我国现行行业标准《公路养护技术规范》规定,沥青路面养护质量评定等级分为优、良、中、次、差等5个等级,在维修养护对策选择时根据路面结构强度状况指数PSSI、路面损坏状况指数PCI、路面行驶质量指数RQI、路面抗滑性能指数SRI、路面车辙状况指数RDI的分级以及养护资金、公路等级等选择进行日常养护、小修、中修和大修改建。受车辆荷载、气候、降雨等外部因素的影响,不同区域的路面性能衰变具有不同的特点,如当交通量主要以小汽车为主时,路面主要损坏形式为影响路面使用功能的表面特性衰减而非结构性损坏;但对于载重车较多公路,路面破坏主要由结构强度不足导致。分析不同区域养护行为的触发条件有助于针对地域特点开展针对性的路面设计,确定日常养护重点中国沥青网sinoasphalt.com。
本文以深圳地区高速公路沥青路面为对象,研究影响深圳地区沥青路面养护行为发生的主要指标,分别对预防性养护和中修养护行为发生的触发条件进行分析。
分析方法
本文选择了深圳地区不同建设通车年份的4条高速公路进行调查。
由于本文分析的养护行为主要为预防性养护和中修,因此在指标选取时未考虑结构强度指标PSSI,同时针对半刚性基层沥青路面的典型病害形式和区域病害特征,增加裂缝率指标。分析时以2012年~2014年度沥青路面的PCI,RQI,RDI、SRI和裂缝率指标为养护行为发生的触发变量,养护行为发生计为1,不发生计为0,采用统计学相关分析法进行上述指标与路面养护行为的相关系数计算,从而确定路面各性能指标与养护行为发生的相关性,通过数理统计进行主要触发因素的分布检验,进而确定相关置信区间。
预防性养护行为分析
触发因素分析
利用盐坝高速公路路面2012年度和南光高速公路2014年度不同路段沥青路面PCI,RQI,RDI、SRI及裂缝率等5个指标与路面预防性养护行为发生情况进行相关分析,分析上述指标在不同水平条件下,路面预防性养护行为发生情况,由于篇幅所限,统计详表略。
采用软件对2012年度盐坝高速公路、2014年度南光高速公路路面预防性养护行为发生与路面PCI、RQI、RDI、SRI及裂缝率等指标的相关系数矩阵R进行分析,计算二者的算术平均值可以看出:
(1)预防性养护行为的发生与n值相关性最大,与y值相关性最小,z、m的影响相当;(2)对预防性养护行为影响的大小排序为:裂缝率>PCI>SRI\RDI>RQI。
触发区间分析
(1)正态分布检验。采用触发盐坝高速和南光高速预防性养护行为的统计数据,利用SPSS统计分析软件中“单样本K-S检验”进行正态分布检验。K-S检验中,P值大于0.05表示该组数据呈近似正态分布。数据可知,触发预防性养护行为和未触发预防性养护行为的数据P值均大于0.05,统计数据呈现正态分布规律。
(2)预防性养护行为触发区间。通过计算触发养护行为与否时x、y、z、m、n的平均值并考虑95%可靠度,可以分别得到触发值与未触发值的置信区间。计算触发值与未触发值的相对比例,综合预防性养护行为影响因素排序,以差异最大的指标群作为触发预防性养护行为的关键指标。
对以上结果分析如下。
(1)当预防性养护行为的触发值与非触发值平均值较为接近或者触发值高于非触发值时,无法有效区分是否触发养护行为,说明在实施预防性养护时该因素不起关键影响作用,因此y、m不作为触发指标。
(2)触发养护行为时,PCI平均值为95.2。通过本课题对项目所在区域路面破损的统计,裂缝类病害约占路面破损的90%,由此反算PCI为95.2时的裂缝间距约240.1m,考虑到此时高速公路路面使用状况较好,实施预防性养护将会导致较高的成本和较低的收益,因此x值也不作为触发指标。
(3)n值可以有效区分是否发生预防性养护行为,为便于工程应用,取(85m/km,200m/km)作为n值的触发区间。
(4)对于z值,考虑95%的可靠度时,触发预防性养护行为的置信区间为(86.4,89.8),对应的车辙深度约(5.1mm,6.8mm)。车辙深度5.0mm处于规范要求RDI的“优”和“良”的临界点附近,也就是说实际工程中当RDI低于90即可以考虑实施预防性养护措施。为便于工程应用,将z值触发预防性养护行为的触发区间微调为(5.0mm,7.0mm)。
综上,触发预防性养护行为的关键因素有2个,分别是裂缝率和车辙深度,对应的触发区间分别为(85m/km,200m/km)和(5.0mm,7.0mm)。
中修养护行为分析
触发因素分析
采用相同的方法。可以看出:(1)中修养护行为的发生与z值相关性最大,x值次之,m值影响较小,y值的影响出现一定的变化;(2)相比预防性养护,车辙和PCI对中修养护行为影响更为显著;(3)路面抗滑性能和行驶质量对于预防性养护和中修养护行为的发生影响均不明显。
触发区间分析
对中修行为的触发值分析如下。
(1)当养护行为的触发值与非触发值平均值较为接近或者触发值高于非触发值时,无法有效区分是否触发养护行为,说明在实施中修养护时该因素不起关键影响作用,因此m值不作为触发指标。
(2)对于z值,考虑95%的可靠度时,触发中修养护行为的置信区间为(83.6,84.9),对应的车辙深度约(7.6mm,8.2mm)。虽然车辙深度未发展至10mm,但z值与中修行为的相关性最大,在实际工程中已经触发了中修工程的发生。考虑一般条件下车辙深度对行车安全的影响,z值触发中修养护行为的触发区间适当增加,可调整为(8mm,10mm)。
(3)对于x值,触发与非触发中修养护行为的区分较大,且相关性排序较为靠前。考虑95%可靠度时,触发养护行为的置信区间为(81.7,84.8)。中修养护行为的触发区间可设定为(82.0,85.0)。
(4)n值对于中修养护行为发生的影响排序较预防性养护有所下降,且其置信区间与触发预防性养护的区间有较高的一致性,可以认为n值对中修养护行为的发生属于必要条件而非充分条件,不作为触发中修的关键因素进行考虑。
(5)在上节的分析中,y值的影响程度在不同路段出现了一定程度的波动,触发中修养护行为的置信区间换算为IRI分别为(2.4m/km,2.8m/km)。按照《公路技术状况评定标准》规定RQI为“优”和“良”对应的最低数值分别为2.3m/km和3.5m/km,此时路面状况良好,可以以日常养护为主。从统计结果来看,中修养护时平整度处于优、良的水平,因此可以认为y值不是触发中修养护行为的关键因素。
综上,触发中修养护行为的关键因素有2个,分别是车辙深度和PCI,对应的触发区间分别为(8mm,10mm)和(82,85)。
结语
通过对调查路段养护行为的分析,对于深圳地区高速公路沥青路面养护行为触发条件研究结论如下:
(1)预防性养护行为的发生与裂缝率相关性最大,中修养护行为的发生与车辙病害相关性最大;(2)路面抗滑性能和行驶质量对于预防性养护和中修养护行为的发生影响均不明显;(3)对预防性养护行为影响的大小排序为,裂缝率>PCI>SRI\RDI>RQI;(4)触发预防性养护行为的关键因素有2个,分别是裂缝率和车辙深度,对应的触发区间分别为(85m/km,200m/km)和(5.0mm,7.0mm);(5)触发中修养护行为的关键因素有2个,分别是车辙深度和PCI,对应的触发区间分别为(8mm,10mm)和(82,85)。