高速公路沥青路面养护技术高速公路沥青路面养护技术庄传仪庄传仪 交通部高速公路养护技术重点实验室（济南交通部高速公路养护技术重点实验室（济南 ） 2015.042015.04主要内容主要内容 高速公路性能评价高速公路性能评价 路面养护决策（路面管理系统）路面养护决策（路面管理系统） 路面养护对策路面养护对策 对现有路面结构的认识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。养护管理系统对路面性能的评价。 本世纪本世纪6060年代初期，美国年代初期，美国AASHOAASHO道路试验道路试验 路的最重要的成果之一就是提出了道路使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。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、日本和世界银行家和国际机构如加拿大、日本和世界银行 等先后建立了相应的路面评价模型。等先后建立了相应的路面评价模型。1 1、路面服务性能指数、路面服务性能指数PSIPSI 路面的服务能力这一概念是在路面的服务能力这一概念是在AASHOAASHO道路实道路实 验时由验时由CareyCarey和和IrickIrick提出来，在这之前，路面提出来，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，定义。把服务能力作为路面设计的一个因素， 是是AASHOAASHO设计方法的一个显著特点。设计方法的一个显著特点。 路面服务性能指数路面服务性能指数PSIPSI的基本方程式如式线性的基本方程式如式线性 形式：形式：PSI=A0+(A1R1+A2R2+)+(B1D1+B2D2+) PSI=A0+(A1R1+A2R2+)+(B1D1+B2D2+) 式中式中R1R1、R2 R2 为断面平整度的函数，为断面平整度的函数，D1D1、D2D2为表为表 面损坏的函数。面损坏的函数。对于柔性路面，方程式转化为对于柔性路面，方程式转化为PSI=A0+A1log(1+ )+A2 +B1PSI=A0+A1log(1+ )+A2 +B1系数系数A0A0、A1A1、A2A2和和B1B1可用多元线性回归方法确定。可用多元线性回归方法确定。 根据根据AASHOAASHO的的7474个柔性路段的试验，最终得出著个柔性路段的试验，最终得出著 名的柔性路面名的柔性路面PSIPSI方程式：方程式：PSI = 5.03PSI = 5.031.91 log(1+ )1.91 log(1+ )1.382 1.382 0.010.01 路面裂缝破损和车辙占很小比例，这两种路面裂缝破损和车辙占很小比例，这两种 因素的变化对因素的变化对PSIPSI基本不产生影响。与此相基本不产生影响。与此相 反，路面平整度对反，路面平整度对PSIPSI有显著的影响。所以有显著的影响。所以 可认为可认为AASHOAASHO的的PSIPSI是是道路使用者道路使用者的评价的评价 模型。模型。2 2、分项、分项综合指标评价方法综合指标评价方法 对于路面使用性能，通常从行使质量、路对于路面使用性能，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。四个方面进行评价。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 Index）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、BPNSRIPQI指 标调查内容评价指标综合指标车辙RDRDI路面损坏状况评价路面损坏状况评价 一般采用路面状况指数一般采用路面状况指数PCIPCI来对路面损坏状来对路面损坏状 况进行评价。扣分法是确定路面状况指数况进行评价。扣分法是确定路面状况指数 PCIPCI的常用方法。对不同的损坏类型、严重的常用方法。对不同的损坏类型、严重 程度和范围规定不同的扣分值，按路段的程度和范围规定不同的扣分值，按路段的 损坏状况累计扣分值后，以剩余的数值表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。征路面的完好程度，评价路面的好坏。路面状况指数PCIPCI=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，这种用扣分法评价路面损坏状态的方法， 较早在美国较早在美国WashingtonWashington州路面管理系统中州路面管理系统中 得到应用。后来在得到应用。后来在PAVERPAVER系统中得到进一系统中得到进一 步完善，从而促进了该方法在评价路面状步完善，从而促进了该方法在评价路面状 况中的广泛应用。况中的广泛应用。 我国在我国在“ “七五七五” ”国家攻关期间根据北京市和广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 发了路面状况指数发了路面状况指数PCIPCI模型。模型。 路面损坏状况评价指标作为评价路面质量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。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管理系统中，路在许多地方和城市的路面管理系统中，路 面损坏状况指标通常作为唯一的路面质量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原因而导致平整度、抗滑能力的检测比较 困难。困难。路面行使质量评价路面行使质量评价 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。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度的客观测量结果得到对路面行驶质量的 统一评价。统一评价。行驶质量指数RQIRQI100/(1+0.026e0.65IRI) 在网级系统中，平整度并不需要很高的数在网级系统中，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，可以据精度。通过对路网的平整度调查，可以 进行整个路网的需求评估和制定养护维修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，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。修方案评估的依据。路面车辙评价路面车辙评价路面车辙深度指数RDI100-2.0RD RDI 60-4.0(RD-RDa)0路面结构性能评价路面结构性能评价 路面结构性能评价的目的是评估现有路面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，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设计。措施并进行加铺层改建设计。 结构承载能力一般通过路段代表弯沉与设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车进行测量，各测点间的间距通常为100100米米 。通过各测点的平均值加。通过各测点的平均值加2 2倍的标准差，计倍的标准差，计 算出路段的代表弯沉值。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我国对现有路面的承载能力可用路面结构 强度指数强度指数PSSIPSSI作为评价指标，主要与设计作为评价指标，主要与设计 容许弯沉值、路段代表弯沉值和年平均日容许弯沉值、路段代表弯沉值和年平均日 交通量交通量(AADT)(AADT)有关，如下式所示。有关，如下式所示。路面结构强度指数PSSIPSSI100/(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在一定内在关系。路面破损状况的评价指 标标PCIPCI可以与路段代表弯沉建立回归关系式可以与路段代表弯沉建立回归关系式 ，即，即PCI=f(PCI=f(弯沉值弯沉值) )。 通过路面损坏状况来评价路面的结构承载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，而无法估计路面剩余寿命能力是否足够，而无法估计路面剩余寿命 。路面安全性能的评价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。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然而影响路面安全性能实际包括以下几个方面: : 1 1）抗滑能力，）抗滑能力， 2 2）车辙）车辙( (因为车辙可以造