【陕西省干线公路病害调查与评价指标分析案例5200字】

陕西省干线公路病害调查与评价指标分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u27074陕西省干线公路病害调查与评价指标分析案例 1241751.1干线公路沥青路面主要病害 227481.1.1典型特征路段病害调查 2267601.1.2陕西各地区沥青路面主要病害分析 4250861.2资料收集及数据处理 7195171.1.1代表性路段的收集及分类整理 771781.1.2数据的处理 824861.3沥青路面常用预防性养护措施 9203351.4干线公路沥青路面性能评价指标 1282491.4.1路面破损状况指数 1275271.4.2路面行驶质量指数 13道路工程具有线性性质，不同的道路也具有不同的使用性质。道路的建设随着地形起伏而变化，同时地质、气象等特征以及沿线交通水平也不尽相同。道路在使用过程中产生的病害多种多样，不同的交通荷载、温度所造成的病害就会有所不同。对于路面的养护需求也随着病害类型以及地域的差别而改变。病害的产生极大的破坏了路面的行车能力，研究确定科学合理的路面病害预防性防治方法，需要对路面病害的产生原因深入分析。即使是相同的病害，因为地区的不同，病害的产生原因也会有所不同，所需要采取的养护措施也就有所差别，因此需要确定出不同地区路段的养护策略，道路养护路段划分有助于解决这一问题。地理特征和气候差异对道路使用的影响巨大，考虑到陕西省不同地区气候的巨大差异，因此对陕西省进行区域划分，分别对陕北，陕南和关中三个地区干线公路的路面病害进行调查分析。1.1干线公路沥青路面主要病害沥青路面产生病害的原因多种多样，大气温度、降雨、交通荷载等都会对路面的使用性能产生影响，所以对路面病害情况进行充分的调查十分必要，路面的检测数据能够很好的反映路面的病害情况。根据路面的病害情况进行路面使用性能的评定，为路面采取养护措施提供依据。沥青路面在经过长期使用，路面逐渐产生病害，需要对病害进行分类，才能更准确根据其特点进行路面养护。沥青路面病害主要从病害产生的原因、病害发生的时间以及病害产生的变形三个方面总结归纳。根据路面变形的原因，又可划分为结构性与功能性两个方面的路面病害。按破损变形可分为四类，裂缝类、变形类、松散类、和其他损坏类。1.1.1典型特征路段病害调查根据陕西省各地区气候环境和交通荷载以及路面结构的特点[68]，在陕西省三个地区分别选取能代表这一地区病害特点的路段作为病害调查对象。（1）G210榆林段（K494+000~K495+000），公路等级为二级，调查结果如表2-1所示。表2-1G210榆林段（K494+000~K495+000）病害调查统计病害类型横向裂缝纵向裂缝龟裂沉陷车辙数量（m2）139613508482122百分比（%）4644334图1.1G210榆林段（K494+000~K495+000）病害分布图由图1.1可知，裂缝占据了该路段病害总和的百分之九十，由于该路段位于榆林地区，重载交通较多，交通给予路面的压力远大于路面所能承受的能力，导致路面产生大量裂缝病害。沥青路面和半刚性基层受当地气温的影响，也较易产生裂缝。(2)S209宝鸡段(K39+000~K40+000)，公路等级为二级，病害调查结果如表2-2所示。表2-2S209宝鸡段(K39+000~K40+000)病害调查统计病害类型龟裂磨光车辙麻面坑槽松散修补数量（m2）12111228194172621819836百分比（%）2525436541图1.2S209宝鸡段(K39+000~K40+000)病害分布图由图1.2可知，裂缝与车辙较多，在温度较高时，路面经过车辆的反复碾压，不断地摩擦导致沥青路面产生车辙。(3)G210安康段(K1177+000~K1178+000)，公路等级为二级，病害调查情况见表2-3。表2-3G210安康段(K1177+000~K1178+000)病害调查统计病害类型不规则裂缝龟裂坑槽沉陷拥包松散车辙数量（m2）3261172261468024346百分比（%）281019127204图1.3G210安康段(K1177+000~K1178+000)病害分布图由图1.3可知，路面病害中裂缝最多，其次是泛油与唧泥。泛油主要是因为沥青用量较多，导致路面材料粘附性不够，抗剪能力不足。路面水分通过裂缝进入面层，在车辆多次碾压下进一步发展成唧泥坑槽等病害。1.1.2陕西各地区沥青路面主要病害分析通过对各地区典型路段的病害调查，在干线公路中病害类型较多，以裂缝、车辙和水损害最为常见，除此之外包括坑槽、泛油以及沉陷等病害。根据病害类型，对地区进行分析发现，陕北地区裂缝较为严重，关中地区车辙较为严重。陕南地区水损坏较其他地区更为严重。对各地区最主要病害进行分析如下。（1）裂缝裂缝是陕西省干线公路的主要破坏形式之一。以G210榆林段为例，横向裂缝最为常见，外部环境的变幻莫测、行车荷载的作用是导致横向裂缝产生的主因，反射裂缝也是原因之一。纵向裂缝与道路中线平行，主要是由于施工技术因素、路基状况以及交通荷载的反复作用而产生，沥青下面层应力比沥青混合料的抗拉强度高，导致底面生成裂缝，单个裂缝较多。龟裂多在道路边缘附近发生。裂缝产生初期应该及时进行养护，避免雨水等渗入导致病害加重。图1.4横向裂缝和龟裂（2）车辙车辙变形是很常见的路面病害，主要是由于行车荷载重复作用、外部环境作用，内部原因为沥青混凝土的高温稳定性差以及抗塑性变形能力不足，路面产生累积永久性凹陷。多发生在行车轮轮迹带的两侧、桥面铺装和弯道路段。图1.5车辙（3）水损坏水损坏表是路面病害的常见形式。其病害原理是路面集料颗粒在水和水汽的影响下，与沥青产生分离，导致混合料粘结力下降。行车的影响致使集料颗粒产生流失，长此以往导致路面发生坑槽病害。降雨量较大时，行车会产生动水压力，冲刷路面，经过反复作用极易产生唧浆，坑槽逐渐扩大，路面水进入基层则会导致沉陷。图1.6松散和坑槽1.2资料收集及数据处理1.1.1代表性路段的收集及分类整理（1）数据收集干线公路养护资料由公路局提供，主要收集2013到2017年的路面检测资料和交通量调查报告。此外对相关文献以及政府报告文件进行查阅，收集年度大中修工程计划文件，养护路段。然后根据信息进行汇总：路线名称、起终点桩号、养护单位。根据历年的陕西省普通国道路面技术状况检测评定即养护分析报告，收集交通量、路面结构及养护历史、养护性质及时间、养护措施等。对数据进行初步筛选及处理，得到课题研究所需数据。（2）数据分类数据分类可根据沥青路面厚度，交通量的大小，路面养护历史等方面，对路面数据进行组合。根据数据分类得到的路段，应该可以很好的反映该地区的自然环境等特征，路面的使用程度。路面的检测数据除了当地部门提供之外，还可以与相近课题的路段数据相结合。所收集得到的数据应该是路面在常规使用下的数据，避免极端路段数据，例如包含桥梁或者隧道的路段数据，此类数据无法反映路面在正常使用下的性能变化。以满足课题研究目标为要求，选择出上述三种主要因素下的区域及路段，且每段长度不小于1000米。将所有代表性路段进行分类组合。表2-4路面厚度分类面层分类薄面层厚面层面层厚度HH≤5cmH＞5cm表2-5交通量分类交通量等级重交通中交通轻交通交通量AADT(辆/天)AADT≥100005000≤AADT＜10000AADT＜50001.1.2数据的处理在处理收集到的路面检测数据的时候，经常会遇到个别检测值与大部分的数值规律有明显出入的情况，如果将这些异常数值统计在内势必会影响路面检测数据的准确性，那么如何判断检测数据是否异常，并且有效的筛选出这些异常值至关重要。首先对数据边界数据进行界定，对于明显异常的数据进行删除。然后采用灰色模型光滑序列[57]对数据进行处理，以某条道路的PCI检测数据为例。①对选取的代表性路段数据（X10、X20、X30、X40、X50）=（94.3、91.4、90.1、85.8、79.1）进行累加，得到一组新的数据（X11、X21、X31、X41、X51）=（94.3、185.7、275.8、361.6、440.7）。②对新的数据进行光滑性检验，计算ϒ2==＜1，ϒ5===0.21＜ϒ4=0.31＜ϒ3=0.49＜0.5，由检验结果可知，新的数据满足光滑性要求，原数据可以使用，如不满足要求，则对数据进行处理再次检验，达到检验要求为止。1.3沥青路面常用预防性养护措施不同的预防性养护措施的适应条件有所差别，应当根据具体的路面状况正确的选择预防性养护措施。预防性养护措施一般是在路面表层施加一个薄层。早期养护时，实施养护层的厚度一般为0～1cm，中期养护为1～2cm，后期养护时不超过4cm。在进行养护措施施工时，不同措施采用的施工工艺存在差别，所用到的材料也不同。每种预防性养护措施适用范围与使用寿命都具有自身的特点，也与路况水平与道路的重要程度有密切关系，采取预防性养护措施时应该依据自身使用条件进行选择。预防性养护措施种类及使用阶段如图1.7所示。图1.7常用的预防性养护措施经过全面的路况调查，目前陕西省干线公路主要采取的预防性养护措施为微表处与碎石封层。此外，精表处的应用也日益广泛。（1）微表处养护措施的材料主要有改性乳化沥青、细矿料和添加剂，在进行施工时，将材料与水进行混合，并事先调配一定的比例，使用摊铺车对混合料进行摊铺。微表处具有较好的耐久性，可以提高路面抗滑能力，而且在施工完成后可以很快开放交通，很好的恢复道路服务能力。适用于沥青路面早、中期预防性养护。微表处主要适用于二级及二级以上公路、需要改善抗滑等使用性能的沥青路面，其适用的各等级公路路况水平应符合《公路沥青路面养护技术规范》的规定，如表2-6。表2-6路况技术表路况指数高速公路一级及二级公路PCI、RQI≥85≥80微表处可以有效封闭路面裂缝，防止路面水通过裂缝渗入基层，避免造成路面松散，用于深度≤30mm的车辙处治（双层）；用于改善沥青路面外观，延长路面养护周期。摊铺工艺流程如图1.8、1.9所示。图1.8微表处措施摊铺施工图1.9微表处措施摊铺（2）碎石封层采用碎石封层进行养护施工时，需要原路面的强度指标满足要求，在此前提下只需对路面进行简单的处理即可。碎石封层采用层铺法施工，碾压撒布在路面上的沥青以及碎石而形成薄层。适用于沥青路面早、中期。碎石封层适用于二级及二级以下公路，可以提高路面抗滑能力，其适用的各等级公路路况水平应符合《公路沥青路面养护技术规范》的规定，如表2-7。同时也可用作各等级公路加铺功能性罩面、结构性补强、桥隧沥青铺装、水泥混凝土路面沥青铺装等。表2-7路况技术表路况指数二级公路三级及四级公路PCI、RQI、RDI≥80≥75碎石封层包括同步碎石封层和异步碎石封层两种类型。采用同步设备同时洒（撒）布热沥青和碎石，实现热沥青在高温条件下与石料粘结，由于热沥青的流动性较好而使石料更好地嵌入沥青中，也更好地渗入到路面裂缝中。施工速度快、可即时限速开放交通，初期养护时间较短。施工与实施后效果如图1.10所示。图1.10碎石封层施工（3）精表处精表处属于路面表面层处理技术，对于路面早期养护卓有成效。在路面喷涂改性的环氧沥青路面养护剂，形成空间网络结构的保护层。①成型机理。将固化剂喷涂在沥青面层，将精制砂铺在固化剂油膜表面。固化剂通过渗透、吸附在旧路面上，会在沥青面层形成养护层，而且这种养护层比较致密且具有很好的抗滑性能。环氧沥青路面固化剂的高附着力和强度可以提高抗剪切性。精制砂为0.25～0.7mm的金刚砂，耐磨性好。铺在环氧沥青路面固化剂的表面，防止环氧沥青路面固化剂与车轮接触，提高材料耐用性。②路面修复机理。将环氧沥青路面固化剂喷涂到沥青表面后，渗透剂通过路面上的细小裂缝和孔洞渗透到路面内部，不断吸收与路面接触的沥青混合料。与渗透剂一起，渗透石材，吸收并溶解老化的沥青。固化剂从路面的微裂纹和细孔经过时，对路面裂纹和细孔进行填充。形成厚度为0～15cm的耐磨的保护层，与养护路段面层相互融合以恢复旧沥青的附着力。③耐磨抗滑机理。特殊的精制砂均匀地分布在沥青路面的骨料上，使本来光滑的路面变得粗糙，这使表层具有很高的防滑性能。同时，可以有效地控制过大的结构深度，提高道路交通的安全性能。1.4干线公路沥青路面性能评价指标公路养护决策以及对评价路面使用性能，都需要研究分析公路沥青路面评价指标。查阅国内外文献，对路面使用性能进行评价可通过单一评价指标与综合评价指标两类方法。在单个评价指标的基础上，为各单个评价指标其赋予权重值，形成单一指标的组合，对每一种路面使用性能指标都进行分析，根据综合指标对路面使用性能的进行评价。1.4.1路面破损状况指数根据路面损坏状况的检测情况，通过路面的折合损坏面积与调查面积可计算得到路面破损率DR和路面破损状况指数PCI来评价路面的损坏状况[58]。（1.1）（1.2）式中：——第i类路面损坏的面积（㎡）；——调查的路面面积（调查长度与有效路面宽度之积）；——第i类路面损坏的权重；——沥青路面采用15.00；——沥青路面采用0.412；i——考虑损坏程度（轻、中、重）的第i项路面损坏类型；n——包含损坏程度（轻、中、重）的损坏类型总数，沥青路面取21。表2-8沥青路面PCI-DR对应关系PCI90807060DR（%）0.41.05.511.0表2-9路面破损状况评价标准评价等级优良中次差PCI≥9