水泥混凝土路面健康诊断体系现状研究

付国正,张卢萍，陶巧珍

(修武县公路管理局,河南 修武 454350)

摘要：道路是供车辆和行人等通行的工程设施，其健康诊断结果直接影响着道路管理系统的政策和维修改建工程的实施。但由于影响路面健康状况的因素纷繁复杂且不易量化，建模结果和工程操作之间仍存在差距。另外，评价标准的不统一也给实际应用造成了不便。

关键词：水泥混凝土路面；健康评价；模型

中图分类号：     TU248         文献标识码：A        文章编号：1674-0432（2010）-08-0252-1

1 水泥混凝土路面诊断研究现状

19世纪60年代，Garey和Irick首次提出了使用性能的概念，并将路面使用性能定义为“路面服务能力的演变历程”，按此定义提出了路面服务指数PSI这一使用性能指标。1987年，美国SHRP扩大了路面性能的含义，包含了路面使用质量，损坏状况，结构的力学响应，行驶安全性以及路面材料的疲劳，变形，开裂，老化，等各个方面的含义，成为一个泛指路面和材料各种技术行为的术语。路面质量状况的评价技术在20世纪60年代始于北美。之后，日本，英国和加拿大也相继提出了适用于本国的路面健康诊断模型。

我国对路面的管理工作进行科学研究的时间较晚，始于20世纪80年代。我国从“七五”期间开始研究路面使用状况评价模型。同济大学和北京，广东省公路管理局合作进行了路面管理系统的研究工作，并参考美国陆军工程兵团的PAVER系统，建立了水泥混凝土路面使用性能评价指标，评价方法和评价标准，同时确定了水泥混凝土路面大中修的相应对策。

2 水泥混凝土路面健康评价模型

2.1 回归方法建立的评价模型

利用回归方法建立的评价模型主要是依据试验路的观察结果，或者大量检测数据，以专家的评分作为目标值来进行分析，整理和多元回归。PSI是依据AASHO实验路的观察结果而提出的评价模型。此后、加拿大、日本、美国、中国也相继提出了类似的模型。

2.2 模糊方法建立的评价模型

影响路面使用性能的因素很多，且其中多为模糊因素，很难对其进行量化处理。另外，各因素之间存在差异且影响程度不同。要解决这些不确定问题用经典数学方法一般很难得出满意结果。20世纪90年代，路面工作者开始利用模糊理论对路面的健康诊断体系建立评价模型。比如模糊综合评价，灰色聚类理论和人工神经网络等对现有的评价模型进行了改进，这些在理论上是区别于回归理论的。

3 路面健康诊断指标及存在问题

3.1 路面状况评价指标

路面的使用性能包括功能，结构和安全，具体表现为：行驶质量，路面的抗滑能力，路面损坏状况和结构承载力这几个方面。《公路技术状况评定标准》（JTG H20—2007）中,水泥混凝土路面健康性能包括路面行驶质量（RQI），路面防滑性能（SRI），路面损坏状况（PCI）和路面结构强度（PSSI）。

路面结构承载力评定的目的是用来确定路面的剩余寿命，预估何时需要进行改建和加铺层设计。对于结构承载力的评定主要有三项指标：水泥混凝土板的弹性模量，基层顶面当量弹性模量和土基回弹模量。

3.2 评定指标存在的问题

由于影响路面使用性能的因素很多，很难一一枚举。养护规范中将路面破损分为四大类15种破损病害，以此来进行综合评价是比较全面的。但本文认为在评定过程中还可以加入路面排水系统功能一项，具体包括排水系统部完善，填缝材料失效等。

相关规范各自制定了评价指标，但这其中存在着一些不协调问题。主要表现在三个方面：一是规范内部的不协调。规范中只给出了各指标的评定方法和标准，但当几个指标之间出现交叉和矛盾时却没有给出相应的处理方法。

目前路面损坏状况评价比较常用的方法是扣分法，即选择一个度量标准，以百分制或十分制计量。但运用到实际工程中时，可能会出现被扣到负分的情况。这就使扣分法失去了评价的意义。另外，破损程度的权重系数较为复杂，这在某种程度上也增加了理论向实践推广的难度。

4 水泥混凝土路面健康诊断应用与前景

水泥混凝土路面健康状况调查的目的是：为了解路面现状，选择相应的养护措施，制订养护政策，规划养护工程项目，编制养护计划；另外进行路面改建计划也需进行路面状况调查和评定。国内水泥混凝土路面破损的原因主要集中在工程设计认识不充分，施工过程中的缺陷，超载情况的出现，排水系统的损坏等。

近几十年来，路面健康状况评价在理论模型上经历了回归模型，系统分析模型，模糊模型几个阶段，逐渐摆脱克服认为主观因素对评价结果的影响；在应用上从试验路段到出现了正规的规范条文。这表明在对路面使用性能逐步深入的研究过程中，不论是理论建模还是实际工程操作都会变的更加实用和成熟。

5 结语

对路面进行健康诊断的目的，归根到底还是为水泥混凝土路面的养护和管理工作提供合理可靠的依据。建立评价模型时为了以理论为依托建立主客观因素之间的有效联系。但是，值得注意的是，我们所得出的路面健康状况的“优”或“差”，路面损坏程度的“轻”或“重”本身就是一个模糊的定义。再加上道路的等级，路线的选取，路面的材料，设计和施工上的不足和缺陷等因素的影响，对其进行评价就更加复杂。因此，经典数学理论就不容易得出让人满意的结果。所以，引入模糊理论进行研究是合理有效的。

虽然各评价模型在不断优化改进，但其评价结果受到人为主观因素的影响后仍有较大波动。相对于同一个评价对象来讲，PCI是比较成熟的水泥混凝土路面破损评价方法。另外，本文认为评价指标中应加入路面排水系统这一因素。并且，各个规范中指标之间应尽量协调一致，避免在指标交叉或应用不同规范进行评价时产生相互矛盾的结果。