J10路面狀況的調(diào)查和評(píng)定

1、第 十 章路面狀況的調(diào)查和評(píng)定Study And Evaluation of Pavement Data1 本章主要介紹已有路面使用狀況的調(diào)查和評(píng)定，包括調(diào)查和評(píng)定的指標(biāo)、測(cè)定儀器、方法等，并簡(jiǎn)要介紹路面管理系統(tǒng)的基本概念。10.1 概 述 一、路面的使用性能：包括功能、安全和結(jié)構(gòu)三方面。功能方面的使用性能：指路面為用戶提供方便和舒適的程度，其中最 主要的是行使舒適性或行使質(zhì)量。安全方面的使用性能：指路面表面的抗滑能力。結(jié)構(gòu)方面的使用性能：指路面損壞狀況和結(jié)構(gòu)承載能力。 功能和安全方面的使用性能為道路用戶所最關(guān)心，而道路管理部門(mén)則更關(guān)心結(jié)構(gòu)方面的使用性能。 二、路面的服務(wù)能力：指路面所提供的舒

2、適程度或行使質(zhì)量。 可組織一個(gè)由各方面人員組成的評(píng)分小組，如設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)、施工、材料供應(yīng)、科研和管理人員、司機(jī)、乘客和汽車(chē)制造廠等，乘車(chē)以一定速度在選定的調(diào)查路段上行駛，每人根據(jù)自己的意見(jiàn)對(duì)該路面目前的服務(wù)能力以計(jì)分形式進(jìn)行打分。得到一個(gè)平均分?jǐn)?shù)，稱(chēng)作服務(wù)能力評(píng)級(jí)。簡(jiǎn)稱(chēng)PSR。2 在實(shí)際工作中，不可能總是由一個(gè)評(píng)分小組來(lái)評(píng)定路面的PSR，通常通過(guò)量測(cè)路況的某些物理特性，如平整度、裂縫、車(chē)轍等，并考慮主觀評(píng)分得到的PSR進(jìn)行回歸分析，建立回歸方程。如美國(guó)AASHO試驗(yàn)魯把這種由主客觀相結(jié)合方法得到的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)稱(chēng)作現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力指數(shù)PSI。得到的回歸方程為：我國(guó)北京地區(qū)建立的瀝青路面行使質(zhì)量評(píng)價(jià)關(guān)系

3、式為：RQI=6.76-0.46IRIRQI為行使質(zhì)量指數(shù)，5分制；IRI為國(guó)際平整度（m/km）。當(dāng)RQI2.9時(shí)認(rèn)為行駛質(zhì)量完全可接受,當(dāng)RQI2.2時(shí)認(rèn)為不可接受。310.2 路面行使質(zhì)量的評(píng)定 一、平整度測(cè)定 平整度可定義為路表面對(duì)于真正平面的豎向偏差。這種偏差反映了路表面的縱向起伏變形，影響車(chē)輛的動(dòng)力特性、行駛質(zhì)量和路面所受的動(dòng)荷載。 路表面的縱向變形具有不同的形式。有長(zhǎng)波長(zhǎng)和低頻率的起伏變形（路面體系內(nèi)較深層材料的塑性變形引起）；短波長(zhǎng)和高頻率的不平整現(xiàn)象（路表面水平力作用引起面層材料推移造成）；兩種形式都有的是由于施工原因引起。 每段路面的平整度都帶有隨機(jī)性，包括各種波長(zhǎng)和頻率的

4、變形。因而，理想的平整度儀是可以同時(shí)測(cè)定所有這些變形的全功能儀器。目前各國(guó)采用的平整度儀種類(lèi)很多，可劃歸為兩大類(lèi)：1、斷面類(lèi)儀器：GMR斷面儀、APL慣性斷面儀、非接觸式斷面儀、水準(zhǔn)儀、普通3m直尺。2、反應(yīng)類(lèi)儀器：各種道路平整度儀和顛簸累積儀。4二、平整度的表征： 表征路面平整度的指標(biāo)有多種，如：豎向加速度的均方根、評(píng)價(jià)絕對(duì)豎向加速度、坡度方差、直尺與路面間隙的標(biāo)準(zhǔn)差、顛簸累積計(jì)數(shù)RN以及PSR等。但它們?cè)诒碚髀访嫫秸群褪褂蒙隙加幸欢ǖ木窒扌浴?1982年提出了國(guó)際平整度指數(shù)（IRI）的概念，即通過(guò)數(shù)學(xué)模型模擬1/4汽車(chē)（即單輪）行駛在斷面上的動(dòng)態(tài)反應(yīng)，計(jì)算得行駛距離內(nèi)懸掛系的累積豎向位移

5、，其單位以平均坡度表示，即m/km或mm/km，IRI值可足夠精確地用斷面類(lèi)平整度測(cè)定方法求得。 國(guó)內(nèi)常采用3米直尺和3米八輪連續(xù)平整儀來(lái)評(píng)定路面平整度。各種路面的平整度標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)P235表10-2。10.3 路面抗滑性能的評(píng)定 路面抗滑能力反映了路面安全方面的使用性能?？赏ㄟ^(guò)滑溜事故的調(diào)查分析、路面外觀調(diào)查（如泛油）以及路面抗滑特性測(cè)定等途徑來(lái)評(píng)定。一般采用測(cè)定路表抗滑特性這一途徑。 路面的抗滑性能主要取決于路表的細(xì)構(gòu)造和粗構(gòu)造。細(xì)構(gòu)造指集料表面的構(gòu)造（粗糙程度）；粗構(gòu)造指面層表面外露集料逐漸形成的構(gòu)造或水泥混凝土表面拉毛、壓槽或刻槽形成的粗糙狀態(tài)。5常用輪胎與路表面間的摩阻系數(shù)fs來(lái)綜合表征路

6、表面的抗滑性能。即：一、表征路面抗滑性能的指標(biāo)：fs=Fs/P Fs為摩阻力；P為車(chē)輪重。有時(shí)也用路表構(gòu)造深度TD、石料磨光值PSV等間接指標(biāo)。二、路面摩阻系數(shù)的測(cè)定：有四種方法1、制動(dòng)距離法： 車(chē)輛完全制動(dòng)時(shí)，測(cè)定滑移車(chē)輛經(jīng)過(guò)兩點(diǎn)的速度v1和v2、距離x，利用功能原理，可得這段距離內(nèi)的平均摩阻系數(shù)f d :但這種方法測(cè)定時(shí)會(huì)影響路上交通和存在不安全的缺點(diǎn)。2、鎖輪拖車(chē)法： 測(cè)定在一定速度下完全制動(dòng)拖車(chē)所需的力Fb，并除以輪上的有效荷載P，可得到摩阻系數(shù)f b : f b = F b /P 拖車(chē)上安裝兩試驗(yàn)輪，輪胎的平面同行駛方向偏轉(zhuǎn)一角度（20）。拖車(chē)前進(jìn)時(shí)，試驗(yàn)輪隨之向前滑移，輪上便受到橫

7、向力FL。偏轉(zhuǎn)角不同，測(cè)得的橫向力不一樣，有一最大值。此橫向力同輪上有效荷載P 的比值稱(chēng)作橫向力系數(shù)f L（以百分?jǐn)?shù)計(jì)），它是路面縱橫向摩擦系數(shù)的綜合反映： f L =F L /P3、偏轉(zhuǎn)輪拖車(chē)法：4、擺式儀：6三、抗滑能力標(biāo)準(zhǔn)： 路面應(yīng)具有的抗滑能力，各國(guó)有不同的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)路面規(guī)范對(duì)各級(jí)道路提出了相應(yīng)抗滑標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)瀝青路面有：檢驗(yàn)?zāi)康墓返燃?jí)或路面類(lèi)型橫向力系數(shù)擺值BPN構(gòu)造深度TD（mm）竣工驗(yàn)收高速公路、一級(jí)公路54450.55養(yǎng)護(hù)質(zhì)量瀝青混凝土、瀝青碎石4037_養(yǎng)護(hù)質(zhì)量貫入式、瀝青表處3032_ 而水泥混凝土路面的抗滑以構(gòu)造（深度)為指標(biāo)，其竣工驗(yàn)收值對(duì)高速及一級(jí)公路，應(yīng)0.8mm，對(duì)

8、其他各級(jí)公路，應(yīng)0.6mm。10.4 路面損壞狀況的評(píng)定 一、路面損壞的類(lèi)型：分為四大類(lèi) 1、裂縫或斷裂類(lèi)：因裂縫或斷裂使路面結(jié)構(gòu)的整體性受到破壞；2、變形類(lèi)：路面結(jié)構(gòu)仍保持整體性，但形狀在各種因素作用下產(chǎn)生較大的變化；3、表面損壞類(lèi)：路面表面出現(xiàn)的局部缺陷，如材料分離散失、磨損等；4、接縫損壞類(lèi)：水泥混凝土面層的接縫及其鄰近范圍出現(xiàn)的局部損壞。7二、損壞狀況分級(jí)： 各種路面損壞都有一個(gè)產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，處于不同階段的損壞，對(duì)路面的使用性能有不同程度的影響。為了便于評(píng)價(jià)其影響程度，要對(duì)各種損壞按損壞的程度和密度大小劃分若干個(gè)等級(jí)。一般為23級(jí)，個(gè)別損壞類(lèi)型可不分級(jí)。 各種損壞出現(xiàn)

9、的范圍，通常用手工丈量，以長(zhǎng)度（延米）或面積（）計(jì)。量測(cè)得到的數(shù)值，除調(diào)查區(qū)段的長(zhǎng)度或面積，可得到損壞密度。以百分比計(jì)。 三、損壞狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)： 每一個(gè)路段可能出現(xiàn)各種不同類(lèi)型、不同嚴(yán)重程度和密度的損壞，需要有一個(gè)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)反映這三方面的狀況和影響，以便對(duì)各路段的損壞狀況進(jìn)行比較。 通常采用扣分法計(jì)算路面狀況指數(shù)PCI（=滿分-折扣分）。 C為初始評(píng)分?jǐn)?shù)，百分制時(shí)一般用100； i,j為相應(yīng)損壞類(lèi)型數(shù)（共n種）和嚴(yán)重程度等級(jí)數(shù)（共m級(jí)）； DP ijk 為i種損壞、j種程度和k密度的扣分值； F(t,d)為多種損壞的修正系數(shù)，是累計(jì)扣分值t和扣分次數(shù)d的函數(shù)； Wij為多種損壞類(lèi)型和嚴(yán)重

10、程度的權(quán)數(shù)。 810.5 路面結(jié)構(gòu)承載能力的評(píng)定 通過(guò)對(duì)路面結(jié)構(gòu)承載能力的評(píng)定，可以確定路面的剩余壽命，預(yù)估何時(shí)需進(jìn)行改建，并為加鋪層設(shè)計(jì)提供有用的信息。一、評(píng)定方法： 路面結(jié)構(gòu)承載能力的評(píng)定方法可分為破壞和無(wú)破壞兩類(lèi)。1、破壞類(lèi)評(píng)定法：從路面各結(jié)構(gòu)層內(nèi)鉆取試樣，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，確定各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)，估算出結(jié)構(gòu)承載能力。由于不可能在路面大量取樣，所得參數(shù)反映的路面情況有一定的局限性。2、無(wú)破壞類(lèi)評(píng)定法：一般通過(guò)路表彎沉測(cè)定來(lái)估算結(jié)構(gòu)承載能力。常用彎沉儀有：靜態(tài)彎沉儀、穩(wěn)態(tài)動(dòng)彎沉儀和脈沖或落錘彎沉儀。二、路面結(jié)構(gòu)承載能力的評(píng)定： 按P182-185方法將調(diào)查路段分為若干均勻路段，整理各路段的實(shí)測(cè)彎沉資

11、料，求得代表彎沉或計(jì)算彎沉。 利用設(shè)計(jì)彎沉同標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)的關(guān)系曲線，可大致估算相應(yīng)于代表性彎沉值的容許標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)N。同彎沉測(cè)定前路面實(shí)際承受的軸載作用次數(shù)n相比，可以判斷路面的剩余壽命。根據(jù)剩余壽命的長(zhǎng)短，可鑒別路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的潛在能力。910.6 路面管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路上行駛的車(chē)輛及荷載日趨增加，里面的損壞將更為迅速，若不及時(shí)對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和改建，路況將迅速下降。所以，如何科學(xué)地、有效地對(duì)現(xiàn)有道路網(wǎng)進(jìn)行管理，合理利用有限的資金和資源，使路面狀況保持在相應(yīng)的最佳水平上，這一問(wèn)題已成為道路管理部門(mén)急需解決的課題。依照系統(tǒng)工程觀點(diǎn)和運(yùn)籌學(xué)的方法建立各級(jí)路面管理系統(tǒng)，

12、是解決上述問(wèn)題的有效途徑。 一、路面管理和路面管理系統(tǒng) 路面管理：包含了同通過(guò)和維持路面有關(guān)的全部活動(dòng)。這些活動(dòng)包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、路況監(jiān)測(cè)和研究。是協(xié)調(diào)和控制同路面有關(guān)的全部活動(dòng)，其目的是使管理部門(mén)通過(guò)這一過(guò)程能有效地利用資金，提供并維持具有足夠服務(wù)水平的路面。 路面管理系統(tǒng)：則是通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)分析和運(yùn)籌學(xué)的方法，使路面管理過(guò)程系統(tǒng)化；它為管理部門(mén)的決策人提供工具和方法，幫助他們找到費(fèi)用-效率最佳方案，以提供和維持在一定時(shí)期內(nèi)具有足夠服務(wù)水平的路面。 路面管理系統(tǒng)的作用在于：改善所作決定的效果，并為決定的實(shí)施效果提供反饋，以便協(xié)調(diào)部門(mén)內(nèi)各單位的活動(dòng)，并保證其決定的一致性。10二、路面管

13、理系統(tǒng)的分級(jí)路面管理工作或管理系統(tǒng)一般劃分為兩級(jí)或兩個(gè)層次：網(wǎng)級(jí)和項(xiàng)目級(jí)。1、網(wǎng)級(jí)：網(wǎng)級(jí)管理系統(tǒng)通常包括一個(gè)地區(qū)，如省、市等的公路網(wǎng)或一大批工程項(xiàng)目2.項(xiàng)目級(jí)：項(xiàng)目級(jí)管理系統(tǒng)僅針對(duì)一個(gè)項(xiàng)目。三、路面管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成： 一個(gè)完整的路面管理系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成：數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)級(jí)管理系統(tǒng)和項(xiàng)目管理系統(tǒng)。1.數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)：通常包括以下四類(lèi)信息：1）設(shè)計(jì)和施工數(shù)據(jù)：交通資料、多了等級(jí)、幾何資料、路面厚度、所用材料及性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)、路基土性質(zhì)及試驗(yàn)結(jié)構(gòu)等。2）養(yǎng)護(hù)和改建數(shù)據(jù)：曾進(jìn)行過(guò)的養(yǎng)護(hù)和改建的類(lèi)型、實(shí)施的日期和費(fèi)用等。3）使用性能數(shù)據(jù):包括行駛至立（平整度或服務(wù)能力指數(shù)）、路面損壞、結(jié)構(gòu)承載能力和

14、安全（抗滑能力）四種。4）其他：環(huán)境（降水、溫度、冰凍）、材料單價(jià)等。112.網(wǎng)級(jí)管理系統(tǒng)：通常由下述幾部分組成：2）使用性能預(yù)估模型：建立處于某種震天的路面在采取某項(xiàng)養(yǎng)護(hù)或改建措施后路況的有關(guān)屬性隨時(shí)級(jí)或交通的變化關(guān)系。1）路況評(píng)價(jià)：對(duì)于通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集到的路況資料進(jìn)行評(píng)分或評(píng)級(jí)。3）使用性能標(biāo)準(zhǔn)和養(yǎng)護(hù)改建對(duì)策：根據(jù)使用要求、經(jīng)濟(jì)分析和經(jīng)濟(jì)條件，為公路網(wǎng)規(guī)定路面的使用性能標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)路面的使用性能不符合這一要求時(shí)，須采取養(yǎng)護(hù)或改建行動(dòng)，以恢復(fù)路況到可接受的狀態(tài)。4）費(fèi)用模型：通常包括建筑費(fèi)用、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用和用戶費(fèi)用。5）優(yōu)先次序或優(yōu)化：建立規(guī)律系統(tǒng)的目的是以最經(jīng)濟(jì)的代價(jià)提供最佳的路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)策。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以采用不同的優(yōu)化規(guī)劃和方法。四、建立路面管理系統(tǒng)的收益：1、可以應(yīng)用通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集