津保高速公路河北段养护质量监测与评估

河北工业大学硕士学位论文津保高速公路河北段养护质量监测与评估姓名：常青申请学位级别：硕士专业：建筑与土木工程指导教师：魏连雨;宋子杰20071001保津高速公路河北段养护质量监测与评价保津高速公路河北段养护质量监测与评价摘要保津高速公路自1997年建成通车以来，各种路面病害在长期行车荷载、超载及外界环境的影响下逐渐加重。由于采取了必要的养护和治理措施，路面病害得到了一定的治理。为准确掌握公路的技术状况、加强高速公路养护管理工作，及时为今后公路养护管理、维修决策以及确定日常养护工作内容提供可靠依据，因此，本研究课题对保津高速公路河北段全线的养护质量相关指标，具体包括全线养护质量指数MQI各项技术指标（PQI、SCI、BCI、TCI）、路基养护状况SCI及沿线设施养护状况TCI等三大类指标进行了综合性检测与评价。通过计算机对全部检测数据按照公路养护规范的要求进行了统计、分析和处理，并以最新高速公路养护质量标准及模型评定各项指标的质量等级，按照有关方法和规范的要求制定保津高速公路今后的养护管理对策。关键词：路面养护，监测与评价，养护管理，路基状况指数I保津高速公路河北段养护质量监测与评价QUALITYSUPERVISINGANDEVALUATIONGINHEBEINORTHERNSECTIONMAINTENANCEBAODING-TIANJINEXPRESSWAYABSTRACTBaoding-Tianjinhighwaywasopenedtotrafficsince1997,variousdiseasesinthelongtermroadtrafficload,overloadingandundertheinfluenceoftheexternalenvironmentgraduallyincrease.Withthenecessaryconservationandmanagementmeasures,roaddiseasehasbeentreatedinsomeaspects.Forabettergraspofthetechnicalofhighways,strengtheningconservationandmanagementofhighways,andprovidingareliablebasisforthefuturehighwaymaintenancemanagement,maintenancedecision-makingandday-to-dayconservationdeterminethecontentoftheworkintime,thetopicofresearchforBaoding-TianjinhighwayinHebeiisacomprehensivetestingandevaluationfortheconservationofallrelevantqualityindicators,includingspecificconservationofthequalityofallofthetechnicalindicatorsindexMQI(PQI、SCI、BCI、TCI)、porkroadbedSCIandconservationstatusofTCIconservationfacilitiesalongthethreemajorindicators.Alldetecteddatawrestatisticed,analysisedanddealedwiththroughcomputerinaccordancewiththenormsofhighwaymaintenancerequirements,andthequalitygradewasassessedunderthelatesthighwaymaintenancequalitystandardsandmodelsofvariousindicators,andinaccordancewiththerelevantmethodsandnorms,someconservationandmanagementmeasureshavebeencalledforBaoding-TianjinExpresswayinfuture.KEYWORDS:pavementmaintenance，testandevaluation，maintenancemanagement，subgradeconditionindexII保津高速公路河北段养护质量检测与评价第一章概述1.1项目背景及现状保(定)—(天)津高速公路是沟通保定、天津的重要通道，是内地通往海港之路，对加强天津与保定地区的经济文化交流有十分重要的意义。保津高速公路河北段西起徐水，经容城、雄县、霸州、安次入保定，全长128.95公里，其中河北段长104.95公里，为全封闭、全立交、双向四车道高速公路，设计时速120公里/小时。1996年3月18日开工建设，1999年12月18日全线通车，通车前检测的主要技术指标如下：横向力系数平均61，合格率90.65％；平整度IRI＝1.47（σ＝0.635），合格率100％；弯沉合格率98.32％；几何尺寸合格率100％；路拱横坡值合格率89.5％。从上述路面基本技术资料可以看出，保津高速公路路面设计标准偏低，面结构厚度偏薄，保津高速公路河北段1期（K97+895～K128+895）设计容许弯沉值为0.37mm；2、3期（K23+945～K97+895）为0.32mm。路面结构自上而下为：4cm中粒式沥青混凝土上面层、5cm粗粒式沥青混凝土中面层、6cm粗粒式沥青混凝土下面层、20cm水泥稳定级配碎石或石灰粉煤灰稳定级配碎石基层、30cm～42cm稳定碎石或石灰土底基层。面层采用ＡＨ－90沥青，且均未进行改性处理，而沥青标偏高，高温稳定性相对较差。保津高速公路本身在设计和材料等方面存在先天不足。从河北省沥青混凝土路面建设的时间段上看，公路建设期处于路面技术发展、提高、完善的中期阶段。从技术上看，原路面设计标准低，路面结构厚度偏薄，沥青均为Ｈ－90#沥青，标号偏高且未进行改性，针入度较大，软化点较低，高温稳定性相对较差。设计路基宽２６米，双向四车道，渠化交通严重。路面抗剪强度不能满足目前渠化交通下的重载车辆荷载要求，这是路面产生车辙病害的重要原因之一。计标准轴次与事实不相符的情况，路面实际使用年限大大减少，造成路面提前破坏。该高速公路路面主要病害表现为车辙、泛油及不同程度的裂缝，其中尤以行车道上的车辙较为突出，同时大面积的泛油降低了路面的抗滑性能。从外观调查来看，路面破损的位置绝大部分位于行车道，超车道状况较好，仅有个别破损现象及较轻微的车辙，出现车辙的路段约占全线的40％。经分析，车辙测量值大于25ｍｍ的路段，东西半幅约占全线的18％和８％；车辙测量值在15ｍｍ～25ｍｍ的路段，东西半幅约占全线的24％和27％；不少路段已进行过稀浆封层及挖补等处理，处理长度超过全线的40％；对裂缝也已进行过灌缝处理，但仍有部分裂缝较为严重。总而言之，该高速路自1997年建成通车以来，各种路面病害在长期行车荷载、超载及外界1保津高速公路河北段养护质量检测与评价环境的影响下逐渐加重。由于采取了必要的养护和治理措施，路面病害得到了一定的治理。从2003年各项检测结果以及综合评价结果可以看出，主线行车道路面的各项调查指标中，平整度及强度指标较好，路面抗滑系数的评价指标偏低；主线东半幅病害重于西半幅；目前主线路面破损尤以行车道车辙较为突出，车辙在各标段病害中所占比例较大。根据2003年6月底的统计结果，深度大于25ｍｍ的车辙路段约占全线的13％；裂缝、唧浆等病害在各标段病害中所占比例不大，但其存在影响了行车的安全与舒适性，降低了路面的使用寿命；另外，泛油在各标段病害中所占比例也较大，大面积的泛油降低了路面的抗滑性能。保津高速公路路面的车辙病害主要是由沥青混凝土面层的失稳变形引起的。沥青混凝土路面各结构层都存在不同程度的变形，尤其以中面层变形最为严重，主要表现为压密性车辙和失稳性车辙。路面裂缝类病害的面积较严重，已经对道路行驶功能带来不利影响，降低路面使用寿命。由于半刚性基层材料（水泥稳定级配碎石）具有的温缩和干缩特性，导致基层产生温缩或干缩裂缝。基层裂缝反射至面层，面层产生反射裂缝。路表面裂缝使两侧沥青混凝土长期受水或水汽的侵蚀，在车辆荷载作用下逐渐松散剥离，产生啃边现象，裂缝开口逐渐增大，形成“Ｖ”字形，严重处发展为坑槽。雨水、融雪盐水等沿面层和基层裂缝渗入路面结构层内部，在石灰土底基层顶面滞留，在车轮荷载作用下产生动水压力，冲刷、侵蚀石灰土底基层顶面，使石灰土产生软化现象。由于半刚性基层引起的路面反射裂缝，是宝津高速公路难以避免的路面病害类型之一，所以在日常养护中必须做到“早发现”、“早灌缝”。交通量增长快，重载、超载车辆多，加上高温天气，这些均是近年来路面出现早期疲劳破坏和使用性能降低的主要外在因素。另外，由于设计时没有考虑超载的问题，因而在设计中得不到准确的轴载，出现了设计年限内累计标准轴次与事实不符的情况，致使路面实际使用年限大大减少，路面提前破坏。尤其在渠化交通影响下的行车道路面更是如此。沿车辙辙槽行驶，加上重载、超载车辆，在高温天气下行驶，车辙深度更会迅速发展。这是石安高速公路路面车辙在最近两年发展较快，车辙病害比较严重的重要原因。通过对保津高速公路的路面状况进行全面详细的检测评价，找出路面产生各种病害的原因，对于制定科学合理、切实可行的养护维修方案是至关重要的。目前保津津高速公路河北段已运营7年多。2006年，为配合国检，保津高速对部分路段进行了表处、封层、挖补罩面等维修工程（主要为行车道，详见相关维修设计文件），使高速公路路况有了明显改善。为准确掌握公路的技术状况、加强高速公路养护管理工作，及时为今后公路养护管理、维修决策以及确定日常养护工作内容提供可靠依据，因此对保津高速公路河北段2保津高速公路河北段养护质量检测与评价全线的养护质量相关指标，具体包括全线养护质量指数MQI各项技术指标（PQI、SCI、BCI、TCI）、路基养护状况SCI及沿线设施养护状况TCI等三大类指标进行了综合性检测与评价。通过计算机对全部检测数据按照公路养护规范的要求进行了统计、分析和处理，并以最新高速公路养护质量标准及模型评定各项指标的质量等级，按照有关方法和规范的要求编制了本课题报告。在采用计算机对检测数据进行了认真、详细的统计、分析和处理的基础上，按照有关方法和公路养护规范的要求编写了本研究报告。1.2检测范围与检测内容本次养护质量检测与评价具体项目和内容包括：（1）路面养护质量监测与评价对高速公路路面养护质量检测与评价具体项目和内容包括：路面养护质量PQI（包括路面破损状况PCI、路面结构强度PSSI、道路行驶质量RQI、抗滑性能SRI四项技术指标），依据《高速公路养护质量检评方法》（试行）中路面养护质量（PQI）对保津高速公路路面使用状况进行评价。本次高速公路路面养护质量检测的主要目的在于：z依据公路养护规范，评价保津高速公路养护质量现状；z制定适于道路现状的养护技术方案。鉴于上述目标，在路面检测中“路面弯沉”和“路面平整度”两个指标检测了全部车道。根据交通部《高速公路养护质量检评方法》（试行2003）规定，路面弯沉、平整度按行车道检评结果进行评定，因此本报告中所提供超车道路面弯沉、平整度检测数据可作为养护设计方案基础参考数据，不列入高速公路养护质量指标MQI综合评价中。（2）路基养护状检测与评价津高速公路河北段路基状况检测，主要依据《高速公路养护质量检评方法》（试行）中路基养护状况指数（SCI）对保津高速公路路基状况进行评价。（3）沿线设施养护状况检测与评价保津高速公路河北段沿线设施状况检测，主要依据《高速公路养护质量检评方法》（试行）中沿线设施养护状况指数（TCI）对保津高速公路沿线设施状况进行评价。检测范围包括保津高速公路河北段全线，起止桩号为K23+945～K128+895