辽宁省高速公路沥青路面病害诊断及养护研究 57页

摘要近年来中国高速公路快速发展，沥青路面作为最主要的路面形式得到了广泛的应用，但在使用过程中也出现了许多的道路病害，例如车辙、裂缝和水损害等，因此，采取科学合理的养护维修措施对于提高沥青路面的使用寿命至关重要。针对这一问题本研究展开深入探索，总结分析了高速公里沥青路面的常见病害、养护维修措施及评价方法，得出如下结论：（1）通过分析高速公路沥青路面的典型病害特征及其产生的原因，对比了不同种类病害对于道路运营产生的影响。其中裂缝是目前高速公路最主要的病害，主要的防治措施为开槽灌缝、填缝及贴缝。（2）整理归纳了现有的沥青路面养护维修技术及道路病害的评价方法，并对其优缺点进行了评价，对沥青路面修复技术及决策方法进行了研究，通过比较确定首选方案。（3）最后，以辽宁省某高速公路为实例，借助PCI、RQI、SFC或BPN、SSI等路面评定标准，考察评估了该路段原沥青路面使用情况。同时，对路面存在的具体病害进行了调查、分析，并提出相应的养护维修措施，提出的多个系统的养护方案，在考虑经济性的前提下，通过比较选择最优方案。最终，结合辽宁省当地的具体情况，提出路面养护管理的科学性建议。关键词：高速公路；沥青路面；路面评价；养护I ResearchonDiseaseandPestdiagnosisandmaintenanceofAsphaltpavementinLiaoningProvinceAbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofexpresswayinChina,asphaltpavementhasbeenwidelyusedasthemostimportantpavementform.However,therearemanyroaddiseases,suchasrutting,cracksandwaterdamage,intheprocessofuse.Itisvitallysignificanttoadoptscientificandreasonablemaintenancemeasurestoimprovetheservicelifeofasphaltpavement.Tosolvethisproblem,thispapermakesathoroughexploration.Firstly,itsummarizesthecharacteristicsandcausesofthetypicaldiseasesofhighwayasphaltpavement,andanalyzestheinfluenceofdifferentkindsofdiseasesontheroadoperation.Amongthem,crackisthemostprimarydiseaseofExpresswayatpresent.Themainpreventionmeasuresareslotting,filling,fillingandsewing.Onthisbasis,theexistingasphaltpavementmaintenancetechnologyandroaddiseaseevaluationaresummarized.Methodsandtheiradvantagesanddisadvantageswereevaluated.Itstudiestheasphaltpavementrepairtechnologyanddecision-makingmethods,andthepreferredschemeisdeterminedbycomparison.Finally,takingahighwayinLiaoningProvinceasanexample,theuseoftheoriginalasphaltpavementinthissectionisinvestigatedandevaluatedwiththeaidofthepavementevaluationcriteriasuchasPCI,RQI,SFCorBPN,SSI.Atthesametime,theconcretediseasesofpavementareinvestigated,analyzed,andthecorrespondingmaintenancemeasuresareputforward,andthemaintenanceschemesofmanysystemsareputforward.Onthepremiseofconsideringtheeconomy,theoptimalschemeisselectedbycomparison.Eventually,combinedwiththespecificsituationofLiaoningProvince,thescientificsuggestionsofpavementmaintenanceandmanagementareputforward.Keywords：Expressway;Asphaltpavement;pavementevaluation;maintenanceII 目录摘要.....................................................................................................................................IAbstract......................................................................................................................................II1绪论......................................................................................................................................11.1研究背景....................................................................................................................11.2研究目的和意义........................................................................................................11.3国内外研究现状........................................................................................................21.3.1国外研究现况..................................................................................................21.3.2国内研究现状..................................................................................................32高速公路沥青路面典型病害分析......................................................................................52.1高速公路沥青路面病害分类及特征分析................................................................52.1.1裂缝..................................................................................................................52.1.2坑槽..................................................................................................................72.1.3车辙..................................................................................................................72.1.4波浪和拥包......................................................................................................82.1.5沉陷..................................................................................................................82.1.6松散..................................................................................................................82.1.7泛油..................................................................................................................82.2高速公路沥青路面典型病害判断与影响分析........................................................92.2.1病害在路面中的出现频率区别......................................................................92.2.2典型病害对行车安全性及舒适度的影响....................................................122.2.3典型病害对沥青路面结构和使用寿命的影响............................................123对高速公路沥青路面对应的裂缝类病害养护进行技术分析..........................................153.1分析高速公路沥青路面裂缝的形成原因..............................................................153.2.1开槽灌缝........................................................................................................16III 3.2.2填缝................................................................................................................183.2.3贴缝................................................................................................................194高速公路沥青路面病害的诊断及评价............................................................................204.1对沥青路的使用性能进行调查与预测..................................................................204.1.1路面破损状况调查及评价............................................................................214.1.2路面行驶质量调查及评价............................................................................234.1.3抗滑性能调查与预测....................................................................................244.1.4车辙研究及评价............................................................................................254.1.5路面结构的研究及评价................................................................................264.1.6基层使用状况调查与评价............................................................................264.1.7沥青再生路面评价........................................................................................264.2沥青路面修复技术及决策方法..............................................................................264.2.1确定候选修复方案........................................................................................264.2.2首选方案的确定............................................................................................285高速公路使用状况评估及养护案例分析........................................................................295.1案例项目概况..........................................................................................................295.1.1路面设计概况................................................................................................295.1.2养护与维修情况............................................................................................305.2使用状况调查与分析..............................................................................................305.2.1沥青路面（桥面铺装层）的评价与分析....................................................305.2.2使用状况调查与分析小结............................................................................375.3高速公路路面修复技术分析..................................................................................375.4关于沈哈高速推行预防性养护的思考..................................................................385.4.1矫正性养护与预防性养护............................................................................385.4.2养护工区分级................................................................................................405.4.3养护工区选址及关键因素............................................................................41IV 5.4.4养护管理的其他建议....................................................................................426结论与展望........................................................................................................................446.1结论..........................................................................................................................446.2展望..........................................................................................................................44参考文献............................................................................................................................45攻读硕士学位期间发表学术论文情况..................................................................................48致谢..................................................................................................................................49大连理工大学学位论文版权使用授权书..............................................................................50V 1绪论1.1研究背景与西方发达国家相比，我国高速公路项目中的公路养护措施的实施时间较短，但在高速公路发展建设速度上有着极大优势，也取得了不错的成绩。而随着高速公路建设工作的大力开展，其整体养护管理工作也逐步成为高速公路建设发展的重点，现阶段，我国的道路交通流量急速上升，道路长时间处于高负荷状态下，致使道路出现车辙、沉陷、裂缝、推移等道路病害，这些道路病害极大缩短了道路的使用寿命，也严重影响着沥青路面的服务水平。另一方面，我国许多建设较早的高速公路其建成时间较长，部分路段常年需要维修，并且有些地方在经过多次养护后道路病害问题依然不能得到有效缓解，这不仅降低了高速公路的服务水平，缩短高速公路使用年限，同时对道路行车安全带来巨大威胁，严重影响着国民经济的发展和人民的生命财产安全。另一方面，周期性的道路养护维修工作需要投入大量的人力、物力和财力，为了避免造成不必要的资源浪费，同时也为了保证高速公路的正常运营，如何制订科学合理的养护维修策略至关重要，这也正成为相关研究人员的主要研究的方向之一。1.2研究目的和意义面对频发的道路病害，设计、施工阶段的质量保障固然重要，后期的养护维修同样不可忽视，科学合理的养护方案不仅可以减少道路病害的发生、发展，延长道路的使用寿命，还可以减少因为道路大中修所增加的财政负担，从长远来看更为经济高效。因此，科学、合理的养护维修措施对高速公路的良好运营有着重要的现实意义。作为我国最重要的重工业基地之一的辽宁省，同时也是沿海省份之中最先实行我国对外改革开放政策的省份，是新中国工业起源地之一，对中国改革开放进程有着巨大的贡献与意义，被世人称为“东方鲁尔”。辽宁省的沈阳、大连作为省内最大城市，以两者核心所形成的辽宁省中南城市群落也是环渤海经济区与东北经济区最重要的一部分。所谓城以道而兴，高速公路交通便利安全与否对于城市的发展前景至关重要，而本文的研究对象——辽宁省的高速公路沥青路面建设与保护工作的好坏也就直接影响该省的城市建设工作，乃至于全国的经济发展。当前，辽宁省高速公路的修缮与保护工作的核心，就是如何高质高效高速的进行道路养护工作，保证道路在设计年限之内的安全性。1 目前看来，辽宁地区的高速路面具有许多病害问题，首先，从环境上看，辽宁地处东北，最大温差超过40度，病害活动周期长，潜伏期变化不定，导致修护人员对公路的病害问题在诊断和维护修缮的环节中都面临较大的难度，如果无法确认病害的种类，就无法按照相应的方式予以养护和治理，不仅会导致养护效果一般，有时甚至会适得其反，导致浪费大量材料和资金的浪费，进而引发其他社会不良反应。因此，辽宁省乃至全国的高速公路急需科学、高效的病害诊断与修缮研究技术来保障高速公路的通行要求和使用功能。1.3国内外研究现状1.3.1国外研究现况二战后，公路基础建设在国外的许多发达国家已经基本完成，从1960年开始，各个国家投入的资金就已经从对公路的建设转到公路的养护研究工作上。1970年初期的时候，北美地区开始进一步研究关于系统开展路面管理的工作。相继的，在日本、澳大利亚、加拿大等国家也都投入到该领域研究中，即便是南美洲、非洲、亚洲等诸多发展中国家和地区也都随之开始展开关于路面病害诊断和维护修缮工作的系统化研究。1970年后，世界各国高速公路的修建工作已经基本完成，随着社会对于交通系统的需求越来越高，现有的交通设施已经显然难以满足这种社会需求，因此需要优化高速公路建设的资源分配，着重发展对于高速公路的保养工作。1980年，美国已经设立了两大高速公路研究项目：“公路使用性能监测系统研究”(HPMS)、“联邦公路路产及使用性能研究”(NHIP5)[1]。而在1990年，美国又设立了“高速公路经济需求系统(HERS)”高速公路研究项目[2]。1996年，经过联合研究公路管理项目，美国各州公路与运输工作者协会(AASHTO)和美国联邦公路管理局(FHWA)提出了：“相比较而言，施工设计的复杂度远远不如公路运输系统的管理与维护，想要实现合理配置有限的资源的目的，那就必须通过科学的路面管理系统进行战略层面的决策才能完成。”与美国相同，加拿大的“联邦技术调查公司”同样也计划建立一套公路路面的管理系统[:3]。根据科学的路面管理思想以及结合对“加拿大道路数据项目”的调研，八十年代期间开发出了当时世界上最先进的用于路面数据资料收集的车辆，即自动化道路分析仪(ARAN车)，英国同样也在高速公路建设方面取得了重大进展[4]。除此之外，国际上诸如专家系统SCEPTRE用于修复路面路况的许多种路面养护管理系统己经研发成功，还有系统PAMEX可用于柔性路面养护管理工作[5]。2 1.3.2国内研究现状随着经济的日益发展，人民需求的不断增长，我国对于高速公路路面的养护维修也越来越重视。2001年，在国家公路养护与管理工作会议上，提出了新发展观：“建设是发展，养护管理也是发展”。同年，交通部颁布了《公路养护与管理发展纲要(2001-2010)》，为了最大化利用公路基础设施推动经济发展，我国需要切实改善公路了管理与养护水平。2006年，在这样的背景之下，交通部的公路科学研究院对公路养护的技术及管理工作越来越重视，建立了公路养护管理中心，旨在积极高效推展高速公路管理养护改革进程，改良管理水平和养护技术，将我国的高速公路养护管理体制和运行机制建设的更为高效、合理。2007年南京机场高速公路的修缮工作，俞先江、明图章等人从病害作为切入点，查明了导致路况逐步恶化的诱因，通过使用坑探检测与取芯试验分析病害相对较为严重的路段，对路面材料进行研究分析并制定相应的维修养护方案[6]。2009年的青康公路，雍国武才、李东庆等人通过对于青康地区冻土的特点研究，以及对于路面进行了大量的相关调研，分析路面的种种病情以及诱发原因研究路况病理原因并拟定修缮方案[7]。2010年，魏道新在考察了全国如西临、晋阳、京津唐等多条高速公路，并对此进行了相应的分析工作，总结导致其发生病害的原因和基本病害现象，并对半刚性基层结构力学指标方向做出了具体分析，在此基础上针对半刚性基层沥青路面损耗模式进行了相应的分析工作，根据调查内容总结出半刚性基层沥青路面中沥青混合料、粘结层材料、结构层合理厚度随外界环境条件变化的情况[8]。2012年，刘炜蟠，蔡卫东以沥青路面提前开裂为切入点，运用抽样取芯方法，针对开裂状态下沥青混合料性质做出初步分析，在此基础上明确沥青路面产生开裂的主要原因正是由于油石比偏低造成的，以此提出合理的改进措施[9]。2013年，汪海年博士根据规划求解原理，运用数理统计法，分析拟合了辽宁省内部的某处高速公路进行二十八条实验时，其路段的车辙情况，从而进行相关数据的记录工作，在此基础上完成了MEPDG半刚性基层沥青路面车辙预估模型参数的设计工作，建立出的新型车辙预估校正模型并设定了这款模型所适用的情况。在参考了当地气候条件以及交通荷载的参考数据基础上，大幅度优化了对于MEPDG车辙预估模型的预测精度[10]。2014年，易辉针对高速公路沥青路面使用性能指标进行了具体的分析工作，其过程运用到物元法模型，经典域的确立工作是整个实验的基础，其中运用到评价等级标准，3 节域是经典域的补充，该因素的确立需要用取值范围标准，待评价物元的确立是第三步，该过程的先关工作主要是根据就路段检测程序进行的；关联函的权重、数值是根据计算机内部先关指标确立的；针对关联度基本信息，建立关联度与使用年限的关系结构，依照此式用以计算预测路面使用性能将来的发展趋势[11]。2015年，张敏江等人检测、收集了大量评价指标数据样本，涉及二十余条辽宁省公路沥青路面使用性能。使用模糊综合评判法，通过主观与客观权重的计算整理得出了综合权重将之与各指标的隶属度计算分析确定各性能指标之间关联情况，在此基础上对路面性能进行评价工作；乔中美主要是运用相关模型来反映各项性能指标，针对评价结果及规范数据契合程度做出基本评价[12]。2016年，袁耀波指出，通常情况下，沥青路面养护设计检测工作主要是根据传统人工调查方法展开的，在以往经验基础上，对路面使用性能（PQI）进行大致统计，这一方法在一定程度上对于人力资源丰富、低交通量和低等级公路来说，有一定的优化作用，对于重交通高速公路以及干线公路进行工作时，仍有各种各样的问题出现，很难符合大规模公路检测标准；自动化检测设备能够进一步提高人工调查的工作效率，但该技术的使用需要一定的检测费用，并且其自动化设备病害识别不全，这也是养护技术管理人员对其产生排斥的主要原因。目前我国对公路使用状况进行评估工作时，并不对路基、路面基层以及路面其他性能指标做出评定，而是只针对路面破损状况做简单的调查评估工作。根据综合评价基本指标，对路基、桥梁和路面各结构层做全面评级工作时，重点针对影响路面使用性能的基本因素展开调查，针对桥梁进行相关检测工作时，并不需要过多的站夜话技能，BPN、SSI、基层完整性以及磨耗层的PCI、RQI、SFC是对路面进行相关评估工作的几种主要评价指标[13]。各条公路都有着不同的破坏状况，其相应的破坏原因同样错综复杂，通常情况下，工程技术人员凭借多年的工作经验并结合实际的路面性能来确定相应的修复决策，而此类决策会缺乏一定的客观性、科学性。所以，在设计方案之前，需要事先评估路面的使用现状。除此之外，修复方案的选择确定还受交通组织、工资、资金等各类客观因素的限制，也就不存在所谓的最佳方案，人们通常会选用经济有效、切实可行的首选方案，并且此方案能够与现有条件以及修复的具有策略要求相符合。4 2高速公路沥青路面典型病害分析2.1高速公路沥青路面病害分类及特征分析由于天气、温度、雨水气候等因素的不同，诱发沥青混凝土路面产生道路病害的原因也就各不相同，由此带来的对于路面本身的损坏也就不尽相同[14~21]。由于这些多变的原因，导致沥青路面的病害系统异常复杂，各类危害程度不同，种类不一的病害也都相继产生，难以预测和防治，以下为沥青路面的常见病害。2.1.1裂缝沥青混凝土路面中，依照损害的诱因可一般性的将之分为三类：横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝。而部分高速公路中由于裂缝位置的交错出现，形成网状裂缝，它是所有病害中最大的危害之一。横向裂缝：由于施工质量问题或者是车辆本身的超载等原因，沥青路面会产生垂直于车辆行驶方向的裂缝，称之为横向裂缝，此类病害多与施工环节和车辆超载紧密相关。如图2-1所示。纵向裂缝：由于路基承载力、路基压实不足、路面不均匀沉陷、施工质量低劣等原因可能会产生平行于车辆行驶方向的裂缝，被称之为纵状裂缝。如图2-2所示。网状裂缝：由于路基的结构形式、材料使用、自然因素等原因导致路面形成纵横交错的裂缝形式。如图2-3所示。图2.1横向裂纹Fig.2.1TransversalCrack5 图2.2纵向裂缝Fig.2.2LongitudinalCrack图2.3网状裂缝Fig.2.3ChickenwireCracking裂缝类病害的横向、纵向和网状裂缝的具体特征统计见下表：表2.1各类裂缝特征统计表Tab.2.1StatisticaltableofFractureCharacteristics病害名称裂缝形态裂缝宽度横向裂缝裂缝粗细不等，其中可能有支缝，裂缝壁伴随着剥落现象3mm以上纵向裂缝裂缝粗细不等，裂缝长度宽度不一通常会贯穿整个路段，支5mm以上缝通常会大量存在网状裂缝裂缝粗细不等，裂缝纵横交错，部分可整体剥落3mm以上6 2.1.2坑槽因路面骨料剥落后所产生的点式凹状结构称之为坑槽[22]。此类病害经常成片出现，并且就当前了解而言，它的出现经常是迅速而随机的，同时会由于链式反应导致周围也出现类似坑槽。依照沥青路面养护技术规范所示，可以将它视为松散类病害，属于水损坏范畴内。坑槽分为下表所四类，其相关特征详见下表2-2所示。表2-2坑槽特征统计表Tab.2.2StatisticaltableofPotholeCharacteristics坑槽种类坑槽的深度特征及影响坑槽存于表层2-4cm产生的原因很多，存在的数量最多，对行车影响较小坑槽存于中间层4-10cm存在数量较少，行车肉眼可见，对车辆平稳行驶的影响较大坑槽存于底面层和基层10cm以上存在数量较多，严重影响行车安全，2.1.3车辙车辙是车辆行驶过后形成的车轮压痕，通常情况其表现形式是深度大于10mm的纵向带状凹槽（辙槽）。其中，轻度车辙通常辙槽深度处于10-15mm之间，肉眼基本不可见，下雨时可见雨水反光。重度车辙辙槽深度在15mm以上，肉眼可能发现，行车可能有较强的颠簸感。从车辙产生的原因来看，大致可分为四种类型，具体包括：失稳型车辙、结构型车辙，压密型车辙和磨耗型车辙：1)失稳型车辙失稳性车辙属于对交通安全危害最大的一类车辙，常见于城市道路里面的上坡路段，尤其是山区高速公路上坡路段容易产生，常见于车轮前进方向的两边。目前来讲，产生此类车辙最主要的是因为沥青的流变性因气温过高而增加，运输车辆的超载现象也是其中的主要诱因，车轮负载过大，巨大的压力作用在沥青路上，沥青有较高的流变性，很容易因此产生面层破坏，从而产生车辙。这种车辙的形状特点因车轮的结构形状而定，一般式车辙痕迹呈W型。除此之外，车辆的车速和车辆在道路上行驶时受到的横向应力同样也是诱因之一2）结构型车辙此类车辙也被称为永久性车辙，产生原因道路下层所属路基在收到外力的强力冲击7 时而导致的结构性形变，而后又反映在路面上，引发路面和路产生相同的结构形变，这就是所谓的结构型车辙所产生的原因。由于产生原因是基于路基形变，因此具有变性量小而宽度大的特点，而且修复难度较大，此类车辙的断面不同于失稳型车辙，呈浅U型（或称为浅凹型）。3）压密型和磨耗型车辙压密型车辙是因为沥青面层受到交通荷载反复重压而形成的；磨耗型车辙是因为沥青路面结构表层材料因受到车轮和自然环境双重作用而导致持续不断损耗而产生的。车辙受到这两种形变的影响十分严重2.1.4波浪和拥包路面上所产生的凸起变形与有规则的低洼被称之为波浪。波峰、波谷相互在很近的间隔内（一般间隔60cm）交替产生。此类波浪形病理出现的主要诱因是因为车轮水平力过大而路面材料因为技术限制和劣质施工因素导致对其抵抗性不够[23]。路面上产生的较大的竖向位移被称为拥包，其成型方向一般是沿着交通流方向。此类道路病害的主要产生原因是因为路表材料稳定性不高、刚性或半刚性基层与沥青面层接触时产生了应力应变、交叉道路车辆太过频繁的启动制动、路面面层厚度不足等诸多因素。2.1.5沉陷此类道路病害是路基路面出现竖向形变从而诱发路面下沉的情况，又被分成了均匀和不均匀沉陷。病理原因是因为路基的稳定性被影响从而产生变形。过大的交通荷载、水进入路基、或者其他情况都有可能直接产生沉陷，其中前者大多数情况会诱发均匀沉陷，此类道路病害对路面影响较小；而后者一般会形成不均匀沉陷，危害较大。2.1.6松散沥青混凝土面层的集料颗粒剥离散落被称为松散，这是一种从表面而逐渐向内部延伸的渐进病害，其主要诱发原因是沥青与集料颗粒间的粘结力丧失。2.1.7泛油因沥青经由沥青混凝土层内部、下部而向上、向外表面流动，从而导致路表的沥青过多，此类道路病害情况被称作泛油。此类道路病害多发于温度较高的夏季，因高温与降水从而导致的沥青混凝土路面不稳定性大大增强[24]。而沥青的高流动性因持续高温而不断增强，大量雨水的浸湿又使得沥青和集料的粘合性严重下降，这两类情况都会严重8 影响沥青路面沥青性能的稳定性，进而导致泛油情况的普遍发生。2.2高速公路沥青路面典型病害判断与影响分析2.2.1病害在路面中的出现频率区别导致沥青路面出现病害的因素非常之多而且差别很大，很多类型的道路病害都是在多种因素共同作用下所产生的[25~31]。因此道路病害的出现具有很大的随机性与复杂性，而通过对病害在不同路段出现的频率统计，可以归纳出得出沥青路面的一般典型病害类型。本论文中通过对大量实地考察与相关文献回顾的方式，统计集合了东北地区的数条代表性高速公路沥青路面的病害状况。1）东北三省高速公路沥青路面病害情况通过对本地高速公路管理部门的沟通，从而了解当地的高速公路开放交通期间出现的沥青路面主要损坏情况，随后进行公路路段的实地考察，量测并记录辙槽形变数据。而后又通过在公路养护部门的管理人员进一步询问，我们还得到了一些路面早期的损坏的数据资料。因各个部门的职能、统计方式、统计时间以及着重点不同，下表2.3中所获得的数据也各有不同，但是它依旧能够提供一个相对而言准确的路面损坏状况。然而关于普通的路面泛油而引发的路面摩擦系数下降或者车辙的参数的数据等都没有记录在册，另外除表格的统计数据之外，还有许多损坏情况更为严重的路段也都并未记录在案。表2-3东北三省部分高速2002年至2016年底路面破损情况调查表Tab.2.3PavementDistressSurveyfrom2002totheendof2016inthreeNortheasternProvinces路面调查对象通车坑洞横缝车辙沉陷编号长度（km）时间（平（条）（条）（处）方米）12320023285257892324200314524634747433147200574169421447842162007103174226459254892008389289064195161352008879671453257437201221225202318639 87820122736127102914620126912456918510252201354478492531146220151123651033521217320152815845105从表2-3的数据可见，不同的道路病害出现频率差别很大，较为严重的有坑槽、裂缝、车辙几样，出现的概率甚至于超过了80%。而裂缝又细分成了纵状裂缝、横状裂缝和网状裂缝。从表格上看这三种裂缝的产生与通车时间有直接的联系，横状裂缝的数量在通车三年以后，会随着时间的推移明显增多，而通车3年以内的路段则是无此状况。因此可知，通车时间的不同会导致沥青路面的裂缝内部，即病害发生的频率有所差别，而总体上看，裂缝、坑槽等几中病害种类发生概率依旧最高.2）辽宁省高速公路沥青路面病害情况辽宁省高速公路管理局曾于2014调查了辽宁省所属的主要高速公路的沥青路面状况，通过收集和整理三条高速公路的主要病害数据，以这三条高速公路作为研究样本，总结出了本地高速公路沥青路面的主要病害。如下图2.4所示。（1）沈海高速辽阳段Fig.(1)Shenhaihigh-speedLiaoyangsection10 （2）沈大高速鞍山段Fig.(2)Shen-DaExpresswayAnshanSection（3）丹锡高速锦州段Fig.(3)DanxiExpresswayJinzhouSection图2.4辽宁省三条高速公路沥青路面病害情况统计图Fig.2.4StatisticalChartofAsphaltpavementDiseaseofthreeExpresswayinLiaoningProvince由上图数据可见车辙与裂缝是本地高速公路的主要道路病害形式。而车辙病害的道路病害率是裂缝的三倍有余，高达70%，其中相较而言主要道路病害危害是横状裂缝。而车辙类病害对于上图中数据值较低的原因是1990年我国沥青混凝土里面的大颗粒占主体，因而路面的刚性较大，较难形成车辙。因此可知裂缝、车辙和坑槽三类病害11 出现频率最高，对我国沥青路面危害最大，而本文之后的内容就对这三类病害的防治工作进行分析和研究2.2.2典型病害对行车安全性及舒适度的影响1）路面存在的车辙将有可能引发滑移和水漂等行车安全问题，是交通事故诱因之一。依照相关研究得知，积水路面行驶时，轮式车辆最容易出现水滑情况，而车辙较多的路段容易出现路面积水，对于交通安全产生了极大的隐患。而水滑则是汽车轮胎由于连续的水层作用而与路面脱离接触的现象（全动力水漂）。此时因摩擦力极低导致车辆难以控制，十分危险。一般的将水滑情况分为以下三类。（1）粘滞性水滑；（2）橡胶轮胎的水滑；（3）动力性水滑。关于水滑问题，多年来研究人员进行了多次试验研究并得出一些相关公式。而这些主要是研究车轮胎压的影响，对于水深这一重要水滑情况的因素并没有考虑在内。而合理的公式应该综合考虑水深、胎压、车速等诸多重要原因，再使用动量定理和斜楔动压理论作为理论支持建立数据模型。当前我国对与水滑现象的研究是主要建立在实验基础上的完全水滑（在水面作用下胎面与地面完全分离的现象）系统研究理论。该公式也因此得出，对于水滑问题的产生和发展研究不足，缺乏理论支撑。2）坑槽对与行车安全和舒适度的影响车辆行驶的时候，由于驾驶人的视线角度一般是与路面平行的，于是深度处在5mm上下的坑洞就会很难被看到或者引起驾驶员的重视。一般情况下，机车在正常路面行驶时，很少变更行车轨迹，驾驶人可能会无法察觉到坑槽的存在，致使驾驶人误认为道路交通状况没有问题，从而降低驾驶警惕性，诱发驾驶员超速违规行驶，对交通安全产生了极大隐患。此外，体积与深度较大的坑槽很容易导致驾驶员出现精神紧张，特别是在高速公路上行驶的时候，更容易发生这种情况，对驾驶员的行车舒适度也造成了较大的影响。3）裂缝对于行车安全性与舒适度的影响在裂缝发育的路段，会对驾驶员行车的舒适性产生较大的影响，容易造成诸如部分路况“跳车”的情况，影响行车安全。此外路面上密布的裂缝还会在一定程度上给予驾驶员和乘客精神压力。2.2.3典型病害对沥青路面结构和使用寿命的影响1）裂缝对于沥青路面结构和使用寿命的影响12 裂缝会导致路面面层裂开，对路面结构造成破坏，无法发挥出路面结构的功能。其中，反射裂缝会削弱道路路面性能，降低道路使用年限，其具体表现在以下几个方面：（1）道路路面存在的反射裂缝会降低路面对水的抵抗力。若出现降雨，雨水会通过道路路面反射裂缝渗入到道路内部结构中，对道路产生巨大影响；（2）道路路面存在的反射裂缝将导致路基应力过大。车辆行驶过程中，道路路面作为一个整体，承担着道路轮面的压力，但当道路路面存在裂缝时，道路结构所承受压力将会发生改变，一部分应力将沿道路结构传递到基层中。（3）道路路面存在的反射裂缝将导致路面应力和变形增加。道路路面存在的裂缝将指路基发生形变，而路基发生形变又将应力传递到路面，间接引起路面问题。（4）道路路面存在反射裂缝将加剧磨耗层的磨耗速度。在天气因素以及车辆荷载等因素的影响下，路面结构会发生巨大改变，与规划设计有着较大的差异，道路路面存在裂缝将导致磨耗层不连续，使得道路磨耗层使用寿命大大缩短。高速公路沥青路面反射裂缝病害治理是高速公路养护的一个巨大难题，在对反射裂缝进行预防和治理时，需要具备一定的理论基础以及实际经验。道路路面存在的反射裂缝对道路破坏性极大，其破坏性不仅仅只是局限于上述几点中。对高速公路养护过程中应当注意车辆负载以及温度周期性变化都有可能会加快裂缝的扩张，而道路出现大规模的路面裂缝，会严重缩减该道路使用寿命。使路面形成各种裂缝的因素诸多，且不同因素之间还会相互作用、相互影响，因此在研究反射裂缝形成原因时，不仅需要考虑各个因素自身对于反射裂缝存在的影响，同时还要考虑各个因素相互作用下，对于路面反射裂缝的影响。因此在对路面裂缝形成原因调查过程中需要通过进行大量实验，收集相关数据并以此进行系统化的分析研究，进而寻找导致道路路面反射裂缝出现的原因，并以此来制定针对性的防范措施。1）车辙对于沥青路面结构和使用寿命的影响沥青路面出现大量车辙会降低路面的使用性能，缩短路面的使用寿命，同时还会引发其他路面病害问题，如坑槽。车辙的大量出现将会引起路面坑槽，车辙内积水下渗到道路内部结构如路基中，对道路内部各个结构造成不同程度的破坏。若沥青路面车辙长时间被积水覆盖，沥青在处于潮湿环境下其物力、化学性能都会发生改变，如出现沥青老化现象，而沥青老化现象将引发其他路面病害。2）坑槽对于沥青路面结构和使用寿命的影响坑槽一般是在道路路面出现网裂或是块裂基础上形成的，相比较而言，坑槽与裂缝较为相似，对路面结构会造成一定破坏，降低道路使用寿命，其中主要以水损坏为主。水损毁指的是水以静水压力以及动水压力两种形式对沥青路面形成破坏。由于高速公路沥青路面中存在着诸多空隙，使得水能够通过路面空隙渗入到道路内部结构中。13 首先，由于道路路面与道路路基的透水性存在差异，这使得水在渗入道路路面时，既不能通过道路路基进行渗入实现排水，同时也不能通过沥青路面层实现排水，由此导致水分处于道路面层中，使得路面一直受到水分浸泡，削弱混合料的强度；其次，沥青混合料面层中，集料与沥青对于水的吸附能力不同，因此，当水渗入到沥青混合料面层中时，由于集料对水的吸附性更强，使得集料会优先选择水分作为吸附对象，而不是选择沥青作为吸附对象，这使得大量的水分与集料吸附结合在一起，在道路内部中形成水膜，而由于沥青不属于亲水材料范畴，长期以往会导致沥青与集料之间的吸附面积越来越小，最后导致沥青从集料上剥落，剥落可以分为两种，一种是集料自身剥落，一种是外力导致的剥落，沥青剥落容易引起道路坑洞病害。加之当前很多沥青路面的采用的是密集配设计，难以有效保障绝对的防水，雨水依然能够浸湿沥青混凝土的内部，最终形成两种情况，即混凝土气水联合和缝隙饱水。道路路面层中当水分达到饱和时，车辆在行驶过程中车辆荷载会使得车轮与路面孔隙的水压达到最高值，车轮与路面孔隙的水压与其他部位的孔隙水压存在的水压压力差将会对道路路面层沥青混合料形成一种剪力，会对沥青混合料性能造成破坏。尤其是在裂缝发育的路段中，孔隙水压力过大时甚至可以形成高速水流对沥青混合料进行的强力冲刷。当道路路面层存在多余自由水时，车辆行驶过程中车轮轮胎所经过的位置其孔隙水压力将达到最大值，与周围孔隙水压力形成明显的压力差。该压力差会对沥青混合料产生一种剪力，将在一定程度上降低沥青混合料的强度的。若在路面强度、整体性不足的裂缝中存在大量自由水，则存在的孔隙水压力差将形成高速水流。高速水流由于大小、方向的不断变化将会对沥青混合料进行冲刷，将进一步加剧裂缝的扩大，导致道路破损程度加剧。14 3对高速公路沥青路面对应的裂缝类病害养护进行技术分析3.1分析高速公路沥青路面裂缝的形成原因高速公路的常见病害类型就是裂缝，国内外学术界关于高速公路裂缝病害的研究众多。不同种类裂缝发生时间、数量以及破坏程度都有较大差异。学术界对于裂缝形成原因以及裂缝的预防治理等研究具有一定的科学性、系统性，也取得了良好的研究成果。而实际的预防、治理的相关效果于预期仍有一段差距，道路损坏问题的重要原因还是道路裂缝。我国目前的道路裂缝类型主要有三种，即荷载裂缝、反射裂缝、温缩裂缝。而温缩裂缝是我国各地区常有的裂缝类型。温缩裂缝是指由于温度的周期性变化而导致出现的道路裂缝。其影响机理是因为温度反复升降导致沥青面层温度应力出现疲劳现象，这将会使得沥青混合料的极限拉伸应变（或劲度模量）变小，于此同时沥青的老化现象将会推动沥青劲度增大，导致应力松驰性能不断降低，最终达到极限抗拉强度使得路面产生裂缝。其中根据温缩裂缝产生的具体原因将其分成两种，即温度疲劳裂缝以及低温收缩裂缝。其中，形成低温收缩裂缝的主要原因为沥青混合材料对外界温度列为敏感，所以在冬季时，外界的低温降低了沥青混合材料相应的应力松弛性能，应力松弛无法承受温度应力，当温度应力超过沥青混合料的应力承受强度，将会导致路面出现横向裂缝。而温度疲劳裂缝则是指在温度周期性变化对路面沥青材料产生影响。学术界认为采用半刚性基层的沥青路面中容易出现反射裂缝。当温度大幅变化时，如温度骤然降低，将会使得半刚性基层板块收缩，沥青路面层内部形成拉应力，在拉应力影响下，会产生裂缝并扩大。除此之外反射裂缝还会受压力叠加的影响，当沥青路面层发生收缩且与缩缝中对应的混凝土板块有不同的位移方向，就会叠加裂缝应力，进而增大路面的裂缝。此外，负载、昼夜温差等因素同样影响着复合式路面。荷载裂缝是由车辆荷载作用下形成的相关裂缝。形成的主要原因是路面材料最大的拉应力不能满足其车辆荷载下所形成的拉行力，导致沥青路面层甚至是基层出现相应的裂缝。荷载裂缝的形成与施工质量、路面材料、路面结构设计等有一定的相关关系。结合以上对于裂缝形成原因的分析，根据裂缝年位移量将裂缝分成两种，即非工作裂缝以及工作裂缝。工作裂缝的年裂缝位移量超过3mm；而非工作裂缝的年裂缝位移量低于3mm。一般来说，对于裂缝的治理方式主要是通过选择填缝材料进行对缝隙的灌缝，对于工作裂缝，应当选择粘合力较强且在较低温度的条件下具有延伸性能的材料对裂缝进行填缝作业；反之，在进行填缝材料选择上可以视情况而定。15 3.2对裂缝类病害养护进行相应的技术研究通常会选择裂缝填缝来对裂缝进行治理，在进行裂缝填缝时选择的材料应当具备以下性能：（1）粘合度较高；（2）具有一定的韧性；（3）具有一定的延展性和弹性；（4）抗低温性较强；（5）耐老化性较强。此外，填缝材料的黏附抗裂性并不会受外界温度的影响，这也是决定填缝质量的关键。传统的填缝方式中只是利用热沥青对路面裂缝进行简单填补，具有较大的负面影响。比如，热沥青并不能深入到路面的面层，仅滞留在路面表层，实际上并不能起到填缝效果。该方式由于没有考虑到原材料是否符合技术要求以及没有通过检验手段进行检测，使得以此方式进行裂缝填补失败率非常高。当前我国国内大多数养护机构已不在使用此裂缝填缝方式。随着我国对路面养护以及路面裂缝治理方法的不断探索。当前我国根据裂缝开发新型的填缝技术、填缝材料，并逐渐形成一整套的路面裂缝的养护体系，先是开缝，然后为灌缝，其次为填缝，最后为贴缝。我国目前形势下的几种常用的治理道路裂缝的方法如下。3.2.1开槽灌缝1）基本要求开槽灌缝指的是通过采用专业的道路开槽机在路面裂缝位置进行开槽，开槽要求为沿裂缝走向开宽度为1-1.5cm，深度为1.5-2cm的沟槽，利用灌封机对专用道路灌缝密封胶进行加热并通过灌封机将其打入到切割好的的裂缝中，因此进行对路面的修补。该方法其优势在于具有较长的使用寿命，良好的封闭效果，能够提高路面性能；但该方式施工成本较高，耗费大量的费用。该方式也是我国当前广泛运用的裂缝填补方式。开槽灌缝方式需要根据实际情况进行选择。前提是需注意开槽的具体尺寸、灌缝使灌缝的材料能够有效的融合路面周围的原来材料，这两类因素对裂缝实际的修补效果产生较大影响。所以开槽灌缝方式尺寸一般在宽度为1-1.5cm，深度为1.5-2cm氛围内。2）施工工艺（1）在施工现场应当规范设置安全标志，进行公路封闭将其作为施工区，并派责任进行指挥和交通疏导。（2）对开槽灌缝设备、仪器进行检查，确保其能够正常运作。（3）开槽。顺着裂缝的大体方位按照事先计算好的开槽尺寸开始作业，开槽作业的过程中把掌控好作业深度，同时结合裂缝的实际情况对尺寸进行调整，保障开槽作业的有效性。16 （4）清槽。开槽后槽内存在大量碎渣、灰尘，利用活塞式压缩空气泵清理现场中的垃圾粉尘、和渣屑，另外要对裂缝周围10cm之内的垃圾进行清理，如果清楚过程中较为困难，在一定程度上可以使用铁刷等工具进行清理，最后完成吹扫作业。（5）灌缝。利用专业设备灌缝机，将密封胶作加热处理，要求其温度维持在193℃，利用灌封机的出料喷头将密封胶均匀注射至槽内，并在裂缝两侧进行注胶封层，其中封层宽度需达到5cm，厚度达到0.1cm，使其形成一个“T”型封带，提高其密封效果。（6）养护。在注胶灌缝后，待冷却15分钟左右后，对路面碎渣就清扫，开放道路交通。需注意冷却时间应根据气温进行调整，以此保证密封胶能够充分冷却。（7）按照灌缝外观对其进行处理。a).置放灌缝胶的区域和预设路线相匹配。b).灌缝之后显示的表面需要符合外观要求。c).灌缝作业之后保证车辆在行驶过程中的产生的弹性。3）成本分析（1）老旧修补法老旧的裂缝作业一般将过程造价控制在2.5-4元（米），其真实定价一般由原材料价格决定，传统裂缝修补方法中其效果只能维持在一年左右，因此可以假设，采取传统裂缝修补方法，五年后的工程造价已经在12.5-20元（米）范围内波动，其平均造价一般控制在15元（米）。（2）开槽修补法使用成本①密封胶成本费用：平均一延米设置定价为6.44元。开槽修补时密封胶一般有两种选择，一是科来福密封胶，二是在美国进行道路修补的密封胶DEERY180，正常温度下其密度为1.25kg/L，假设开槽裂缝为中小缝，其宽度为2.0cm，深度为1.8cm。宽度2.0cm乘以深度1.8cm乘以长度100cm，在该结果基础上乘以110%（10%作为灌缝边缘封层消耗以及工程合理损耗），所得结果0.396L即为每米消耗密封胶量，将0.396L与1.25kg/L相乘得出数值0.495kg，该数值为每延米密封胶用量。其中密封胶进口价格为13000元人民币1吨，即表示1kg密封胶需要人民币13.0元，将每延米密封胶用量与单位价格数值相乘，即0.495kg×13.00元/kg=6.44元，6.44元即为每延米密封胶成本。②人工费（包括：人员工资、住宿费以及生活补助等）每延米1.20元。施工人员、后勤人员共计10名，每名每天工资120元，10名共计1200元，与每日施工量1000米相除，得出人工费为每延米1.20元。③租车费：每延米1.20元。17 每日所需施工车2辆、生产服务车1辆，以每辆400元计算，换算得出每延米1.2元。④燃料成本费用：平均一延米设置定价为0.7元。平均每天修补作业使用柴油量达到75L，使用汽油量达到25L，以7元/L计算，每日燃油费用700元，换算得出每延米0.7元。⑤机械折旧费0.98元/米。灌封机成本350000元，按五年折旧，每年施工150天，每天施工1000米，换算得出每延米成本0.47元；开槽机成本220000元，空压机10000元，都按三年折旧，每年施工150天，每天施工1000米，换算得出每延米0.51元，共计每延米0.98元。⑥量具成本、其他工具、安全防护设施、设备维修、正常耗损件等相关费用一延米设置定价为1.0元。进行作业时使用的开槽器刀片平均使用费用在6000元（套），预设开槽距离通常设置在10000米到14000米之内，取距离平均值12000米，进行相关计算得到一延米使用的刀片成本在0.5元；其余用具、安全防护工具、维修机械设备等相关费用一般设定为一延米为0.5元。将上述提及的所有综合单价进行求和，得出采取开槽灌缝方法成本为每延米13元。对裂缝治理游戏率超过85%。与传统灌缝法相比，在五年寿命期内，开槽灌缝方法价格反而更低。3.2.2填缝1）应用条件填缝技术常用于非工作裂缝的修补，非工作裂缝相对来说水平或是垂直位移较小。因此在进行施工时只需要选择一些价格较为低廉的填缝剂进行施工就可以达到裂缝修补要求。虽然在理论上认为任何裂缝都会对路面产生极大的影响，应当进行妥善处理，但事实上对于一些小于3mm的裂缝，进行裂缝治理所耗费的成本比获得的效益要低，因此无需进行处理，若某路段中出现大量细小裂缝，则可以直接选择封层方式。若裂缝较大，如大于25mm时，其裂缝已经对路面结构产生影响，对路面性能造成巨大破坏，因此需要通过填缝的修补方式对其进行最后的完缮。2）填缝使用材料按照裂缝的实际情况和综合效益来进行填缝材料的选择。现今作业中一般有两种材料较为常用：其一为热塑性材料，对其进行加热处理材料会发生软化，对其做冷却处理18 材料则会变硬；另一种为热固性的材料，这种材料的特性是不会随着温度的变化而发生软化。热塑性材料在进行施工时一般有两种类型可供选择，一是冷态施工，第二则是热态施工，但是在施工过程中需要进行综合考虑，其中需要重视的有以下几点：温度稳定性、材料的耐老化性、材料弹性、材料的粘连性和施工的实际特性。3.2.3贴缝现阶段我国在裂缝填缝过程中一般会结合当地的地质状况而选择适宜的路缝修复剂。另外，为了保证贴缝持续的时间更加长久，一般情况下会对裂缝进行湿气处理，然后再进行贴缝作业。目前为止较为常用的湿气处理设备为直流式吹缝设备，但是这种设备除湿效果一般，现阶段利用使用效果良好的吹缝设备提高除湿效果。相比于其他纤维布，涂聚眠弹性增强纤维布具有较强的耐磨性和抗拉性，能够最大程度的降低车辆轮胎花纹摩擦纤维布之后造成的磨损，从而进一步的提升填缝材料的使用效果。沥青铺设的路面产生裂缝时，对其进行贴缝作业的流程具体如下：（1）对施工部位进行标注。（2）进行对裂缝内灰尘、碎渣的清除，并进行对裂缝缝壁湿气的清除。使得裂缝各项指标符合要求，进而通过灌封机进行下一步操作。（3）通过填缝剂进行对裂缝的灌缝密封，并在裂缝上附上纤维布，并使用橡胶锤进行对气泡的处理，确认密封胶内没有气泡。（4）带密封胶冷却后开放交通。19 4高速公路沥青路面病害的诊断及评价4.1对沥青路的使用性能进行调查与预测为了充分把握沥青路的使用状况，以便及时做出补救措施，需要按期对沥青路的各项指标进行调查，并根据调查结果对其使用性能进行有效评价，其目的在于能够根据评价的信息调整和完善后续的改建或养护措施。对沥青路面的使用性能进行调查时，主要围绕以下指标进行：结构强度、有无车辙、是否防滑、行驶质量、破损程度等，具体指标及评价内容参考表4.1。表4.1沥青路面使用质量评价内容Tab.4.1EvaluationcontentofAsphaltpavementusingquality路面使用性能指标指标数值评价指标数值路面破损情况DRPCI路面行驶质量情况IRIRQI抗滑性能情况SFCSRI车辙情况RDRDI结构强度情况SSIPSSI路面使用性能体现在结构强度、抗滑程度、破损情况、行驶质量等方面。路面的损坏情况又可以用损坏类型、损坏程度及损坏范畴来体现。相关理论知识表明，沥青路面的包括横裂、纵裂、车辙、泛油、坍塌等损坏类型。通过对调查结果进行统计及计算，求得具体的调查总面积及出现破损的路面面积，进而计算出DR（路面破损率）及PCI（路面破损状况），以这两种指标为依据对沥青路面的使用性能进行评价；行驶质量主要的衡量指标为路面平整度，应当采用各国通用的平整度指数来评价路面行驶质量；抗滑性能作为直接影响行车安全的因素之一，是检测和评价路面使用性能的重要指标，通常以横向摩擦系数来评价其抗滑程度；针对某些一级及高速公路，可以用RDI（车辙深度）来评价其使用性能；结构强度则通过抽取样本，对样本进行调查统计，在经过相关计算的基础上，根据计算结果评价使用性能。对上述五项评价结果进行ω权重累加处理，最终得到对路面使用性能的整体评价即PQI，具体计算过程参考式（4.1）。PQI=ω1PCI+ω2RQI+ω3RDI+ω4SRI+ω5PSSI(4.1)上述表达式中：20 PQI表示路面整体使用性能指数ωi表示各项指标权重系数4.1.1路面破损状况调查及评价路面破损状况与相关的养护及维修工作的开展息息相关。为了全面深入的掌握和评价路面的破损状况，必须以破损类型、破损范畴、破损程度为切入点，详细调查路面破损状况，并对调查结果进行详细概述，为了避免各个调查者的调查结论存在较大差异，我国相关文件明确规定了破损程度的分级标准。如《公路沥青路面养护技术规范》将破损类型分为松散、裂缝、变形及其他四类；《评定标准》对沥青路面的损害程度进行细分，大致分为11类，共计20多项；长安大学结合各国对沥青路面破损情况的研究成果，按照相关的指标对路面的损害状况进行分类，最终形成了5列、12类、18型的评价模式。路面病害作为一种复杂的破坏因素，与路面材料、外部环境影响等多种因素有关，所以对路面病害进行分类成为一项难点。当前采用标准为《评定标准》中的相关规定，具体的有关路面损坏状况指数的计算参照式4.2和式4.3.PC=100-aa10DR（4.2）i0ωAiii=1DR=100*（4.3）A上述公式中：DR表示路面破损率，即路面损坏面积所占比重。Ai表示破损公路中，第i类沥青路的面积。A表示调查的沥青路总面积，单位为平方米；ωi表示第i类路面损坏的权重系数，沥青路面的具体数值参照表4.1；a0取15.00；ai取0.412；i表示第i类路面的损坏类型；i0表示损坏类型总数，根据相关标准得知i0为21。可以从优、良、中、次、差五个层次对沥青路面的损坏情况进行评价。具体的评价标准参考表4.2、4.3。表4.2路面损坏状况等级评定标准Tab.4.2StandardforAssessmentofPavementDamagestatus评定等级优良中次差损坏状况结果值大于90结果值大于结果值大于结果值大于60，结果值小于6021 指数PC80，小于9070，小于80小于70结果值小于结果值小于结果值小于等结果值小于等于结果值大于DR等于2.0，大等于5.5，大于0.411.0，大于5.511.0于0.4于2.0表4.3沥青混凝土路面损坏类型和权重Tab.4.3DamagetypesandweightsofAsphaltconcretepavement类型（i）损坏名称损坏程度权重（wi）计量单位1轻0.602龟裂中0.80面积平方米3重1.00长度米4轻0.60块状裂缝（影响宽5重0.80度：0.2米）长度m6轻0.60纵向裂缝（影响宽7重1.00度：0.2米）8轻0.60横向裂缝面积平方米9重1.0010轻0.80坑槽面积平方米11重1.0012轻0.60松散面积平方米13重1.0014轻0.60沉陷面积平方米15重1.00长度米16轻0.60车辙（影响宽17重1.00度：0.4米）18轻0.60波浪拥包面积平方米19重1.0020泛油/0.20面积平方米21修补/0.10面积平方米22 我国制定了一系列有关沥青路的标准，评定标准规定，在对路面损害状况进检验评测行时，自动化的快速检测方法是首选，当不具备自动化检测条件时，可以采用人工检测方法，调查单元应设置为1000m;与此同时，在运用自动化检测装置时，对其要求为可以分辨1mm以上对路面裂缝，且要求检测结果在被计算机主动识别的基础上，正确率超90%。由于当前市面上的自动检测装置还未能达到上述条件，因此常常采用人工检测的方法。4.1.2路面行驶质量调查及评价在对路面状况进行分析时，道路平整度是指道路表面的起伏程度对行驶车辆的影响程度，道路的平整度作为影响行驶质量的主要因素，对行车安全、行车速度及舒适度都有直接影响。在检测过程中，一般采用IRI（国际平整度指数）来对沥青路的平整程度进行检测，该指标由世界银行指定。由于其具备较高的稳定性且转换效率高，被广泛应用于各国。路面行驶质量与平整度指数IRI存在特定的关系，依据某种关系两者之间可以进行转换，具体转换方式参考式4.4，相关评定标准参照表4.4。100RQI=（4.4）1+aexp(aIRI_)01上述式子中：IRI表示国际平整度指数，单位为m/km；a0表示标定系数，不同的公路其标定系数不同。a1代表另外一个标定系数，一般情况下，当公路级别为一或为高速公路时，a1为0.65。表4.4路面行驶质量等级评定标准Tab.4.4StandardforEvaluationofRoadQualityGrade评定等级优良中次差行驶质量指结果值大于结果值大于结果值大于结果值大于结果值小于数RQI9080，小于9070，小于8060，小于7060结果值小于结果值小于结果值小于结果值小于结果值大于IRI高速等于3.5，大等于4.3，大等于5.0，大等于2.35.0于2.3于3.5于4.3无论是修建道路前期检测评定阶段，还是后期验收及运营阶段都需要对路面的平整23 度进行检测[32]。对道路的平整度进行检测时，可利用的基础设施、可选择的检测方法、可依据的理论基础多种多样。检测结果会随检测设备的改变而变化，大致可以分为反应类和断面类两种类型的道路平整度检测设备。前者依据行驶车辆振动系统的震动幅度来衡量道路平整度；后者是利用相关的数学理论计算方法对从切面曲线进行分析，并进一步计算出平整度。这种方法不受检测设备的限制。相关评定标准提倡在外部环境许可的情况下使用断面类检测方法，以便快速得到更准确的测量结果。4.1.3抗滑性能调查与预测沥青路面的抗滑性能与材料配比及材料的磨耗值密切相关，特别在道路允许通车后，沥青路表面的粗糙程度将会减弱，结构深度也逐步衰减，这极大地降低路面的抗滑性能，对行车安全产生直接影响，因此，在对沥青路开展养护和维修工作时，应将工作重点放在维持或提高沥青路抗滑性能上。对摩擦力进行检测时，以检测方法为划分依据大致可分制动力和横向力两种，前者仅能影响行驶车辆的制动距离，后者在前者的基础上还能表明路面的防侧滑能力。现阶段，我国常采用的指标为横向力系数（SFC）和摩擦摆值（BPN）对路面的抗滑性能进行检测。针对高速公路来说，检测其抗滑性能时，应以SFC为主要指标，应当将BPN按照一定的公式转换为SFC。由于我国关于这方面的检测技术已相对成熟，因此在对高速公路的防滑性能进行检测时，多采用自动化检测装置。以《评定标准》为依据，SRI即抗滑能力指数根据式4.5来计算。表4.5即为评定标准。100−SRIminSRI=SRImin+（）（2.5）1+aexp(a*SFC)0i本式中：SFC表示横向力的系数；SRImin，表示扛滑性能最小值为35a0表示标定系数为28.6；a1，表示标定系数为0.105。表4.5路面抗滑性能等级评定标准Tab.4.5StandardforEvaluationofgradeofPavementskidResistance评定等级优良中次差抗滑性能指结果值大于结果值大于结果值大于结果值大于结果值小于数SRI9080，小于9070，小于8060，小于706024 SFC结果值大于结果值＜48，结果值＜40，结果值＜结果值小于48大于40大于33.533.5，大于27.527.54.1.4车辙研究及评价交通流量增加速度十分迅速，在发展过程中车辆渠化和超载问题十分严重，我国路面沥青遭受破坏最主要的形式之一就是车辙。车辙会给路面带来使用时间减少的结果，进而影响到整体高速公路的层次，而且也使得雨天容易出现车辆侧滑的情况[33]。对一级公路和高速公路进行路面的车辙情况进行检测的方法在《评定标准》中有规定，将RD即车辙具体的深度为检测的一项指标，作为独立体标明，据此检测车辙深度的指标。现阶段检测车辙的技术已经进入到自动化阶段，因此，再检测高等公路作业时，普遍进行全自动设备检测。据式4.-6来计算RDI，表4.6为其评定标准。100−a0RDRDI=60−a1(RD−RDa)（式4.6）0本式中：RD表示路面车辙的深度;RDa，为路面车辙的深度参数为20mm；RDb表示路面车辙的深度限值为35mm。a0表示模型参数2.0；a0模型参数为4.0。表4.6路面车辙破损等级的评定标准Tab.4.6EvaluationStandardforRuttingDamagegradeofPavement评定等级优良中次差车辙深度指结果值大于结果值大于结果值大于结果值大于结果值小于数RDI9080，小于9070，小于8060，小于7060结果值小于结果值小于结果值小于结果值小于结果值大于RD（mm）等于10，大等于15，大等于20，大等于520于5于10于1525 4.1.5路面结构的研究及评价没有达到计划损坏状态的沥青路面能够载荷的行车次数即为承载性能，这与损害的具体情况存在内在联系。路面结构的承载力低的情况下，损坏就会很快发展，道路在运营时，路面承载力不断降低，当其与临界状态接近时，而且路面严重损坏时就必须进行一定的改建措施，从而提高或恢复承载能力。荷载作用路表面的弯沉量可以对路面的承载力进行表征，目前为止较为常用的方式是贝克曼梁弯沉仪。4.1.6基层使用状况调查与评价调查结果显示，我国高等级的公路超过90%都是以半刚性材料建设底基层和底基层。半刚性在刚度、承载力和强度方面具有很大的优势，但是随着长期的使用，一些不足也慢慢显露出来，这直接关系到我国高速公路的沥青路面频发病害的情况。主要有下列表现：基层采用的半刚性材料收缩性强，进而形成积水，使得路面遭受伤害;它的刚度也使得面层更容易发生凹陷;气候因素与交通负荷易影响固有缺陷。因此十分有必要对基层具体使用情况进行调查和评价，但是《评定标准》并没有关于此方面的要求；所以，用抽芯检测的方式对严重损害的病害路段进行检测，从而使得基层具有能够满足使用过程中的实际强度和完整性的要求。4.1.7沥青再生路面评价对路面进行修改时会产生许多的废旧品，但这些废旧制品还有很多的剩余价值可以利用，所以在修复高速路时，为响应环保号召与节约，评价的内容应该加入对废旧材料剩余价值的利用情况。进行评级时，沥青的使用是否能够适合路面再生的情况最为关键。4.2沥青路面修复技术及决策方法首先对未被维修的路面状况进行调查评价，在此基础上，提出若干可行的方案，并对各方案的经济与技术可行性探讨，制定最终方案。4.2.1确定候选修复方案目前来说翻修方案、加铺方案和再生利用旧料方案为最常见的三种方案，表4.7为格列方案的使用方案及处理方案。表4.7沥青路面修复方案方式及适用范围一览表Tab.4.7AlistofMethodsandscopeofapplicationofAsphaltPavementrepair修复方案的方式种类处理要点适用的情况优点和缺点对比26 加铺在原来的路面上新增适用于路面病害现象优点：施工较为便捷，家铺一层新的沥青混不严重，但必须在修施工周期较短；合料（可以铲除原来复后快速达到路面性缺点：难以有效修复路面也可以不铲除），能的情况。路面下的旧路病害，从而提高路面结构强路基部位的病害可能度，提高路面的承载随着时间推移而凸能力。显。翻修即铣刨和加铺相结合路面病害较为严重，优点：处理旧路病害的方案，需要先对旧防止加铺引起反射病的效果较为明显，通路面进行挖除、铣刨，害的现象。常是半幅施工，对交之后进行清洁后利用通的影响较小；新材料或者回收回来缺点：工期相对较长，的旧料进行全新的铺机械、人工、材料费设。用相对使用较多，工程造价较高。旧料再生利用结合加铺方案使用，适用于环保要求相对优点：能够最大限度在旧料的基础上加上较高同时原来的旧材的利用好旧材料（大新型材料进行加铺的料使用价值较高的路部分废料），对于路形式。段。段的病害能够有效处理；缺点：对回收及在处理的技术要求较高，造价很高。通常制定完成的修复待定方案能够对路面破损的修复起到作用，且可以使路面的不断反复进行有效防止，而且能够满足所有限制作用。根据详细工程计划，待定的修复方案要综合考虑设计，此时以模拟的路面性能的估计数据的最终结果或者被遗忘的历史经验为根据，大部分是组合多种修复过的方案。通过对修复候选方案的合理设计与选择，从而使路面能够经受住超载负荷，实现正常时间的工作期限。如表4.7中展示的修复路面的方法也可行，除此，修复公路时还要对交通组织本身的影响进行考虑，要想使得公路修复期间减少对正常交通的影响，并保证工作顺利进行，有关组织要遵守一些原则：（1）在进行修复工程时要保障顺利；（2）交通中断情况尽27 量减少甚至避免；（3）在交通工程的理论基础上，科学进行交通组织；（4）将项目特点与组织方案结合起来，要有针对性；（5）在组织过程中要确保适用性调整和稳定性的方案；（6）施工需要和安全经济性一定要满足。组织实施的修复路面一般有半封闭和全封闭的施工，全幅和半幅的车流区分施工，组合式和开放式施工。各种施工方式各有利弊，具体选择要根据各个项目的特点。4.2.2首选方案的确定在对路面修复的首选方案进行确定时，除了要考虑经济因素还要考虑非经济因素。进行辅助的方式之一可以是分析修复方案的实际费用，可以作为重要依据进行决策，研究周期寿命内的费用时要将费用和时间综合起来考虑，但是两者极不稳定，无法确定，修复路面的方案选择不同，就对应着不同的费用之后关联的养护费用也会不同。建设管理人员不能只考虑前者，而将后者完全忽略，而对其进行“美容”和“速效”，将受损害的路面只是单纯的加铺磨耗层，从而产生路面在修复后短期内再次损坏的结果，从而使得养护维修费用和次数不断增加。所以在决定修复方案时，要对方案中寿命周期的成本进行分析，并不断历练。除了上述所讲的成本因素，还要对考虑到对道路的养护、交通情况和有关政策因素，一般来说，很难用经济指标表达这些因素，但是在对首选的方案进行决策时必须要考虑到。28 5高速公路使用状况评估及养护案例分析根据第4章的内容和结论，本章将主要针对沈哈高速铁岭段中铁岭南收费站至铁岭新区收费站（以下简称沈哈高速铁岭段），根据其沥青公路的使用状况来评价拟修复项目。对项目中的路面结构承载力进行计算和实用性比较，选出最佳方案。5.1案例项目概况沈哈高速铁岭段中起于铁岭南收费站，终于铁岭新区收费站的路段，全长33.552km。路面基础构造物的宽度为44.5m，设计时速100km/h，具体地理位置可见下图5.1。图5.1沈哈高速铁岭段中铁岭南收费站至铁岭新区收费站地理位置图Fig.5.1MapofgeographicallocationoftollstationfromLingnantollstationtoTielingnewareainShen-hahighspeedTielingsection5.1.1路面设计概况沈哈高速铁岭段之前的道路结构采用的是“强基薄面”。结构方案见下表5.1。各面层都使用的是悬浮密实密级配沥青混合料，其中上面层以及中面层使用的是改性沥青，下面层使用的是重交沥青。半刚性基层自上而下的强度控制依次为为4.0MPa，2.5MPa和1.5MPa。表5.1主路路面典型结构方案Tab.5.1TypicalStructureSchemeofMainroadPavement结构层厚度（cm）路段上面层中面层下面层封层上基层下基层底基层合计路面468118182075桥面46/////1029 5.1.2养护与维修情况（1）专项整治自1990年沈哈高速铁岭段通车以来，由于软基路段的不均匀沉降，致使路面的半刚性基层以及沥青层产生了附加弯拉应力，由于车辆本身的荷载力和附加弯拉应力同时对道路施力，致使道路路面结构破坏，表现为路面开裂，沉陷，波浪，跳车等病害。2007-2009年养护单位通过加铺调平层或铣刨后加铺调平层的方式对不均匀沉陷路段进行整治。（2）罩面工程沈哈高速铁岭段自通车以来，路面结构状况整体保持较好，只有部分地方存在微小的病害。根据道路技术所需要的预防性养护，国家在2011-2012年间对部分路段进行了预防性养护以及微表处措施。修复里程为97.4km（单幅），其中，主路的左幅为57.5km，右幅为39.9km。5.2使用状况调查与分析根据上文“公路使用状况调查及评价理论”的论述，我们可以从沥青路面（桥面铺装层）部分的使用情况来评价沈哈高速铁岭段使用状况。5.2.1沥青路面（桥面铺装层）的评价与分析本节将根据沥青路面强度、基层抽芯数检测和回收沥青性能的检测，结合沥青路面的PCI、RQI、SFC或BPN、SSI四种评价指标，整体评价了沈哈高速铁岭段的路面使用情况。（1）路面（桥面铺装层）破损状况的评价与分析1.沥青路面损坏状况的鉴定根据沥青路面的破损状况指数PCI值可以判断出该检测路段的破损情况。表5.2和表5.3是PCI值的统计表。30 表5.2沥青路面损坏状况指数（PCI值）统计表（左幅）Tab.5.2AsphaltpavementdamageIndex(PCI)(left)起点桩号终点桩号1-2车道3-4车道左幅PCI评价等级PCI评价等级PCI评价等级K30K3189.1良88.6良88.9良K31K3291.4优90.4优90.9优K32K3390.5优89.8优90.1优K33K34100优96.3优97.3优K34K3598.8优95.2优96.3优K35K3694.3优90.4优92优K36K37100优98.4优98优K37K3890.6优89.7良90.1优K38K3986.5良83.2良84.7良K39K4093.8优90良91.6优K40K4186.9良76.6中80.8良K41K4283.4良82.3良82.8良K42K4387.5良77.2中81.3良K43K4483.5良76.7中79.7中K44K4580.1良73.3中76.4中K45K4679.9中75.5中77.6中K46K4787.8良90.3优89良K47K4882.6良79中80.7良K48K4985.1良80.6良82.6良K49K5083良83.3良83.1良K50K5196.2良93.2优94.4优K51K5287.1良87.7良87.4良K52K5389.7良92.9优91.1优K53K5496优94.8优95.3优K54K5588.7良88.4良88.6良K55K5683.4良84.6良84良K56K5783良75.9中79中K57K5887.3良75.7中80.3良K58K5982.5良78.9中81.6良总计87.2良83.6良85.2良31 表5.3沥青路面损坏状况指数（PCI值）统计表（右幅）Tab.5.3AsphaltpavementdamageIndex(PCI)(right)起点桩号终点桩号1-2车道3-4车道右幅PCI评价等级PCI评价等级PCI评价等级K30K3190.8优82.1良85.5良K31K3290.4优81.4良84.9良K32K3390.3优87.3良88.6良K33K3494优96.9优95.1优K34K3592.5优91.7优92.1优K35K3687.8良85.9良86.8良K36K3790.6优87.1良88.7良K37K3887.9良80.8良83.8良K38K3988.3良84良86良K39K4088.1良85.5良86.7良K40K4191.7优82.5良87.8良K41K4288.3良79中82.8良K42K4395.9优93.8优94.7优K43K4489.5良78.2中82.5良K44K4587.7良80良83.2良K45K4688.2良86.3良87.2良K46K4791.7优89.5良90.5优K47K4887.8良87.4良87.6良K48K4994.5优89良91.1优K49K5089.4良86.2良87.7良K50K5188.8良85.8良87.2良K51K5288.2良83.8良85.8良K52K5386.7良84.1良85.3良K53K5488.1良82.8良85.2良K54K5586.4良79.2中82.3良K55K5687.5良82.7良84.8良K56K5786.1良86良86.1良K57K5887.9良84.7良86.2良K58K5985.9良76.3中80.2良总计89.2良84.4良86.5良32 表5.4是汇总整理结果。表5.4沥青路面损坏状况（PCI值）评定结果汇总表Tab.5.4SummaryofassessmentresultsofasphaltPavementDamagestatusandPCIvalue路段评价等级优良中次差合计长度（km）8.7130.70022.41-238.8583.100车道比例（%）10096.93.1长度（km）6.896.60022.43-4左幅30.440.229.500车道比例（%）10070.529.5..长度（km）9.3103.10022.4半幅41.544.713.800比例（%）10086.213.8长度（km）814.400022.41-235.764.3000车道比例（%）1001000..长度（km）315.440022.43-4右幅13.468.817.900车道比例（%）10082.117.9长度（km）4.218.200022.4半幅18.881.3000比例（%）1001000长度（km）16.727.40.70044.81-237.361.21.600车道比例（%）10098.41.6长度（km）9.824.410.60044.83-4合计21.954.523.700车道比例（%）10076.323.7长度（km）13.528.23.10044.8全幅30.1636.900比例（%）10093.16.9根据上述内容，我们可以了解到：根据养护标准，此次检测到的沥青路面状况较好，左幅和右幅路面的PCI值分别是85.2和86.5，评价都是“良”；但根据新建路面的交（竣）工验收标准（DR小于等于0.02），此次被检测的沥青路面左、右两幅的平均破损率DR是0.99和0.79，很大一部分路段的（左幅K32+000~K32+000、K35+000~K38+00033 段除外）破损率都与标准相差太大。分幅情况：左幅的优良路段总计占全路段的86.2%、右幅优良路段合计所占全路段的100.0%，其中右幅81.3%的路段PCI评价结果是“良”，左幅所检里程的41.5%的PCI评价结果是“优”，44.7%的PCI测评结果是“良”；从整体来看，左、右两幅破损状况大体一致。分车道情况：第1、2车道的优良路段占比98.4%，第3、4车道优良路段的占比是76.3%。而且，第1、2车道右幅所测全部路段的PCI评价结果均为“优”或“良”；左幅中占1、2车道所有检验里程3.1%的路段评价结果是“中”，共计0.7km；第3、4车道左、右幅占所检里程29.5%和17.9%的共6.6km和4.0km的道路的评定结果是“中”。根据检测结果可知，第3、4车道的破损情况比1、2车道严重。（2）桥面铺装层损坏状况的鉴定根据所检路段桥面铺装层的PCI值，可以了解到桥面铺装层的破损情况。表5.5和表5.6是PCI值的统计表。表5.5桥面铺装层左幅的损坏状况指数（PCI值）统计表Tab.5.5Statisticaltableofthedamageconditionindex(PCIvalue)oftheleftamplitudeofbridgedeckPavement起点终点桥梁长度1-2车道3-4车道左幅桩号桩号（m）PCI评价等级PCI评价等级PCI评价等级K29K3095594.4优90.6优92.2优K30K31114196.6优94.8优95.6优K38K3920286.4良87.6良87良K39K4014491.9优92.9优92.4优K40K4110490.4优83.3良86.2良K42K4310479.1中81.8良80.4良K43K4414486.8良85.9良86.3良K44K4549086.7良78.4中81.9良K46K4767690.4优90.8优90.6优K47K4840089.8良84.2良86.6良K50K5126895.2优96.4优95.7优K51K5295696优93.2优94.3优K54K5561893优86.9良89.3良K56K5728896.2优83.5良87.5良K57K58108098.5优92.7优94.4优总计757091.7优88.4良89.9良34 表5-6桥面铺装层右幅的损坏状况指数（PCI值）统计表Tab.5.6Theindexofdamageoftherightamplitudeofthedeckpavement(PCIvalue)statistics起点终点桥梁长度1-2车道3-4车道右幅桩号桩号（m）PCI评价等级PCI评价等级PCI评价等级K29K3095590.3优85.7良87.7良K30K31114190.2优93.8优91.7优K38K3920291.4优87.8良89.4良K39K4014491.3优80.8良84.7良K40K4110493.6优87.6良90优K42K4310488.2良86.2良87.2良K43K4414489.3良81.1良84.4良K44K4549096优89.7良91.9优K46K4767694.7优96.8优95.6优K47K4840094.3优89.8良91.6优K50K5126893优82.6良86.4良K51K5295694.7优90.4优92.1优K54K5561893.6优91.7优92.6优K56K5728895.3优90.7优92.5优K57K58108097.6优95.4优96.3优总计757092.6优89.3良90.8优根据上述分析，我们可以得到这样的结论：根据养护标准，本次所检测桥面铺装层的状况较好，左幅路面的PCI值是为89.9，评定结果是“优”，右幅路面的PCI值为90.8，评定结果是“良”；但根据新建路面交（竣）工标准（DR小于等于0.03），左幅的DR值是0.38，右幅的DR值是0.31，尽管该数值相对于沥青路面的缩小了2.5倍，但仍旧与标准值相差太大；分幅情况：左右两幅的所检测路段均为优良路段。右幅道路的优等路段占右幅所检测路段的74.6%，良等路段占25.4%；左幅的所检测路段中有69%的优等路段，31%的良等路段。两幅道路的破损情况大体一致。分车道情况：第1、2车道的路面损坏检测中，有89.5%的PCI值检测为“优”；第3、4车道的路面损坏检测中，有65.9%的PCI值评定为“优”，30.9%的PCI值得评定结果是“良”。而第1、2车道左幅的南沙通道桥（104m）与第3、4车道左幅的新桂路分离式立交桥（490m）的桥面铺装层的PCI值得评定结果是“中”；分析可知，3、35 4车道的破损更加严重。（3）沥青路面损坏特点分析病害的特点表5.7是此次对沥青路面病害的统计结果。最后一列的分车道比例是第1、2车道存在的病害总面积与第3、4车道存在的病害总面积的相对比例。表5.7路面病害统计汇总表Tab.5.7StatisticalsummaryofPavementDiseases裂缝类松散类其他类分车道比路段折合面所占比折合面所占比折合面积所占比例例（%）积（m2）例（%）积（m2）例（%）（m2）（%）1-2车道1090.295.711.5137.13.335.3左3-4车道1901.690.9341.6156.17.564.7幅小计2991.892.645.51.4193.261001-2车道68891.337.34.928.13.728.8右3-4车道168590.696.15.279.24.371.2幅小计237390.8133.35.1107.34.11001-2车道1778.19448.82.665.23.432.4全3-4车道3586.790.81303.3235.3667.6幅合计5364.891.8178.83.1300.55.1100病害面积占所检路0.960.030.45/段总面积比例（%）根据本次检测结果，裂缝类是沥青路面的主要病害，占所有病害的91.8%，裂缝面积占所有病害总面积的84.1%。其主要形式有纵向裂缝、横向裂缝两种。其中，左幅路面的病害面积大于右幅路面的病害面积。从病害的分布情况来看，第1、2车道的病害面积（32.4%）是3、4车道病害面积（67.6%）的一半。第1、2车道的左右两幅横向裂缝数量基本一致，而第3、4车道主要是纵向裂缝病害，其病害面积占3、4车道的51.1%。2、形成路面病害的原因根据对横向裂缝的检测，可以发现沥青路面的横向裂缝的病害主要是非荷载型裂缝，它包括反射裂缝，温度收缩等类型；桥面出现横向裂缝的原因可能是负弯矩，裂缝主要集中在支点附近；根据对纵向裂缝的检测发现，沥青路面出现纵向裂缝的原因有Top-Down裂缝、路基横向不均匀沉降、半刚性基层的反射裂缝或者道路使用过度等；桥面铺装层出现纵裂的最大可能是道路施工质量低下；根据对网裂的检测，网裂主要是由局部的沥青路面发生水渗入导致混凝土的可承重力减弱引起的。根据对块状修补的检36 测发现，最好的修补效果是，路面各层面之间衔接良好，芯样没有出现裂缝，铣刨深度很浅或没有进行铣刨；为了对病害进行有限的修补，降低处治成本，在加铺罩面前，我们首先要了解原路面结构以及修复后的路面结构层，然后有针对性的进行修补。5.2.2使用状况调查与分析小结本节根据对沈哈高速铁岭段沥青路面的道路检测结果的分析得到了以下结论：(1)通过对调查结果的分析，我们可以发现这路段的交通量较大，每天的通车时间较长。因此，这样的交通现状对路面的耐高温性要求较高。其中，第3、4车道行驶的重车较多；根据全程的道路检测研究发现，不同的路段进行加铺组织时要进行不同的结构计算。(2)通过对软土现状的调查结果分析发现：在施工阶段，道路的软基处理效果很好，但经过了长时间使用后，大部分路面的软基下沉已经修建稳定，这表明沥青道路的软基质量可以满足道路使用的规范要求。(3)根据PCI、RQI、SFC或BPN、SSI四种评价指标的数值，可以发现所检测的沥青道路和桥面铺装层的状况都符合养护标准，养护路面损坏的评定结果也都在良等以上。但是，如果以新建道路交（竣）工验收标准为准则，那么所测的全部路段都不符合标准，尤其第3、4车道的道路情况更为恶劣。5.3高速公路路面修复技术分析以高速公路相关的决策方法、理论以及修复技术为依据，分析研究沈哈高速铁岭段的公路使用的实际情况及其评价结果，结合我国相应的工程实践经验，在满足一定的技术要求下对沈哈高速铁路段的沥青路面进行高速化改造，在考虑路面的使用性能以及交通量等因素的同时践行节约投资、合理选材、因地制宜的原则制定相应的工程方案，重在实现路面结构的承载能力的进一步提高，从而满足路段交通重载的需求。另外，还应该综合考虑工程造价、任务量以及车道需求等各方要素。总结来看，路面处理的基本原则主要有以下几种：1、必须符合高速公路新建的相关标准。2、将路线桥梁的标高作为控制点，前提保证路面处理满足公路设计改造的线性要求，桥年段需要遵循以下原则：桥梁恒重不得增加、桥面标高不得改变、表面功能得以恢复。将以上的归纳总结作为依据，可以看出目前应用次数最多的修复方案有三种，即旧料的再生利用、翻修以及加铺。此次论文研究将排除旧料的再生利用方案，重点研究翻修与加铺所对应的组合方案。以相应的改造原则、思路为前提，借鉴以往的成功的改造经验，并与路面可承载下的沥青路面相应的结构设计验算相结合，忽略旧路面的调平、37 沉降等现象。选取一定的整体加铺的具体厚度。（1）旧路病害的处治以目前的检测数据为依据，沈哈高速铁岭段主要具有以下几种项目特点：1）整个路段贯穿了横向裂缝，第三、四车道集中了大多数的块状修补、网状裂缝以及纵向裂缝。2）路段保持了良好、完整的轻度裂缝相应基层，具有较浅的裂缝贯穿深度。而部分由重度裂缝导致较为严重的基层损害。因此提出以下几种治理旧路病害的相关方法：（1）处治横向裂缝以现场调查、钻芯取样的相关结果为依据，不难发现横向裂缝大多是温缩裂缝，因此主要处治灌缝，通过压缩空气或者热空气喷枪吹出裂缝中存有的一些碎屑，然后将乳化沥青或热沥青灌入其中进行相应的封填。（2）处治纵向裂缝利用灌封处治填补第一、二车道存在的纵向裂缝，结合路面改造之后的第三、四车道相应的结构层位选择合适的处治方法。如果改建原路面的面层可选择铣刨处治，如果改建原路面的基层可选择灌缝处治。（3）处治坑槽在处治路面的坑槽前，需要进行路面病害的实地勘测和调研，以相关的原因、特点制定有效的处治策略，比如：如果坑槽的形成原因仅为路面受损或者路面表层受损，可直接填补此类坑槽，如果坑槽的形成原因为基层受损或者底基层受损，则必须先挖干净损坏的底基层和基层，通过沥青碎石或者是水泥混凝土重新做成相应的基层和底基层，最后开始补修路面。（4）处治网裂在处治网裂的路段时，以相应的密集程度、严重程度为依据，以点挖除结合面铣刨为原则，可选择挖填式的修补方式，若果路段较为密集或者病害较为严重，可事先铣刨沥青面层，然后探测基层的整体情况，如果基层已被损坏，则必须先彻底清理受损基层后再实现面层的恢复。5.4关于沈哈高速推行预防性养护的思考5.4.1矫正性养护与预防性养护国家十三五提出的养护规划曾明确指出：必须提高养护管理的防护性，进一步指明养护管理工作的研究方向。其次，与之前的预防性、矫正性的养护作对比，分析两者的优劣势，深入研究养护的技术、时机、决策等各个方面。管理经验的先进性、创新性能38 够有效促进养护管理的相关工作。与预防性养护相比，矫正性养护包括了之前传统的一些养护管理的方式。就目前的情况来看，我国绝大多数地区常用的管理模式为矫正性养护，简单来说，矫正性养护就是发现病害、做出决策、进行维修，以病害的实际结果为导向，一般在病害完全暴发之后对损害结果进行相应的矫正维修，其基本特点主要有：1、矫正性养护是以逐渐下降的路况指数为前提，进行过程性的养护作业安排。2、矫正性养护能够间接体现出逐渐下降的路况指数相应过程。3、矫正性养护是一种后知后觉型的施工养护类型，主要原因为：高速公路随着应用时间以及运输量的影响导致其相关性能逐渐降低，矫正性养护针对路况的检查、病害的发现、决策养护等级、进行维修矫正以及补救，然而并没有延长整个路段的生命周期。4、矫正性养护同样存在某些缺点，例如高速公路需要依托人大来进行修期。我国新建的路面一般有8到12年的大修周期，目前已经有大部分的高速公路正处于路面大修期。预防性养护从另一个角度来讲可作为一种早期预防，能够延缓病害的发生周期。此类养护方式需要考虑施工的效率、成本、质量、效果等各种因素。调查、分析路况的各项数据是预防性养护的工作核心。对路况的生命周期趋向进行预测，针对性的进行相应的预防性养护作业，从而推迟高速公路病害发生的事件，进一步增强高速公路体系中的各项指标功能。其中，预防性养护主要具备几下特点：1.要好做相应的预防性养护工作。以路况的实际水平为前提，预测其生命周期的大致进程。预防性养护可以项目设计的具体内容为依据，初步预判路况水平的生命周期，然后采集相关的道路运行时的路况数据，与路况生命周期的某个阶段进行对比验证。2.美国加州曾得出了相应的经验数据，也就是说，若不发生重大意外，预防性养护能够延缓5到7年的高速公路大修期。3.高速公路的养护工作以生命周期理论为主要依据，此外，预防性养护可以用在矫正性养护工作之后，能够有效降低养护的工作成本。相较于矫正性养护，预防性养护主要的优势如下：1）通常情况来看，保证预防性养护具有达标的技术和质量后，可以有效缩减养护的成本，减少路况生命周期内的总成本费用支出。2）预防性养护不仅可以延缓大修期，还能为管理者的投资、融资争取更为充裕的时间，降低大修频数，从而缩减项目总成本。综上所述，养护的成本管理在高速公路的生命周期全过程中占比较重，在保证养护质量、效果的同时还要有效、科学的缩减养护成本，所以，高速公路相应的管理集团应该加强内部人员的业务知识培训，构建有效的预防性养护相关的硬件系统、软件系统等，提升现代化的发展速度，进一步构建科学、有效的预防性养护管理模式。39 5.4.2养护工区分级将养护工区划分为功能型和用途型两种不同类别，同时根据养护工区的覆盖范围划分为大小型工区，结合所有的划分特点分别制定布设方案。两种大小型的养护工区可以采用交叉的方式进行布设，按照辐射范围进行大小型工区的设置，一般大型的养护工区范围超过100公里以上，而小型的养护工区通常情况下范围设为50公里，如果有特殊情况出现，结合实际状况进行特殊调整。大型的工区内部设置功能较为齐全，且覆盖范围广，其中小型工区的内部功能等都涵盖在内，不仅如此，大型工区作为各大公路养护区的中心环节起到连接的作用。大型工区的设置位置考虑较为全面，一是需要为附近的小型工区提供支持，起到重要的枢纽连接作用，还要保证覆盖面积较广。大型的工区主要的功能有：涉及相关工程使用设备的储存，养护工程使用的原材料的存储，掌控附近范围内人财物的调配。因此可以将大型的工区称之为大型的供给站。一般而言大型工区所存储的设备和原料需要满足基本路面、隧道、桥涵的维护的基本需求，并且还需要解决路基的问题。总结而言大型养护工区的主要职能如下：1．对资源进行存储。大型工区内必须配备相应的存储仓库，以便于原料设备的存储任务，在一定程度上如果需要大型启动设备，对上述的启动设备也要进行存储。2．实现资源的的集散。大型工区的布设位置在各大交通枢纽的中心环节，同时在大型的工区中存储人才资源和原材料资源以及设备资源较多，大型工区并对附近的人、财、物资源等和设备进行调整和分配，从而实现维护被自然灾害损毁的覆盖范围内的公路等公共交通要道的目的。3．实现资源的调配。养护工程所需要的资源和设备经过大型工区的调配被传送到小型工区中，主要实现了对覆盖范围内小型工区所需设备、资源调整的目的。4．对相关的数据进行统计分析。通过收集大型工区规定时间段辐射范围内所进行的养护任务的相关数据进行研究分析，分析得到养护路段的损害原因、使用设备效率等多种信息，根据结果信息构建档案库，为将来维护工作做信息基础。5．对损害问题进行预测。大型工区收集损害路段的相关资料之后分析其成因，调查显示工区辐射范围内发生频率较高的病害问题，对该路段未来的养护进行重点预测，为制定养护方案提供相应的理论依据，进一步提高养护的效率。小型工区作为基层单位，在相应的公路养护网中有着一定规模，小型的养护工区基本不会寄存用于大修或者中修的工程原材料。设备存放一般用于小修作业的各种运输、清扫、巡查、绿化等。小型工区具有两种基本的功能，即1）巡查功能。可以及时有效的就管辖区内部附40 属设备、路况进行一定的周期性巡视以及检查。及时处理分析路面上的病害问题，若发现路面上具有重大病害，则迅速将危害趋势、程度等重要信息反馈给大型工区，并交由他们来处理，定期评价管辖区内的高速公路对应的各项参数指标。2）养护维修功能。小型工区主要负责道路病害的检查工作及道路养护工作，维修和保护道路两旁的基础设施，提高道路的抗压性能，及时有效的处理各种突发事件。养护和维修高速公路及沿路的基础设施为道路的安全以及形成良好的交通秩序提供了强有力的支持，最终实现延长道路使用期限的目标。3）疏通保洁功能。及时清理妨碍车辆安全行驶的障碍物，清除路面、隔离带及边坡上的垃圾，保持路面清洁，维持道路通畅。碰到多雨、多雪天气时，可以及时扫清桥面、路面的积雪和积水，避免因为道路湿滑导致车轮胎的打滑现象，进一步保障道路的安全性、通畅性。5.4.3养护工区选址及关键因素所谓的高速公路养护工区布局就是指在满足实际运输的前提下，选择合适的地方的设计养护工区布局的过程。在实际生活中，如果选择地点恰当，有利于在最短的时间内将养护设备及养护材料送达指定的地点，从而保证在最短时间内完成路面的修理。从而保证交通安全，提高公路的实际使用年限。但如果在选址过程中出现选址失误，很可能会导致的公路出现问题时，不能得以及时的修复，会对实际的交通运输产生重大的影响。，因而在实际的护理工作过程中，最重要的为维护中心的选址问题。本文在进行研究时，从管理的理论出发，不对实际的算法进行深入的研究，通常情况下的常用的选址算法有最短路径法，重心法，启发式算法等方法。根据实际选址位置处于的位置可以将实际的选址问题分为中位点（重心）问题和中心点问题两种。其中第一种问题也就是常说的“另最大距离达到最小”问题，而另一种问题为“令距离总和达到最小”的问题。另外还可以根据实际选址类型将问题分为连续选址和离散型选址问题。其中前者要求选择的维护中心呈现连续分布，而离散型的选址后，各维护中心之间存在一定的距离。在实际养护工作选址过程中应该从以下几个角度出发：养护工区必须保证能够及时有效的处理路面发生的故障，必须保证其有效性（2）在实际的选址的过程中应该综合考虑各种因素，选择合理的布局。可以根据实际情况选择合适的布局降低管理成本，比如在交叉路口可以进行布局，从而降低资源的损耗。（3）政府部门应该根据发挥其领导作用，引导建立统一的养护工作体系，对于必要的养护工具政府部门可以采用强制手段保证其实施。另外政府部门应该明确每个部门的实际责任，保证出现问题后有部门能对其负责。养护总承包制招标主要是对全省的掩护工作招标，中标的单位应该在自己力所能及的范围内提供养护工作。另外好应该根据要求提供41 一定的土地使用非，降低国有资产的负债。（4）对于实际交通流量较大的地区应该作为重点的维护对象的，增加维护区的实际密度。（5）根据各路段的实际需求可以考虑单独设置原材料及设备储备实体，对于实际需求较小的路段可以选择借助其他的服务区存储材料从而实现绩效能够低成本的目的。综上可知，养护工区合理布局是在保证质量的基础上降低实际作业时的成本。根据道路的实际分布状况，选取合适的养护布局。在实际设计布局时，英爱尽可能的降低实际维护的成本，除此之外，还要尽可能的避免因为降低成本而导致部分路段无人维护。因此在实际的维护过程中，一定要充分发挥辐射作用。在发生问题时，维修部门能够在最短的时间内到达并进行对应的维修工作。提高作业的效率。5.4.4养护管理的其他建议（1）加大公路管理有关部门资源整合力度以高速公路的发展布局和现实情况为基础，对高速公路建成后的维护以及管制能力不断进行强化，运用科学严谨的方法，合理规划各个路段，对资源实行恰当整合和重组，特别是对高科技人才和有限的资源条件进行适当的组合，避免资源的浪费，以此来建立起高速公路有关网络，并逐渐完善交通网络管理系统。（2）提高创新能力，升级配套设备没有基本的设施投入，所有的规划只能是空谈。所以必须提高对基础设备的投放强度，同时还要对已有设备做好维修、保护，在这个基础上进行科技的改革和创新，对设备进行不断地升级，这也是高品质设备维护所提出的一个要求。基于此，还需要不断提高对设施进行维修保护的能力，结合机器和人工的优势，在使用过程中做好防护，使用结束后做好保养，并定期为器械做好检查。（3）提高对高速公路的监察力度，优化资源管理系统对高速公路进行监察管理，既包括资金方面，也包括对公路的维护。对资金进行管理，需要不断提高对公路收费的监察，优化升级管理、监督系统，以防高速公路实际所收取金钱与现实不符情况的出现。对于公路的维护，要确保政府拨款的到位，竭力做好公路保护、维护工作，做好安全防护措施，另外还要做好对工程款项的监督，建立并不断完善资金的监督管理制度，严格把控资金的动用，防止非法挪用。（4）建立高速公路维护项目人才梯队高速公路的维护是一个漫长、复杂的工程，所涉及的范围也非常广，一项维护工作的完成需要投入大量的人力、物力，再加上西藏、四川等高原和山区，地处偏远，道路崎岖，条件艰苦，对机械的性能、安全程度、人员的专业化水平等也提出了更高的要求。42 所以，加大高标准人才梯队的建设是必然趋势，工作人员必须具有优秀的专业技能、良好的综合素质，能够熟练操作设备，当遇到紧急情况时能够冷静分析，从容应对。43 6结论与展望6.1结论通过查找历年来沥青路面病害问题的资料和实地调研，发现我国沥青路面病害主要为裂缝、车辙、坑槽，其不仅出现的频率上要远远超过其他道路病害问题，同时在道路使用寿命、行车安全方面都有很大影响。现阶段如何对这三类道路病害问题进行预防、治理，是我国公路管理部门应当面临的主要问题。本文在研究过程中根据对当前几种较为常规的裂缝治理方法进行分析研究，得出其裂缝治理的特点以及适用性。比如高速公路在出现裂缝、坑槽、车辙病害时就需要进行对这些道路病害进行修复，同时应当在道路基层尚未被破坏之前对道路进行养护。而不同地区的高速公路有着不同的病害威胁，因为成因和可能引发的后果也不尽相同，其修复和养护的对策自然也不同。本文针对沈哈高速铁岭段项目，根据其沥青公路的使用状况来评价拟修复的项目。对项目中的路面结构承载力进行计算和实用性比较，选出最佳的修复方案，同时对辽宁省高速公路的养护工作提出一些建议。6.2展望我国国内在高速对沥青路面病害问题进行治理时应当学习国外先进技术，提高对预防性养护技术的重视程度，我国公路管理部门应当加强对高速公路养护的重视度。对于不同地区或者路段的高速公路病害问题应当深入分析其变化产生原因，并以此为基础制定针对性的修复和养护措施，尽可能的节省成本，延长路面使用寿命。对于病害处理方面，应当注意病害形成的原因，对于病害应当进行深入分析，考虑到同一种病害可能有诸多种成因，因此在对高速道路病害进行治理时应当根据不同的病害原因使用不同的养护措施，以此实现高速道路病害处理的最优化决策。44 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致谢时光如梭，转瞬即逝，弹指间我的硕士研究生求学生涯即将结束。三年多的学习让大连理工在我内心深处留下了深刻的印记。三年的积累可以帮我看清今后发展的方向，我要选好航程为下一个崭新的目标扬帆起航！回想三年前，我怀着一颗激情与憧憬之心，从大连交通大学考入大连理工，大连理工大学厚重的文化底蕴、以及学科知识的渊源与深奥，无不让我感到新奇和迷恋。在潘宝峰教授悉心指导下，我不仅积攒了受丰富的专业知识，奠定了一定的学术基础，而且学会了理论与实践的结合。老师精深的专业知识，缜密的解惑态度，端正的授业作风，令我由衷的钦佩，从他的身上让我对中国学者的概念有了新的领会。也看到了实现伟大民族复兴中国梦的希望与责任。即将完成研究生学业之际，驻足母校门前，远眺蓝天大地，责任和勇气油然而生，新的征途就在脚下，怀揣一颗感恩之心，不忘初心，不论前方多么荆棘坎坷，我将从容面对，勇往直前。最后希望大连理工大学越来越好！希望每一位学长，学弟，走出校门为母校争光添彩！49 ＾辽宁省高速公路彻青路面病害诊断及养护研究大连理工大学学位论文独创性声明：所呈交的学位论文作者郑重声明，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：Ｈ姊争私癃械麵蛾杨栌举）－作者签名：晳０＾日期：年Ａ月丨日丨—？’＾ｉｒ 大连理工大学专业学位硕士学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书＇本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文题目：雄有黏祕鱗祕祕瑪作者签名．＿：＾Ｉ食日期年＆月（日导师签名．日期：Ｊｋ年１月日ｉ＾ｉｔ５０