时的交通量和对今后交通量增长的预 估，便可估计出路面剩余寿命。相反由剩余寿 命可判断路面结构的潜在承载能力。 路面结构承载能力同路面损坏状况之间存在一定内在关系。路面破损状况的评价 指标PCI可以与路段代表弯沉建立回归关系式，即PCI=f(弯沉值)。 通过路面损坏状况来评价路面的结构承载能力，免去了弯沉测定。但是这种损坏 状况评价带有主观性，所建立的关系式具有地区局限性。此外，它只能判断路面 承载能力是否足够，而无法估计路

10、面剩余寿命。 路面安全性能的评价 对于路面安全性能的评价一般只考虑抗滑能力。然而影响路面 安全性能实际包括以下几个方面: 1）抗滑能力， 2）车辙(因为车辙可以造成路面积水，使得汽车有发生水上漂 移的危险)， 3）路面的反光， 4)车道分界， 5)外来障碍物。 影响路面抗滑能力的因素包括:路面特性(粗构造、细构造)、油和水对路面的污染、 车辆参数(主要是轮胎)和驾驶因素(行车速度)等。 路面的抗滑能力可采用摆式摩擦系数测定仪(摆式仪)或横向摩擦系数测定车 (SCRIM)检测。对于高速公路宜采用横向摩擦系数测定车(SCRIM)测定。 路面抗滑性能SRI SRI=(100-SRImin)/(1+2

11、8.6e-0.105SFC)+SRImin 路面综合评价指标PQI PQIPCIP1RQIP2RDIP3SRIP4 路面性能综合评价 路面性能评价通常有两个主要目标: 1）在网级系统中，进行项目和处治对策的选择; 2）在项目级系统中，确定特定的养护维修需求。 对于路面综合指标，并没有一套简单的工程公式可以利用。一 般根据主观经验方法或者社会科学技术来开发综合指标公式。 综合指标需要考虑路面的各种单项性能并以加权组合的形式组 合各种单项特性指标。 主要内容 高速公路性能评价 路面养护决策 路面养护对策 对现有路面结构的认识 前言 随着我国经济建设的快速发展，公路事业的发展更是突飞猛进，到2003

12、年底，仅山东省公路通车里程就达 到76266公里，其中高速公路3018公里；一、二级公路达25000余公里，至2007年底高速公路突破4000 公路。这样对于公路管理者来说，面临的养护任务越来越重，压力越来越大，如何搞好公路的养护管理工 作已是一个不可回避的现实问题。 前前 言言 在养护资金增加有限的情况下，如何合理地评 价路网状态和分配养护资金，确保高速公路路 网始终保持良好的行驶质量，将成为高速公路 主管决策部门不得不解决的问题。传统的经验 决策和主观臆断仍在我国高速公路养护管理过 程中占据主要地位。管理体制、养护技术的陈 旧落后，不可避免地造成养护维修决策的盲目 性和片面性，更无法达到有

13、效利用资源的目的。 最重要的工作之一就是建立和实施计算机化的 养护管理系统，科学有效地调控各项养护维修 活动，使有限的资源获得最大的社会效益。 气候 车辆荷载 材料 路面结构 道路状况 影响道路性能的因素 养护的基本原理 利用最合适的养护策略和方法 用在最合适的道路上 在最合适的时间里 养护费用与时间的关系养护费用与时间的关系 道路性能变化曲线 2、路面管理系统 路面管理系统(Pavement Management System，PMS)各国 有不同的定义，在美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO) 的路面管理系统指南中，把PMS定义为：用于决策者在公路评 价养护中寻求投资有效分配方案的工

14、具。 澳大利亚道路研究所把PMS定义为：用于优化利用路面养护可 用资源，包含信息采集、信息分析和方案决策的管理方法。实 际上，路面管理系统是以现代管理科学理论为指导，以计算机 为工具，采用系统分析方法使路面管理过程系统化。 实际上，我国目前对路面管理系统的需求还主要集中在路面养护管理方面，即路 面养护管理系统。 路面养护管理系统是指最有效地利用现有资金，使公路网中的路面处于最佳的服 务水平或产生最大的经济效益。路面养护管理系统既与路面设计和施工有区别， 也与传统的公路管理不同。它是综合运用路面专业知识，用系统工程等方法，借 助计算机处理与路面养护活动有关的问题。 2、路面管理系统 路面养护管理

15、系统可以认为是路面管理系统的子系统，两者的最终目标足一致 的。两者均可以划分为网级和项目级两种系统，分别适应不同管理层次的需要， 具有不同的功能和结构。 路面管理系统可划分为网级路面养护管理系统和项目级路面养护管理系统两类， 分别适用于不同的管理层次，具有不同的功能和结构。 2、路面管理系统 网级系统足涉及整个路网的、用于指定路网养 护政策、确定路网养护需求和养护费用优化分 配的宏观分析系统；项目级系统则是根据网级 系统的决策，以路段为对象，从技术和经济的 角度分析养护方案的系统。 网级路面管理系统的范围，包括一个地区(省、 市)的公路网或一大批工程项目。它的主要任务 是为管理部门进行关键性的

16、行政决策提供对策， 网级路面管理系统一般由数据库、使用性能评 价模型、对策分析模型、使用性能预估模型、 分析模型和优化模型等部分组成。 2、路面管理系统 3、研究与应用 养护管理系统是随着路面管理系统发展而得到迅速发展的。首 先在美国、加拿大等国得到应用。 其中较具代表性的有: 1、美国的亚利桑那州路面管理系统(1978)、华盛顿州路面管 理系统(1980)、加利福利亚州路面管理系统和陆军工兵团的 PAVE系统; 2、加拿大阿尔博塔省的路面管理信息和需求系统(PINS, 1983 )、改良信息和优序系统(RIPPS, 1984)以及市政路面管理 系统(MPMS, 1987)。 同时，英国等国也

17、陆续开发出一些系统，如: 1、英国运输和道路研究所(TRRL)开发的道路养护评价系统(CHART,1980 ); 2、世界银行通过国际合作研究开发的公路设计和养护标准模型(HDM- IH,1987 )等。 3、研究与应用 我国路面养护管理系统的研究始于1984年。 交通部于1984年在辽宁引进英国的BMS系统，这标志着我国的路面养护管理系统 的研究和应用的开始。 1987年湖南省开发了适合本地区的路面养护系统。自此之后，广东、北京、杭州、 河南、陕西、江西等地区也开发了适合本地区的路面养护系统。 3、研究与应用 1988年，交通部在云南引进了世界银行的HDM-III公路养护标准模型，开始了 我

18、国在公路养护领域经济分析研究的先例，研究成果为CPMS ( Chinese PavementManagement System)提供了方法和经验。在“七五”国家重点攻 关期间，交通部建立了我国自己的路面管理系统CPMS (Vnl.O)。 “八五”期间，国家在14个省市推广使用CPMS系统。 3、研究与应用 近年来，因大量高速公路投入运营，各级养护管理部门对养护管理系统的迫切需 求，我国对高速公路养护管理系统的研究发展很快。但是，已有的这些系统在理 论和实际应用上还有很多缺陷。 3、研究与应用 3、研究与应用 山东省于1989年利用世行贷款项目，与芬兰国家道路管 理局合作进行了路面管理系统的研究

19、开发，为以后的 CPMS推广应用打下了基础。1991年山东省作为全国 CPMS第一批推广省份，全面推广应用CPMS。 但在管理方面，由于目前各级管理机构还比较习惯于传统 的管理模式，对系统运行及分析决策结果在实际工作中的 应用还没有一套有效的工作制度来加以引导和规范。 4、影响决策的理念 a.建设是发展，养护也是发展-建养并 重 b.以人为本，以车为本-高水平的服务 c.人与自然和谐发展-可持续发展 d.公路养护展示文明-精神文明 4、影响决策的理念 e.预防性养护是双赢 在路面使用周期内，支出的养护费用最少，取得 的效益（包括道路管理者和使用者）最大是最 理想的结果。 f.养护资金分配也是科

20、学 养护资金优化分配不仅是一种权力，更是一门学 问。 g.法律责任是第一责任 一旦发生重大事故不会因为有足够的理由 （比如说缺少资金）而减轻公路管理者的法律 责任。 主要内容 高速公路性能评价 路面养护决策 路面养护对策 对现有路面结构的认识 4、典型病害对策 纵缝 4、典型病害对策 原因与对策 1、路基或基层沉陷：不再沉陷，可通过修补面层和贯 缝处理；如强度不足或含水量太大等，应重新施工， 然后再处面层。 2、施工缝质量差：对施工缝严重的裂缝，应彻底锯除， 然后修补。对轻微裂缝，应加强贯缝处理。 3、结构承载力不足：重新施工，加强贯缝养护。 4、沥青混合料抗剪性能不足，在重车的作用下，出现

21、沿轮迹带的纵向裂缝：控制超重车的通行，对沥青混 合料进行抗剪能力的测试。 4、典型病害对策 横缝 4、典型病害对策 原因与对策 1、低温缩裂：对于裂缝较细的，夏天一般可以恢复，如果无法自愈，应加强贯缝处理；采 用性能良好的沥青。 2、反射裂缝：贯缝处理；在加铺沥青层时，采用有效的措施（如应力吸收层）；严重的应 重做基层，并严格注意半刚性基层的设计。 4、典型病害对策 不规则裂缝-交错裂缝 4、典型病害对策 原因与对策 1、温度裂缝或沥青老化：贯缝处理；由于沥青老化产生的裂缝，应该采用冷再生或热再生 等；严重的进行挖补处理。 2、反射裂缝：贯缝处理；在加铺沥青层时，采用有效的措施（如应力吸收层）

22、；严重的应 重做基层，并严格注意半刚性基层的设计。 4、典型病害对策 坑槽 4、典型病害对策 总体对策 （1）按圆洞方补、斜洞直补的原则； （2）沿轮廓线开挖直坑底稳定处； （3）清扫坑底，槽壁，刷粘层沥青； （4）填入略高于原路面的混合料并压实，并注意分层压实。 4、典型病害对策 麻面、磨光 4、典型病害对策 总体对策 主要原因是：级配不良、沥青用量少、老化等，主要是由于混合料原因。 对策：（1）挖补：采用良好混合料； （2）封层或罩面； （3）表层再生。 4、典型病害对策 脱皮 4、典型病害对策 原因与对策 1、层间粘结不良：分析结合不好的原因，采取措施，增加层间结合力。 2、路面泛油期间

23、未能及时撒布养护料，一旦气温略降，沥青的粘度增加，车辆通过时，容 易将结合不好的层次粘起，从而造成脱皮：在夏天泛油路段，及时撒布养护料，同时，采 取措施，增加层间抗剪切的能力。 4、典型病害对策 沉陷 4、典型病害对策 原因与对策 1、路基或基层的下沉：如基层已经稳定，可以只修补面层；应分析原因加固基层或路基， 如采用压浆处理或换填基层。 2、基层或面层的水损害：找出原因处理相应的层位，采用良好的材料。 4、典型病害对策 车辙 4、典型病害对策 原因与对策 1、面层混合料稳定性不足 ：应重做面层，采用稳定性好的混合料； 2、渠化交通车辆作用：如稳定，找平处理，如局部铣刨、微表处处理。 3、不稳

24、定夹层：挖出不稳定层。 4、基层强度不足，下沉：处理基层。 4、典型病害对策 拥抱、波浪 4、典型病害对策 原因与对策 1、面层材料抗剪性能差，混合料稳定性不好：应重做面层，采用稳定性好的混合料； 2、不稳定夹层或层间粘结不足：处理不稳定夹层或层间粘结。 3、重复刹车、启动：处理整平；挖除、重铺抗剪强度高混合料。 4、基层局部强度不足、稳定性差：处理基层。 4、典型病害对策 泛油传统泛油 传统的泛油现象传统的泛油现象 4、典型病害对策 原因与对策 1、混合料设计中，空隙率过小和沥青饱和度过高都可能导致泛油的发生：混合料设计中要 处理好空隙率和饱和度之间的关系。在泛油路段撒砂碾压，注意撒砂要均匀

25、，掌握薄而匀， 先粗后细，无堆积空白。 2、混合料生产中沥青用量控制不准而过量：生产过程中严格控制沥青用量；局部撒砂处理。 4、典型病害对策 泛油新泛油现象 4、典型病害对策 原因与对策 1、满足规范条件下难以避免的想象，主要由于压实、集料原因，并在渠化交通下加重：除 采用好的集料，注意压实外，还没有完善的措施。 2、混合料设计标准相对交通量而言较低也是重要因素，目前重载标准是以前低等级的延伸， 对目前重载程度认识不足。 3、水损害，水损害的前期往往伴有泛油，最终发展成为坑槽。 主要内容 高速公路性能评价 路面养护决策 路面养护对策 对现有路面结构的认识 前言 对高速公路路面结构的认识：随着高

26、速公路里程的增加，对路面铺筑质量越来越重视，沥 青路面层也越来越厚，虽然对施工工艺和施工质量的控制越来越严格，但有一些路段在通 车后不久仍然出现了如坑槽、车辙、拥包等病害，对路面养护工作提出了新的课题和挑战。 结论 a.目前半刚性沥青混凝土路面是高速公路路 面的主要结构,在今后一定时期内还会发挥 着重要作用。 b.SMA、SUPERPAVE、多级嵌挤级配沥青 路面结构在我省已经推广应用多年，是目 前防止路面早期损害比较有效的典型路面 结构。 c.鉴于目前半刚性沥青路面的使用现状，借 鉴国外成功经验，研究柔性基层和永久性 路面是当前我国高速公路路面建设的需要， 也是今后发展的方向。 结论 d.高速公路沥青路面早期损害的原因是多方 面的、综合性的、复杂的，有关技术人员 可以通过加强技术措施和质量控制进行防 治。 e.鉴于目前部分规范严重滞后于生产，规范 的更新修订周期较长，不利于新成果及时 推广应用，应大胆采用新技术、新工艺。 结语 养护新技术实质上是新材料