隨著四川省高等級公路建設的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的路面養(yǎng)護管理已不適于高等級公路路面。1989年四川省與世界銀行簽訂新建成渝高速公路貸款協(xié)議。世界銀行要求在修建成渝公路的同時，初步建成四川省的路面管理系統(tǒng)。1991年至1992年，四川省通過世界銀行引進了英國、美國、加拿大、巴西等國的路面管理技術，結合省情開始研究路面管理系統(tǒng)。1992年至1995年，又在學習交通部“干線公路瀝青路面管理系統(tǒng)(CPMS)”的基礎上，初步建成四川省瀝青路面管理系統(tǒng)，連續(xù)三年在大件公路管理處，成都、樂山、內(nèi)江、雅安、涼山、攀枝花、綿陽、遂寧、廣元、德陽、甘孜、瀘
州、阿壩等單位和市、地、州應用。??
1 四川省瀝青路面管理系統(tǒng)概況??
四川省瀝青路面管理系統(tǒng)采取項目級和路網(wǎng)級有機結合，決策分析模型以項目決策系統(tǒng)為主，重點放在年度養(yǎng)護計劃的制定和分析。同時根據(jù)相同的數(shù)據(jù)進行中、長期路面養(yǎng)護規(guī)劃的分析(路網(wǎng)級)，以便因應路況變化的可能趨勢考慮未來的養(yǎng)護策略。?
1.1 系統(tǒng)的組成?
1.1.1 編碼管理
對所轄路網(wǎng)內(nèi)與路面管理有關的相對穩(wěn)定數(shù)據(jù)進行建庫編碼管理。四川省瀝青路面系統(tǒng)有9類編碼，即路線編碼、政區(qū)編碼、管養(yǎng)單位界編碼、區(qū)間編碼、路段編碼、面層結構編碼、連接層結構編碼、基層結構編碼、底層結構編碼。為使國、省公路里程樁成為每條公路定位的準繩，將全省路網(wǎng)劃分為：路線、區(qū)間、路段。區(qū)間的劃分：以交通量突變處，縣界、地區(qū)界、管養(yǎng)單位界為劃分點。路段的劃分一般是等長度，除特殊情況外，以1km為一路段。路面的各種評價指標均以路段為基本單位。
?1.1.2 數(shù)據(jù)庫管理
系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)庫包括交通量數(shù)據(jù)庫、路面病害數(shù)據(jù)庫、平整度數(shù)據(jù)庫、路面彎沉數(shù)據(jù)庫、路面抗滑數(shù)據(jù)庫、路面處治歷史數(shù)據(jù)庫、宏觀數(shù)據(jù)庫、綜合數(shù)據(jù)庫、模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫。?
交通量數(shù)據(jù)為區(qū)間交通量，以交通量觀測站觀測的數(shù)據(jù)為準。對于個別沒有交通觀測的區(qū)間，則采用現(xiàn)場抽樣調(diào)查和確定交叉口分流系數(shù)，計算區(qū)間交通量。?
路面病害、平整度、彎沉、抗滑數(shù)據(jù)均為現(xiàn)場采集的原始數(shù)據(jù)。路面病害數(shù)據(jù)通過路面病害數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進入系統(tǒng)路面病害庫。?
綜合數(shù)據(jù)是將系統(tǒng)處理或計算后的數(shù)據(jù)，按《柔性路面設計規(guī)范》通過計算機算出。?
1.1.3 數(shù)據(jù)采集
(1)路面質(zhì)量數(shù)據(jù)采集可用一般或自動檢測設備，見表1。?
表1?
|
采件指標 |
一般檢測設備 |
自動檢測設備 |
|
路面損壞(病害) |
直 尺 |
路面攝像車 |
|
平整度 |
三 米 直 尺 |
車載式顛簸累計儀，加拿大PT-300測量車 |
|
強度(彎沉) |
貝克曼梁彎沉儀 |
自動彎沉儀、加拿大Dynaflect測量車 |
|
抗滑 |
擺式磨擦系數(shù)測定儀 |
橫向力系數(shù)儀 |
(2)系統(tǒng)建立初期對所管轄路網(wǎng)進行一次完整的路況數(shù)據(jù)采集，以后再定期重復進行，見表2
?
表2?
|
采件指標 |
采集時限 |
采集季節(jié) |
|
路面損壞（病害） |
1年 |
4～6月
mso-bidi-font-family:"Arial Unicode MS"'> |
|
平整度 |
1～2年 |
9～10月 |
|
強度(彎沉) |
1～2年 |
9～10月 |
|
抗滑 |
2年 |
春、秋季節(jié) |
1.2 系統(tǒng)模型的建立
建立系統(tǒng)模型包括路面破損評價模型、路面行駛質(zhì)量評價模型、路面強度(結構)評價模型、路面安全性能評價模型、路面狀況綜合評價模型、預測模型、決策模型等。?
1.2.1 路面破損評價模型
采用路面綜合破損率(DR)和路面狀況指數(shù)(PCI)作為路面破損評價指標。路面破損率為路面發(fā)生的各種破損加權折算的嚴重破損百分率。?
DR=AD÷AO?
其中：
AD：為評價路段的綜合破損面積(m2)。?
AO：該路段總面積(m2)。?
Dij：為第i類損壞，第j類嚴重程度的實際破損面積。?
Kij：為第i類損壞，第j類嚴重程度的換算系數(shù)，可在表3查得。?
路面破損換算系數(shù)
表3?
|
類 型 |
龜 裂 |
網(wǎng) 裂 |
縱 裂 |
橫 裂 |
坑 槽 |
|
|
換算系數(shù) |
輕 中 重 |
輕 重 |
輕 重 |
輕 重 |
輕 重 |
|
|
類 型 |
沉 陷 |
車 撤 |
波 浪 |
擁 包 |
松 散 |
泛油修補 |
|
換算系數(shù) |
輕 重 |
輕 重 |
輕 重 |
輕 重0.40.8 |
輕 重0.20.4 |
0.1 |
路況指數(shù)(PCI)，與破損率(DR)關系為：
1.2.2 路面強度(結構)評價模型
采用路面強度(結構)評價模型強度系數(shù)(SI)，由下式確定：?
SI=Lr÷Lc?
Lr——路面在當前交通量下的容許彎沉，按《柔性路面設計規(guī)范》計算。?
Le——路面的實際彎沉。?
1.2.3 路面行駛質(zhì)量評價模型(RQI)?
平整度是衡量路面行駛質(zhì)量的重要指標，采用檢測設備測定的值都需換算為國際平整度(IRI)。推薦的平整度關系模型為?
RQI=11.5-0.75×IRI
其中：IRI是采用顛簸累積儀測定值換算。?
1.2.4 路面安全性能評價模型(SR)
路面抗滑能力是安全性能評價的主要指標，用SR表示，以摩擦系數(shù)或橫向力系數(shù)代表路面抗滑性能。?
1.2.5 路面狀況綜合評價模型(PQI)?
路面狀況綜合評價模型(PQI)為路面質(zhì)量指數(shù)，關系式為：?
PQI=0.3PCI+0.3RQI+0.3SI+0.1SR?
1.2.6 路面質(zhì)量評價標準?
路面質(zhì)量評價標準涉及PCI、RQI、SI、SR、PQI，結合四川省過去瀝青路面質(zhì)量等級的劃分特點，提出分級標準，列于表4。?
表4?
|
評價標準 |
SI |
PCI |
RQI |
SR |
PQI |
|
優(yōu) |
≥1.00 |
≥85 |
≥8.5 |
≥0.5 |
≥85 |
|
良 |
0.8～1.0 |
70～85 |
7.0～8.5 |
0.4～0.5 |
70～85 |
|
中 |
0.6～0.8 |
55～70 |
5.5～7.0 |
0.3～0.4 |
55～70 |
|
次 |
＜0.6 |
40～55 |
4.0～5.5 |
0.2～08 |
40～55 |
|
差 |
|
≤40 |
≤4.0 |
≤0.2 |
≤40 |
1.2.7 預測模型
預測是決策的前提，是制定中長期路面養(yǎng)護計劃的基礎。四川省瀝青路面管理系統(tǒng)預測模型包括網(wǎng)級預測和項目級預測。?
(1)網(wǎng)級預測?
網(wǎng)級預測模型包括RQI和PCI預測模型，采用回歸分析，按不同交通量以路面使用時間為自變量建立S曲線模型。表5列出不同路面使用周期及其相應的PCI、RQI初始值。
表5
|
路面類型編碼 |
路摸類型 |
使譽周期 |
PCI初始值 |
RQI初始值 |
|
1 |
表處 |
5 |
84 |
8.9 |
|
2 |
上拌下貫 |
6 |
89 |
8.8 |
|
3 |
瀝青混凝土 |
10 |
96 |
9.6 |
|
4 |
表處+補強 |
6 |
88 |
9.3 |
|
5 |
上拌下貫+補強 |
8 |
94 |
9.4 |
|
6 |
瀝青混凝土+補強 |
11 |
98 |
9.9 |
(2)項目級預測?
項目級預測是對路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI進行預測，選用S曲線模型。不同路面使用周期及其相應的RQI初始值見表6。?
表6?
|
路面類型編碼 |
路面類型 |
style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:宋體'>使用周期 |
RQI初始值 |
|
B |
稀漿封層 |
4年 |
8.0 |
|
C |
表處 |
5年 |
8.0 |
|
D |
上拌下貫 |
8年 |
8.5 |
|
E |
瀝青混凝土 |
8年 |
9.0 |
|
F |
表處+補強 |
10年 |
9.0 |
|
G |
上拌下貫+補強 |
12年 |
9.5 |
|
H |
瀝青混凝土+補強 |
12年 |
9.9 |
1.2.8 決策模型
決策模型包括網(wǎng)級決策模型和項目級決策模型：?
(1)網(wǎng)級決策模型?
網(wǎng)級決策模型是對整個或部份路網(wǎng)的宏觀決策模型，據(jù)以制定公路養(yǎng)護政策，分析路網(wǎng)養(yǎng)護需求，制定投資優(yōu)化方案。模型主要考慮的因素有道路等級，交通量、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、路況指數(shù)PCI、強度指數(shù)SI。?
不同交通量有不同的預測模型。在決策過程中，系統(tǒng)將各預測年度的RQI、PCI預測值與處治標準進行比較，確定是否需要處治。然后再考慮強度SI，決定采用何種處治措施。表7、表8分別列出處治標準及處治措施決策樹。
護計劃管理處治標準 表7?
項目 |
一、二級路標準 |
三、四級路標準 |
|
RQI |
7.0 |
6.0 |
|
PCI |
70.0 |
60.0 |
|
SI |
0.8 |
0.6 |
(2)項目級決策?
項目級決策模型是將路況各評價指標分級之后，按路面結構、交通量、強度系數(shù)，路況指數(shù)和路面行駛質(zhì)量指數(shù)依次建立的決策模型。結合四川瀝青路面現(xiàn)狀，適于四川瀝青路面處治的決策模型如表9。決策模型的處治措施編碼，見表10。處治措施得出后，利用系統(tǒng)的優(yōu)先排序模型PI=ΣOPi×Fi對處治路段優(yōu)先排序。優(yōu)先排序模型如表11。
網(wǎng)級決策樹 表8
|
一二級路 |
三四級路 |
||||||
|
RQI |
PCI |
SI≥0.6 |
SI＜0.6 |
RQI |
PCI |
SI≥0.6 |
SI＜0.6 |
|
≥7.0 |
≥70 |
0 |
0 |
≥6.0 |
≥60 |
0 |
0 |
|
70～50 |
1，7，0 |
4，7，0 |
60～40 |
1，7，0 |
7，0 |
||
|
＜50 |
1，7 |
4，7 |
＜40 |
7，1 |
7，4 |
||
|
7.0～5.5 |
≥70 |
0 |
0 |
6.0～4.5 |
≥60 |
0，1 |
0，4 |
|
70～50 |
1，3，0 |
4，0 |
60～40 |
7，1 |
7，4 |
||
|
＜50 |
3 |
4，6 |
＜40 |
1，2 |
4，5 |
||
|
5.5～4.0 |
≥70 |
1，3 |
4，0 |
4.5～3.0 |
≥60 |
0，1 |
0，4 |
|
70～50 |
3，1 |
4，6 |
60～40 |
1，2 |
4，5 |
||
|
＜50 |
3 |
6 |
＜40 |
1，2 |
4，5 |
||
|
＜4.0 |
≥70 |
1，3 |
4，6 |
＜3.0 |
≥60 |
1，2 |
4，5 |
|
70～50 |
3，1 |
6，4 |
60～40 |
2，1 |
4，5 |
||
|
＜50 |
3 |
6 |
＜40 |
2 |
6 |
||
處治措施編碼 表10?
|
處治措施 |
項目級處治編碼 |
網(wǎng)級處治編碼 |
處 治 措 施 |
項目級處治編碼 |
網(wǎng)級處治編碼 |
|
日常養(yǎng)護 |
A |
0 |
瀝青混凝土 |
E |
3 |
|
稀漿封層 |
B |
7 |
表處+補強 |
F |
4 |
|
表處
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋體'> |
C |
1 |
上拌下貫+補強 |
G |
5 |
|
上拌下貫 |
D |
2 |
瀝青混凝土+補強 |
H |
6 |
優(yōu)先排序模型取值表 表11
|
Fi |
道路等級 |
SI |
PCI |
RQI |
AADT |
|
100 |
一：100 |
＜0.4 |
|
|
＞10000 |
|
90～100 |
二：100 |
0.4～0.6 |
0～30 |
0～3 |
8000～10000 |
|
80～90 |
三：90 |
0.6～0.7 |
30～50 |
3～4 |
6000～8000 |
|
60～80 |
四：80 |
0.7～0.8 |
50～70 |
4～6 |
4000～6000 |
|
40～60 |
|
0.8～0.9 |
70～80 |
6～8 |
2000～4000 |
|
20～40 |
|
0.9～1.0 |
80～90 |
8～9 |
1000～2000 |
|
20 |
|
＞1.0 |
＞90 |
＞9 |
＜1000 |
|
OPi |
0.1 |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋體'>0.2 |
0.3 |
0.3 |
0.10 |
|
模型 PI=∑OPi×Pi |
|||||
注：AADT——年平均日交通量；OPi——各排序指標的權值；Fi——權重系數(shù)。
決策模型? 表9?
|
技術等級：一、二級 |
|||||||||||
|
SI分類 |
1，2 |
||||||||||
|
PCI分類 |
1，2 |
3 |
4，5 |
||||||||
|
RQI分類 |
1，2 |
3 |
4，5 |
1，2 |
3 |
4，5 |
1，2 |
3 |
4，5 |
||
|
處治措施 |
重交通 |
A |
A，C |
C，E |
A |
A，C |
E |
B |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋體'>C，E |
E |
|
|
中交通 |
A |
A，C |
D |
A |
A，C |
E |
B |
C，E |
E |
||
|
輕交通 |
A |
A |
C |
A |
A |
E |
B |
C |
E |
||
|
SI分類 |
3，4 |
||||||||||
|
PCI分類 |
1，2 |
3 |
4，5 |
||||||||
|
RQI分類 |
1，2 |
3 |
4，5 |
1，2 |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋體'>3 |
4，5 |
1，2 |
3 |
4，5 |
||
|
處治措施 |
重交通 |
A |
A，E |
F |
A |
A，F(xiàn) |
H |
B |
F |
H |
|
|
中交通 |
A |
A |
F |
A |
A，F(xiàn) |
F |
B |
F |
H |
||
|
輕交通 |
A |
A |
F |
A |
A，F(xiàn) |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋體'>F |
B |
F |
H |
||
|
技術等級：三、四級 |
|||||||||||
|
SI分類 |
1，2，3 |
||||||||||
|
CI類 |
|
|
4，5 |
||||||||
|
|
2 |
|
5 |
2 |
|
45 |
1，2 |
3 |
4，5 |
||
|
處治措施 |
重交通 |
A |
A |
A，C |
A |
A，B |
C |
B |
B，C |
C |
|
|
中交通 |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋體'>A |
A |
A |
A |
A |
C |
B |
B，C |
C |
||
|
輕交通 |
A |
A |
A |
A |
A |
C |
B |
B，C |
C |
||
|
SI分類 |
4 |
||||||||||
|
PCI分類 |
1，2 |
3 |
4，5 |
||||||||
|
|
12 |
3 |
4，5 |
1，2 |
3 |
4，5 |
1，2 |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋體'>3 |
4，5 |
||
|
處治措施 |
重交通 |
A |
A |
E |
A |
A |
E |
B |
C，B |
F |
|
|
中交通 |
A |
A |
E |
A |
A |
E |
B |
B |
F |
||
|
輕交通 |
A |
A |
E |
A |
A |
E |
B |
B |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋體'>F |
||
2 系統(tǒng)試運行結果分析??
2.1 對現(xiàn)有路面狀況評價
系統(tǒng)對現(xiàn)有路面狀況評價主要依據(jù)路況指數(shù)(病害)、路面行駛質(zhì)量指數(shù)(平整度)、路面強度系數(shù)(彎沉)、抗滑系數(shù)四大指標。自1992年在全省試點以來，曾對系統(tǒng)運行結果進行分析、評價，提出試點路段養(yǎng)護計劃建議方案。1994年試點路段數(shù)據(jù)結果為：?
(1)路況指標(PCI)
評定里程3640km，其中：優(yōu)等路791km，占21.7%；良等路1327km，占36.5%；中等路824km，占22.6%；次等路429km，占13.5%；差等路206km，占5.7。%?
(2)路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)?
評定里程3466km，其中：優(yōu)等路69.2km，占2.0%；良等路309.2km，占8.9%；中等路597km，占17.2%；次等路1500km，占44.5%；差等路949.6km，占27.4%。?
(3)強度系數(shù)(SI)?
評定里程3586km，其中：優(yōu)等路354.3km，占9.9%；良等路362.3km，占1.1%；中等路649.3km，占18.1%；差等路2220km，占61.9%。?
2.2 對試點路段結果分析
各地區(qū)試點路段瀝青路面狀況匯總于表12。?
表12?
|
地區(qū) |
各指標平均值 |
地區(qū) |
各指標平均值 |
||||||||
|
PQI |
PIC |
RQI |
SI |
SR |
|
PIC |
RQI |
SI |
SR |
||
|
內(nèi)江 |
63.3 |
72.1 |
5.7 |
0.5 |
未測量 |
style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:7.5pt;font-family:宋體'>廣元 |
62.6 |
78.8 |
4.2 |
0.65 |
…… |
|
大件路 |
82.3 |
76.0 |
8.7 |
5.49 |
0.36 |
涼山 |
56.7 |
60.6 |
4.6 |
0.56 |
…… |
|
攀枝花 |
66.0 |
71.8 |
4.5 |
0.93 |
未測量 |
德陽 |
59.1 |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:7.5pt;font-family:宋體'>74.6 |
4.8 |
0.31 |
…… |
|
雅安 |
59.2 |
63.2 |
5.7 |
0.35 |
…… |
樂山 |
60.3 |
65.7 |
4.7 |
0.64 |
…… |
|
綿陽 |
63.9 |
82.8 |
4.2 |
0.64 |
…… |
甘孜 |
55.6 |
49.7 |
4.3 |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:7.5pt;font-family:宋體'>0.75 |
…… |
|
成都 |
63.2 |
73.9 |
5.6 |
0.5 |
…… |
瀘州 |
58.5 |
69.1 |
3.9 |
0.62 |
…… |
|
遂寧 |
61.6 |
83.3 |
4.6 |
0.32 |
|
省平均 |
61.04 |
70.01 |
4.85 |
0.57 |
|
從表12數(shù)字表明：試點路段瀝青路面綜合評價指標(PQI=61)達到中級，瀝青路面養(yǎng)護指標(PCI=70)達到良級，路面小修和養(yǎng)護基本符合部頒標準要求。然而，路面強度指標(SI=0.57)和路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI=4.85)均不如人意，71%的路面平整度不好，61%的路面強度極差，合格率較低，主要原因是：?
路面現(xiàn)時強度(彎沉)與現(xiàn)有交通量所需的強度差距太大。如按現(xiàn)有交通量計算，路面基層應予補強，路面面層所需瀝青混凝土厚度應在4cm以上，而現(xiàn)有路面結構卻是手擺片石+2cm瀝青表處。據(jù)對13個地區(qū)路面彎沉數(shù)據(jù)分析，盡管有一些路段近兩年才進行了大中修，但路面強度仍不合格，原因是受每公里造價限制，未按《柔性路面規(guī)范》設計要求實施，也有些路面破損嚴重，但路面基層強度好，只需少量投資中修罩面即可處治；但是往往重視不夠，以致路面基層嚴重破壞，社會反響很大后，才投入高于罩面幾倍的經(jīng)費整治。?
因此，要使四川現(xiàn)有瀝青路面良性循環(huán)，一方面需投入大量資金進行路面大修，另一方面還應加強路面養(yǎng)護管理。?
四川省瀝青路面管理系統(tǒng)的研究與應用，已取得實際應用成果。可以預期，四川省瀝青路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)的研究與應用，必將對全省路面的養(yǎng)護管理現(xiàn)代化、科學化起著積極的推動作用。
