《沥青混凝土路面病害及防治技术研究》第四章.docx
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《沥青混凝土路面病害及防治技术研究》第四章
4沥青混凝土路面养护规范、评定指标和管理体制研究
我国高速公路随着近十几年来的建设，里程日益增长，但由于高速公路交通量迅速增大、汽车轴载增重、交通渠化和行车速度高等原因，先期修建的高速公路相继出现了不同程度的路面破损，许多路面急需养护维修。
由于高速公路自身的交通特点，其路面使用性能的特点和发展变化规律呈现出不同于一般公路的特征。
针对其特征进行路面养护方面的研究也显得日益重要。
我国目前尚无专门针对高速公路路面养护的路面性能综合评价指标。
我国现行的《公路养护技术规范》（JTJ073-96）从平整度、破损、强度和抗滑四个方面评价路面的使用性能状况。
同时提出以一个综合评价指标PQI对路面质量作总体评价。
综合评价指标PQI是行驶质量指数RQI、路面状况指数PCI、路面强度系SSI值BPN值的加权之和，其中PCI部11种破损类型，未能突出和反映高速公路路面的破损特点；其次，路况综合评价指标PQI仅限于路面质量的总体评价，与养护费用关系模糊不清，进而与路面养护对策相分离，给路面养护管理、养护资金的优先安排带来了困难。
高速公路沥青混凝土路面养护的目的是：
“经常保护公路公共设施的完好状态，及时恢复损坏部分，保障行车安全、舒适、畅通”。
通过研究分析我省高速公路沥青混凝土路面养护现状，分析路面病害的类型和原因，提出养护评价指标和维修对策，发展现代化沥青混凝土路面的养护技术。
养护工作一般分为两种：
预防性养护和修复性养护。
预防性养护工作旨在保护路面并减小路面质量下降速度，修复性养护工作旨在修复特定的路面破坏或损坏区域。
及时的预防性养护能延缓在交通与环境施加的荷载作用下路面损坏的时间。
延迟养护与延期养护增加了缺陷数量、增大了严重程度，以致在改建时修补费用增加。
不断地推迟养护与完善修复措施，缩短罩面与改建之间的时间间隔，因而显著增加路面寿命周期费用。
随着社会主义市场经济的发展，维修养护的模式一直在不断更新改进，维修养护工作的管理重点也随之改变。
由于生产力的发展，社会的分工也越来越细。
以下本文将从沥青混凝土路面维持基本工作性能的要求出发，进而提出沥青混凝土路面日常养护的目的，并深入探讨高速公路沥青混凝土路面的养护规范、评定指标和管理体制。
4.1沥青混凝土路面的基本工作性能以及其对路面日常养护的基本要求
路面由于直接承受车辆作用和大气因素的影响，为保证公路畅通，高速行驶和安全舒适，在日常维护工作中，必须使沥青混凝土路面的工作性能满足规定的技术要求，其要求主要有以下几个方面：
（1）高温稳定性
沥青混凝土路面的强度和刚度随温度升高而降低。
为了保证路面在高温季节行车荷载的反复作用下，不致于产生诸如波浪、车辙、泛油等病害，沥青混凝土路面应具有良好的高温稳定性，即在高温时具有足够的强度和刚度。
故，在路面日常维护工作中应注重保持沥青混凝土路面在高温状态下工作的稳定性。
（2）低温抗裂性能
沥青混凝土路面裂缝的产生主要是由于温度降低导致路面面层收缩、拉裂，而裂缝的出现是路面损害急剧增加的开始。
故，在路面日常维护的工作中应着重注意防止路面裂缝的产生。
（3）耐久性能
沥青混凝土路面应具有抵抗温度、阳光、空气、水等各种大气因素作用的能力，即沥青混凝土路面的性质不致很快恶化，失去粘性，性质变脆。
由此，在日常维护工作中需要延缓路面沥青的老化。
（4）抗滑能力
沥青混凝土路面应具有足够的抗滑能力以保证在最不利的情况下（当路面潮湿时）车辆能够高速、稳定行驶。
故，在路面日常维护的工作中应注意保持路面的抗滑能力。
（5）防渗能力
沥青混凝土路面必须具有较高的抗渗能力，以防止沥青混凝土路面水害发生。
故，在路面日常维护的工作中应注意防止水渗入路面。
4.2我国公路日常养护工作面临的问题及现状
由于我国公路建设尤其是高速公路建设起步晚，发展快，设计、施工技术革新频繁，施工质量及质检技术不断进步，所以在公路建设、养护、维修等工作过程中暴露了诸多问题，其现况主要可以归纳为以下几点：
（1）高速公路通车里程增加迅速
自1984年我国正式批准修建高速公路以来，我国高速公路建设发展迅速。
前为止，高速公路通车总里程达2万多公里，并保持着快速增长的势头。
（2）公路运输比重的增大
公路运输凭借机动灵活、门到门、快速便捷的优势，在运输方式中显出较强争力。
我国大部分省区高速公路交通量以每年8%一10%增长率递增，特别是重型交通的增长非常迅速。
（3）沥青混凝土路面的破损加剧
随着高速公路通车里程的增加，早期修建的高速公路使用年限也在增加甚至接近使用年限的极限，高速公路的养护维修显得越来越重要高速公路沥青混凝土路面的早期破坏路面使用功能的急速衰减，实际使用年限的降低等问题的出现，对高速公路养护技术提出了新的要求，迫切需要研究制定适合高速公路的养护规范和技术对策，从而科学地指导养护工作。
（4）近年公路养护维修费用大大增加
高速公路养护维修的费用在近几年呈几何级数增长，主要是：
对路面养护维修的重视，从以前的小修小补到现在的大中修，养护维修的力度和标准加大；部分地区重型车超载严重，对路面的破坏作用呈现出重复上升的趋势，进而给维修工作带来不必要的重复浪费。
（5）预防性养护措施得到重视
由于部分省份高速公路建设较早，前几年大多进行修复性维修，缺乏预防性养护，现在我国高速公路养护上开始重视预防性养护，并安排在大修前进行一次罩面中修，提高路面使用功能。
（6）现行养护规范的缺陷
规范规定的路面综合评价指标的计算比较简单，并采用直接赋值，缺乏灵活性，不能充分反映各地沥青混凝土路面的实际状况，缺乏一定的科学性。
4.3国内外有关沥青混凝土路面养护技术的研究及规范
当前，世界发达国家如美国、法国、德国等国家发现采取一系列低成本的预防性养护措施可以延长路面使用寿命，保持或改善路面使用性能，从而达到节省路面寿命周期养护费用的目的。
例如，美国于20世纪90年代初期提出的预防性养护概念，是有别于正常性养护等传统习惯的道路养护概念。
预防性养护技术在国外得到了广泛应用，其在延缓路面使用性能恶化速率、延长其使用寿命和节约寿命周期费用等方面具有重要作用。
预防性养护作为一项非常重要的工作，已经引起我国高速公路管理部门的高度重视，也必将成为我国高速公路路面养护管理的发展方向。
在我国，预防性养护的研究还处在尝试阶段，其专门技术方面的研究也基本处于起步阶段。
目前还没有提出相应的高速公路沥青混凝土路面早期性能评价内容，也没有针对各种路面状态的预防性养护对策，这导致预防性养护不能有效实施，预防性养护工作没有针对性和可操作性。
以下本文将从研究国内外公路沥青混凝土路面养护技术规范出发，比较两者差别优劣，提出针对性的改进。
4.3.1国内有关沥青混凝土路面养护技术部分规范
我国现行的《公路沥青混凝土路面养护技术规范》规定：
路面综合评价采用PQI作为评价指标是对路面使用性能（包括PCI、RQI、SSI、SFC在内）加权平均后的综合评价，反应了路面在使用和养护过程中的总体情况。
PCI、RQI、SSI、SFC的权重可能因公路等级、环境、交通量等因素的差异而不同。
对沥青混凝土路面养护对策的选择除了考虑公路等级、交通量以外，主要是依据各单项路况指标的评价结果。
根据公路等级和分项路况的评价结果，对路面破损状况与强度、路面的平整度、路面抗滑性等指标分别制定相应的对策。
路面的综合评价指标（PQI）：
路面的综合评价采用PQI作为评价指标，PQI用分项指标加权计算得出。
PQI的数值范围为O-100。
其值越大，路况越好。
式中：
P1、P2、P3、P4为相应指标的权重，按PCI、RQI、SSI、SFC（或BPN）的重要性确定。
建议值见表，PCI、RQI、SSI、SFC的赋值见表。
表4-1P1、P2、P3、P4权重建议值
取值
权重
建议值
高速公路、一级公路
二级公路
二级以下公路
P1
0.25
0.3
0.35
P2
0.35
0.25
0.2
P3
0.1
0.25
0.35
P4
0.3
0.2
0.1
表4-2PCI、RQI、SSI、SFC的赋值
等级
权值
PCIRQISSISFC（或BPN）评定结果
优
良
中
次
差
相应指标的赋值
92
80
65
50
30
表4-3路面综合评价标准
等级
评价指标
优
良
中
次
差
路面综合评价指标PQI
>85
85-70
70-55
55-40
<40
4.3.2国外有关沥青混凝土路面养护技术部分规范
1996年出版的美国AASHTO《路面设计指南》所推荐的可靠度水平表和为国内学者所推荐的水泥混凝土路面可靠度水平见下表4-4：
表4-4可靠度水平表
道路功能等级
城市
非城市
州际及其它高速公路
85-99.9
80-99.9
其它主要干道
80-99
75-95
集散道路
80-95
75-95
地方道路
50-80
50-80
AASHTO设计方法采用现时服务能力指数（PSI）作为衡量路面使用性能的指标，其值可通过对路面的使用性能进行客观量测和主观评价相结合的方法确定。
AASHTO试验路建立的关系式为：
PSI=5.03-1.91109（l+SV）-l.38RD2-0.01C+P
式中，PSI一现有耐用性指数
SV-坡度变化，用CHLOE断面仪在6英寸轮距上量测的坡度变化
RD-平均车辙深度（英寸）
C-路面表面裂缝长度（英尺/1000平方英尺；路面表面）
P-面表面修补面积（英尺/l000平方英尺；路面表面）
国际上对行驶质量的评价可以采用5分或10分评分制。
评分小组的成员应能覆盖对行驶舒适性有不同反应的各类人员；所选择的评分路段，其平整度和路面类型应能覆盖可能遇到的范围和情况；评分时所乘坐的车辆，应选择其振动特性有代表性的试验车。
养护决策选择标准如下表4-5：
表4-5养护决策选择标准表
PSI
0123养护对策
大修补强
中修罩面
小修
不采取养护对策
国外对高速公路路面养护工作的研究已进行了几十年，取得了显著的成果，在路面结构、沥青材料、粗细集料以及新材料、新技术、新工艺等方面的研究应用上积累了成熟的经验。
4.4我国高速公路沥青混凝土路面养护概况
4.4.1高速公路路面使用性能调查与分析
路况调查和评价的目的是为管理部门编制公路养护年度计划和维修对策提供依据，同时，为确定日常养护和维修工作内容也应进行路况调查和评价。
路面调查主要包括路面破损状况、路面结构强度、路面平整度、路面抗滑能力等四项内容。
路面现有使用质量评价的内容包括：
路面破损状况、行驶质量、强度及抗滑性能。
我国东北地区高速公路建设比较早，路面病害类型比较全面，且路况调查资料齐全，故路面病害类型和原因分析、维修对策多在此基础上完成。
4.4.2我国高速公路沥青混凝土路面主要病害类型
本文在第二章中，集中介绍了我国沥青混凝土路面的病害类型及产生原因。
沥青路面损坏所表现出的形态和特征是多种多样的，这是因为促使路面出现损坏的原因是多方面的。
有车载因素，如：
超载、重复加载和水平荷载等；有环境因素，如：
温度、湿度变化和冰冻作用等；有设计、施工、材料和养护管理等因素。
同一种原因可以引起不同程度的损坏，而同一种损坏形态可以由不同因素所造成。
根据我省高速公路沥青路面损坏的形态、特征和因素，可将路面的损坏形式分为裂缝、变形、松散、和其他类型共四大类，细分为十多种主要损坏类型。
我国沥青混凝土路面病害类型主要有裂缝（横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝），变形（车辙、波浪搓板、沉陷、隆起），松散（松散、路面磨光、剥落、坑槽），和其他（水破坏、泛油）等类型。
其中，裂缝是最主要的破坏类型，尤其是反射裂缝。
而车辙是沥青混凝土路面不同于其他类型路面的显著特点。
4.4.3我国高速公路沥青混凝土路面养护概况
沥青混凝土路面分日常养护和病害维修。
规范规定：
对高速公路沥青混凝土路面应进行经常性和预防性的日常养护，以保证路面处于良好的技术状态。
养护采用人工和机械相结合的方式，主要内容包括巡视和检查、保洁、排水、绿化、简单病害处理和除雪防滑等工作。
沥青混凝土路面病害维修应针对病害类型分析其产生的原因，并根据路面结构类型、设计使用年限、维修季节、气温等实际情况，采取相应维修措施。
维修队伍必须是专业化施工企业，通过招投标的方式选择，采用现代化机械作业，所用的沥青混合料集中厂拌。
目前，我国大部分地区省高速公路路面养护，仍采用传统的养护管理模式，一般是依靠对路面状况的定性观察并通过工程师们的个人经验，确定哪些路段需要进行养护，以及采取哪一种技术措施。
这种传统的养护技术决策，在实施过程中常常由于经验限制和缺乏对路面破损程度的定量把握，不可避免的会因为工程师之间实际经验的不同，造成判断结果的差异，使路面养护方案不尽合理，并由此造成养护资金浪费、路面超期服务，以及路面使用性能迅速下降。
同时，由于技术、资金等多方面原因，往往还存在着沥青混凝土路面病害处治方法单一，过多依靠传统经验，缺乏科学性决策的问题。
高速公路路面养护维修时沥青混凝土路面评价主要根据路面病害和经验来确定，人为因素较大，缺乏一定的科学性，虽然规范中对路面评价指标做了一些规定，但是比较简单固定，与实际状况还有差距，不能完全反映出路面的实际状态，有待进一步研究和完善。
4.5我国高速公路沥青路面养护评价指标
4.5.1我国现行路面养护评价指标中的一般规定
我国现行路面养护评价指标中的一般规定如下：
（1）路况调查与评价的目的是为公路管理部门编制公路养护年度计划和维修对策提供依据，同时.为确定日常养护和维修工作内容也应进行路况调查和评价。
（2）应按照规定的调查频率对路面状况各项评价标准进行调查，采集路况数据。
通过路况数据评定路面状况并充实完善数据库。
（3）应对路面使用性能进行长期观测和调查.研究其变化规律，分析路面产生病害的原因，拟定处治方案。
（4）公路养护管理部门制定资金需求和资金分配计划、制定公路养护工作计划、确定大、中、小修及保养对策和方案决策时，宜使用路面管理系统，以提高养护工作和管理决策的科学性。
（5）路面调查内容与频率路面调查主要包括路面破损状况、路面结构强度、路面平整度、路面抗滑能力等四项内容。
（6）破损调查
路面破损的调查指标为综合破损率（DR）。
高速公路和一级公路路面破损数据调查，宜采用先进快速的调查方法。
其它等级公路可采用人工调查的方法。
（7）强度调查
路面强度的调查指标为路面弯沉值（IS）。
高速公路和一级公路路面弯沉值的调查，宜采用自动弯沉仪或落锤式弯沉仪进行调查，但应建立与贝克曼梁测定结果的对应关系。
（g）平整度调查
路面平整度的调查指标为国际平整度指数（IRI）。
路网的全面调查宜采用车载式检测设备快速检测；小范围的抽样调查可采用连续式平整度仪或三米直尺检测。
各种方法的测定结果应建立与国际平整度指数之间的对应关系。
（9）抗滑能力的调查
路面抗滑能力的调查指标为横向力系数（SFC）和摆值（BPN）。
调查设备可采用横向力测定车和摆式仪。
高速公路和一级公路，宜采用横向力系数测定车。
4.5.2路面使用品质的评价指标与评价方法
（1）路面现有使用质量评价的内容包括：
路面破损状况、行使质量、强度及抗滑性能。
各项评价内容所用的指标及其关系如图4-1所示。
图4-1评价指标关系图
（2）路面破损状况
路面破损状况的评价标准
根据路面破损情况，可将路面质量分为优、良、中、次、差五个等级。
评价标准应符合表4-6的规定。
表4-6路面破损状况评价标准
评价等级
评价指标
优
良
中
次
差
路面状况指数PCI
>85
70-85
55-70
40-55
<40
（3）路面强度
路面强度指数（SSI）
沥青路面强度采用强度指数作为评价指标。
路面强度指数（SSI）按下式计算
SSI=路面设计弯沉值/路段代表弯沉值
路段代表弯沉值可依据现行《公路沥青路面设计规范》（JTJ014）的有关规
定进行计算。
路面强度评价标准应符合表4-7的规定。
表4-7路面强度的评价标准
标准
优
良
中
次
差
公路等级
高速公路、一级公路
其他公路、等级公路
高速公路、一级公路
其他公路、等级公路
高速公路、一级公路
其他公路、等级公路
高速公路、一级公路
其他公路、等级公路
高速公路、一级公路
其他公路、等级公路
强度指数
SSI
≥1.0
≥0.83
﹤1.0-≥0.83
﹤0.83-≥0.66
﹤0.83-≥0.66
﹤0.66-≥0.5
﹤0.66-≥0.5
﹤0.5-≥0.3
﹤0.5
﹤0.3
4.6国外高速公路养护管理体制的探讨
4.6.1美国、日本高速公路的养护管理体制
目前，美国、日本两国的高速公路的养护管理体制基本相同，故可将两国进行综合比较。
美国联邦公路管理局（FHWA）是主管全美公路规划、建设、养护、运营以及汽车运输的职能部门。
美国的州际与国际高速公路网由联邦各州公路局负责规划、设计、施工，各州负责管理、养护，属地方分权的管理体制。
养护队伍按地理区域划分，由各种技术人员以及各种大、中、小型相结合的成套机械设备组成，属技术密集型组织，对所有养护工程采取发包或自营等方式进行，除常规养护外还兼管计划、技术、财务，负责承包工程成本效益的分析等。
养护工程采取资本运营方式进行。
由于美国各州的公路养护工程按照资本运营方式进行，并建立了专业的、集约化的养护公司，一直就较为注重科学技术在高速公路养护管理中的应用及现代化机械设备的配套操作，并建立了相应的养护资金与公路质量相联系的目标管理体制。
日本高速公路资产属建设省所有，高速公路管理工作由道路公团直接参与，公团下设若干管理局，管理局下设管理事务所和营业所。
管理局主要制定维修计划，并负责道路设施的检修、公路养护、交通管理和收费等。
管理事务所负责道路的小修保养、收费、路政等管理，其中许多生产业务（如绿化、养护等）均由各公司承包，事务所负责管理和监督。
总体上日本与美国养护管理体制多为管理机构（政府部门或经营投资商组建）负责高速公路养护的日常管理工作，起宏观决策作用。
具体的养护作业交由专业化、社会化的养护公司承担。
由于管理机构人员编制少，主要发挥社会咨询顾问企业在养护管理中的作用，从事道路检测、评价及道路使用性能预测和道路养护方案及养护内容设计等许多具体技术工作。
4.6.2西班牙高速公路的养护管理体制
西班牙的全国公路网以首都马德里为中心向四周辐射，全国公路通车总里程为16.35万km，其中国道为2.41万km，占总里程的14.74%；大区道路为7.08万km，占总里程的43.30%；省及以下道路为6.86万km，占总里程的41.96%。
西班牙目前共拥有高速公路9049km，其中收费高速公路为2202km，非收费高速公路为6847km，西班牙的公路经营企业通常的做法是将公路养护75%以上的绝大部分任务通过市场的方式来运作，通过采取社会招投标的方式委托给社会上专门的养护公司来完成，公路经营企业本身并不直接进行公路养护工作，不单独设置专门的养护机构，也没有相应的人员和设备，这样就减少了不必要的人员、设备的重复开支，可最有效地利用有限的养护资金。
4.6.3瑞典高速公路的养护管理体制
瑞典国家公路由瑞典国家公路局（SwedishNationalRoadAdministration，简称SNRA）负责建设和养护。
SNRA成立于1841年，原为瑞典皇家公路局，当时其主要职责为公路的规划与建设，1944年后，公路的养护也归公路局负责，SNRA现共有职工6400人，其中总部约有600人。
瑞典实行养护管理体制改革和养护的市场化。
其公路养护的市场化表现在成立养护公司和实行养护招投标，1992年机构改革后，国家公路局下属的养护基地通过重组，组建养护公司Produktion，归国家公路局负责，性质上属国有公司，随着市场的成熟，国家公路局计划在近期内将其彻底与公路局分离，完全推向市场。
目前瑞典养护市场主要有四大养护公司，分别为：
Produktion、NCC、NAA、PEAB，其中NCC是一家跨国公司，PEAB是一家私人公司。
瑞典养护招投标工作由各地区公路局进行，总部派人指导。
招投标分常规养护招投标、阶段性养护招投标。
常规养护一般实行5a合同制，如3加2或4加1，也就是说，先与承包人签订3a或4a合同，然后再根据承包人的情况、条件变化、工作业绩进行综合评定，以决定是否续签合同或更换承包人。
需要注意的是，瑞典国家公路局认为，不能花太多的时间和精力去监督承包商，因而养护工程并不实行监理工程师制度，虽然地区公路局会派人进行抽查，但养护工程质量保证主要依靠承包人的质保体系和社会举报制度。
4.6.4英国高速公路的养护管理体制
作为世界上公路最发达的国家之一，英国有着四通八达的交通网络，英国的公路养护，根据公路等级和功能的不同，分别由国家运输部和地方政府负责。
运输部主要负责高速公路、干线公路和主要公路的养护，而其他公路则由地方政府负责养护。
公路养护资金分别由中央和地方政府的财政预算支出。
英国干线公路的养护实行三级管理体制，由运输部的公路管理养护局统一负责。
运输部根据全国干线公路的分别，将全国的干线公路网划分为9个区，每个区设立一个直属于运输部的区公路局，负责本区的公路养护管理。
区公路局又通过签订合同协议书的形式，将干线公路分段委托给所经县、郡、市的当地政府作为其养护代理，负责各辖区内干线公路的养护管理，这样的地方养护代理，全国共有86个。
此外，有4个区公路局，对本区内部分干线公路，通过招标选择咨询公司作为其养护代理。
目前，咨询公司作为主要养护代理的有4家。
所以全国共有养护代理90个，作为养护代理的地方政府和咨询公司，直接负责干线公路的养护管理工作。
英国现行的三级公路养护管理体制中，各级管理机构的职责主要是进行公路养护的技术、财务和合同管理。
养护管理机构没有自己的施工队伍，所有养护工程的施工和专项路况检测工作，都是通过招标委托承包商或专门的技术公司来完成，为了简化招标工作和便于进行合同管理，运输部门编写了自己的公路施工和养护合同文件范本，招标和评标的具体工作由养护代理按照运输部规定的程序办理，养护代理在养护施工合同中处于业主的地位。
通常情况下，合同授予符合标书要求并且报价最低的投标人。
4.6.5研究国外高速公路的养护管理体制后的思考
由于各个国家的国情不同，经济发展水平不同，因此就决定了我们不能简单地照搬国外的做法。
但无疑，“它山之石，可以攻玉”，国外高速公路养护管理方面所取得的成功经验，可以为我国高速公路养护管理体制改革提供有益的借鉴。
根据以上分析论证，我们可以看出，高速公路养护管理实行市场化运行模式，可以极大地提高生产效率，在确保高速公路养护质量的同时，降低高速公路的养护成本。
这种市场化的高速公路养护模式给我国的高速公路养护带来了一定的启示——走市场化养护的道路，同时该模式的具体操作对于我国的高速公路养护也具有重要的借鉴意义。
高速公路养护市场化的优点：
有利于提高养护质量和工作效率，充分发挥职工的积极性；有利于强化行业管理职能，节省资金；有利于拓宽融资渠道，体现高速公路的商品属性，促进高速公路的滚动发展；能够改变传统的养护作业方式，逐步走向机械化养护作业和养护科学化；能使管、养工作同时得到加强，有利于建立有效的监督制约机制，提高养护企
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