一种路面养护方法与流程

本发明涉及路面养护方法，尤其是涉及一种路面养护方法。

背景技术：

我国沥青路面具有多层的层结构，可划分为面层、基层和垫层，面层又可分为上面层、中面层和下面层；目前沥青路面养护类型一般可划分为日常养护、预防性养护、中修及大修等四类。通过路况普查获得的路面表观指标(破损、平整度、车辙、抗滑)，可以将日常养护及预防性养护划分出来；而对于中修及大修工程，通常在路况普查指标的基础上，需要增加路面结构强度及钻芯取样两项数据作为辅助决策的依据。但由于现有的检测鉴定方法没有对路面结构内部状况及剩余使用寿命进行整体分析，缺乏科学的检测及评价方法，导致大中修养护类型的划分科学性不足。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明在于提供一种路面养护方法，以解决上述现有技术中的鉴定方法未考虑到路面结构内部各层的破坏情况，缺少科学的养护决策依据的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种路面养护方法，包括：根据病害路段的路面破损状况，确定病害路段上的病害；在病害出现频率最高的位置处进行钻芯取样；根据所述钻芯取样的结果，确定病害路段各结构层的破损率；根据所述病害路段各结构层的破损率，选择对应的养护策略。

优选地，所述根据病害路段的路面破损状况，确定所述病害路段上的病害，具体包括：将所述病害路段上病害折合破损面积占比高于 20％的病害类型作为所述病害；其中，所述病害折合破损面积占比为某一病害的病害折合破损面积与所有病害的病害折合破损面积之比。

优选地，所述在病害出现频率最高的位置处进行钻芯取样，还包括：针对每种病害类型的取样频率不低于3～5个/千米，以及该病害类型的取样总数不低于10个。

优选地，所述在病害出现频率最高的位置处进行钻芯取样，具体包括：针对横向裂缝、纵向裂缝的病害，该类型的取样位置为所述横向裂缝、纵向裂缝的骑缝位置；针对龟裂、块裂的病害，该类型的取样位置为所述龟裂、块裂的破坏密度最高的位置；针对车辙的病害，该类型的取样位置为各等级车辙深度最大处的位置。

优选地，所述病害路段结构从上至下分为上面层、中下面层和基层；所述根据所述钻芯取样的结果，确定所述病害路段各结构层的破损率的过程中，包括：

80％以上的芯样在相应结构层均发生破坏时，则该结构层破损率直接由路表面病害破损率代替；

30％以下的芯样在相应结构层发生破坏时，则该结构层破损率即为0；

30％～80％之间的芯样在相应结构层发生破坏时，则基于路表面病害破损率计算获得该结构层破损率。

优选地，所述30％～80％之间的芯样在相应结构层发生破坏时，则基于路表面病害破损率计算获得该结构层破损率，具体包括：

若30％～80％之间的芯样在所述基层发生破坏时，所述基层病害破损率通过如下公式进行计算；

$BDR=DR\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{j}_i{k}_i$

其中，BDR为基层病害破损率，DR为路表面病害破损率，n为病害数量，j_i为第i类病害折合破损面积占总病害折合破损面积的比例， k_i为第i类病害基层破坏的芯样个数所占该类病害芯样总数的比例；

若30％～80％之间的芯样在所述中下面层发生破坏时，所述中下面层病害破损率通过如下公式进行计算：

$UDR=DR\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{j}_i{m}_i$

其中，UDR为中下面层病害破损率，DR为路表面病害破损率，n为病害数量，j_i为第i类病害折合破损面积占总病害折合破损面积的比例，m_i为第i类病害中下面层破坏的芯样个数所占该类病害芯样总数的比例。

优选地，所述上面层病害破损率为所述路表面病害破损率；

所述路表面病害破损率通过如下公式进行计算：

$DR=100\×\frac{\underset{i=1}{\overset{i_0}{\Σ}}{w}_i{A}_i}{A}$

其中，A_i为第i类病害路面损坏的面积，A为调查的路面面积，w_i为第i类路面损坏的权重。

DR表示《公路技术状况评定标准》(JTG H20-2007)中规定的路面破损率指标，用以表示路表面病害破损率。

优选地，所述根据所述病害路段各结构层的破损率，选择对应的养护策略，具体包括：从下至上逐步利用基层、中下面层、上面层的病害破损率，判定所述病害路段应选取的养护策略。

优选地，所述从下至上逐步利用基层、中下面层、上面层的病害破损率，判定所述病害路段应选取的养护策略，具体包括：

若病害路段的基层病害破损率高于第一阈值时，则所述病害路段的养护策略为结构性大修，进行路面结构重建；

若病害路段的基层病害破损率不高于第一阈值、以及路面整体强度高于第二阈值、且中下面层病害破损率高于第三阈值时，则所述病 害路段的养护策略为功能性大修，进行面层铣刨重铺；

若病害路段的基层病害破损率不高于第一阈值、以及路面整体强度高于第二阈值、且中下面层病害破损率不高于第三阈值、和上面层病害破损率高于第四阈值时，则所述病害路段的养护策略为中修，进行表面层铣刨重铺；

若病害路段的基层病害破损率不高于第一阈值、以及路面整体强度高于第二阈值、且中下面层病害破损率不高于第三阈值、和上面层病害破损率不高于第四阈值时，则所述病害路段的养护策略为中修，进行表面层铣刨重铺；

若病害路段的基层病害破损率不高于第一阈值、以及路面整体强度不高于第二阈值、且中下面层病害破损率高于第三阈值时，则所述病害路段的养护策略为结构性大修，进行面层铣刨，基层补强；

若病害路段的基层病害破损率不高于第一阈值、以及路面整体强度不高于第二阈值、且中下面层病害破损率不高于第三阈值，和上面层病害破损率高于第四阈值时，则所述病害路段的养护策略为功能性大修，进行表面层铣刨，加铺补强；

若病害路段的基层病害破损率不高于第一阈值、以及路面整体强度不高于第二阈值、且中下面层病害破损率不高于第三阈值，和上面层病害破损率不高于第四阈值时，则所述病害路段的养护策略为功能性大修，进行旧路加铺补强。

优选地，若所述病害路段为高速路段或一级路段时，则所述第一阈值取1％，所述第二阈值取80，所述第三阈值取1％，所述第四阈值取1％；若所述病害路段为二级路段或二级以下路段，则所述第一阈值取2％，所述第二阈值取80，所述第三阈值取2％，所述第四阈值取2％。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.通过以病害路段内部不同结构层的破坏程度，选择不同的养护 策略，避免了单一数据导致的有效性和可靠性低的问题；

2.以典型病害的出现频率最高的位置处进行钻芯取样，典型病害数量不会超过4个，无需对每一种病害进行一一钻芯取样，合理的降低了钻芯采样的数量，有效的提升了整体方法的效率，并且重点位置的选取同时也避免了可靠性的降低；

3.通过从基层及基层以下层开始由下向上的分析，保证了方法的合理性和可靠性，避免了由上至下分析的繁琐问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的沥青路面层结构图；

图2是本发明的流程图；

图3是本发明的流程图。

具体实施方式

为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。

图1示出了沥青路面层结构图；我国传统沥青路面从下至上主要分为垫层、基层、面层；面层又细化分为下面层、中面层和上面层。本发明方法中层次划分主要是以上面层、中下面层(中面层和下面层)、基层及基层以下这三个层结构，因为上面层位于整个路面结构的最上层，它直接承受行车负荷的垂直力、水平力、以及车身后所产生的真空吸力的反复作用，同时受到降雨和气温变化的不利影响最大，因此需要将上面层单独作为一个考量点；中面层和下面层均属于主结构强度和次承重的结构层，可作同时作为一个考量点；基层及基层以下(基层垫层二层；或基层、垫层和土基三层)作为一个考量点。

现在参照图2，图2示出了本发明公开的一种路面养护方法的流程图。

如图2所示，本发明公开了一种路面养护方法，包括：

S11、根据病害路段的路面破损状况，确定该路段上的典型病害；

S12、在所述典型病害的出现频率最高的位置处进行钻芯取样；

S13、根据所述钻芯取样的结果，确定该路段各结构层的破损率；

S14、根据该路段各结构层的破损率，选择对应的养护策略。

本发明通过以病害路段内部不同结构层的破坏程度，选择不同的养护策略，避免了单一数据导致的有效性和可靠性低的问题；以典型病害的出现频率最高的位置处进行钻芯取样，典型病害数量不会超过4个，无需对每一种病害进行一一钻芯取样，合理的降低了钻芯采样的数量，有效的提升了整体方法的效率，并且重点位置的选取同时也避免了可靠性的降低。

在一些说明性实施例中，步骤S11中的具体过程例如首先通过观测和实测对病害路段上的病害类型进行划分，计算各病害的病害折合破损面积在总病害折合破损面积中的占比，取占比最高的3个病害作为典型病害；又或者例如将指病害路段上病害折合破损面积占比高于占比阈值的病害作为典型病害；占比阈值取值范围在15％～30％之间；优选地，占比阈值取20％为最优占比阈值。

在一些说明性实施例中，步骤S12中需要考虑到不同的病害类型，对于不同的病害类型需要对其不同的位置处进行钻芯取样；其中，路面病害类型一般主要包括：①横、纵向裂缝；②龟裂、块裂；③车辙；④其它病害；对于这些病害类型的取样点如表1所示。

表1：取点位要求表

1)针对横向裂缝、纵向裂缝的典型病害，该类型的取样位置为所述横向裂缝、纵向裂缝的骑缝位置；

2)针对龟裂、块裂的典型病害，该类型的取样位置为所述龟裂、块裂的破坏最严重的位置；

3)针对车辙的典型病害，该类型的取样位置为各等级车辙深度最大处的位置；

4)针对其它病害，该类型的取样位置为其它病害的破坏最严重的位置。

在一些说明性实施例中，所述在所述典型病害的出现频率最高的位置处进行钻芯取样，还包括：

针对每种病害类型的取样频率不低于3～5个/千米，以及该病害类型的取样总数不低于10个。

在一些说明性实施例中，步骤S13中根据所述钻芯取样的结果，确定病害路段各结构层的破损率，具体包括：

在一些说明性实施例中，所述病害路段结构从上至下分为上面层、中下面层、基层及基层以下；

所述根据所述钻芯取样的结果，确定所述病害路段各结构层的破损率的过程中，包括：

80％以上的芯样在相应结构层均发生破坏时，则该结构层破损率直接由路表面病害破损率代替；

30％以下的芯样在相应结构层发生破坏时，则该结构层破损率即为0；

30％～80％之间的芯样在相应结构层发生破坏时，则基于路表面病 害破损率计算获得该结构层破损率。

在一些说明性实施例中，所述30％～80％之间的芯样在相应结构层发生破坏时，则基于路表面病害破损率计算获得该结构层破损率，具体包括：

若30％～80％之间的芯样在所述基层发生破坏时，所述基层病害破损率通过如下公式进行计算；

$BDR=DR\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{j}_i{k}_i$

其中，BDR为基层病害破损率，DR为路表面病害破损率，n为典型病害数量，j_i为第i类典型病害折合破损面积占总病害折合破损面积的比例，k_i为第i类典型病害基层破坏的芯样个数所占该类病害芯样总数的比例。

在一些说明性实施例中，若30％～80％之间的芯样在所述中下面层发生破坏时，所述中下面层病害破损率通过如下公式进行计算：

$UDR=DR\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{j}_i{m}_i$

其中，UDR为中下面层病害破损率，DR为路表面病害破损率，n为典型病害数量，j_i为第i类典型病害折合破损面积占总病害折合破损面积的比例，m_i为第i类典型病害中下面层破坏的芯样个数所占该类病害芯样总数的比例。

在一些说明性实施例中，所述上面层病害破损率为所述路表面病害破损率；

所述路表面病害破损率通过如下公式进行计算：

$DR=100\×\frac{\underset{i=1}{\overset{i_0}{\Σ}}{w}_i{A}_i}{A}$

其中，A_i为第i类典型病害路面损坏的面积(单位为m²)，A为调 查的路面面积(即调查长度与有效路面宽度之积，单位为m²)，w_i为第i类路面损坏的权重。

DR表示《公路技术状况评定标准》(JTG H20-2007)中规定的路面破损率指标，用以表示路表面病害破损率。

优选地，第i类路面损坏的权重，根据下表取值

在一些说明性实施例中，对于上面层病害破损率、中下面层病害破损率、基层病害破损率的计算方法及公式可参照表2所示：

在一些说明性实施例中，步骤S14中根据所述病害路段各结构层的破损率，选择对应的养护策略，具体包括：从下至上逐步利用基层、 中下面层、上面层的病害破损率，以四个阶段判定所述病害路段应选取的养护策略，如表3所示：

在一些说明性实施例中，所述从下至上逐步利用基层、中下面层、上面层的病害破损率，判定所述病害路段应选取的养护策略，具体包括：

若病害路段的基层病害破损率高于第一阈值时，则所述病害路段的养护策略为结构性大修，进行路面结构重建；

若病害路段的基层病害破损率不高于第一阈值、以及路面整体强度高于第二阈值、且中下面层病害破损率高于第三阈值时，则所述病害路段的养护策略为功能性大修，进行面层铣刨重铺；

若病害路段的基层病害破损率不高于第一阈值、以及路面整体强度高于第二阈值、且中下面层病害破损率不高于第三阈值、和上面层病害破损率高于第四阈值时，则所述病害路段的养护策略为中修，进行表面层铣刨重铺；

若病害路段的基层病害破损率不高于第一阈值、以及路面整体强度高于第二阈值、且中下面层病害破损率不高于第三阈值、和上面层病害破损率不高于第四阈值时，则所述病害路段的养护策略为中修，进行表面层铣刨重铺；

若病害路段的基层病害破损率不高于第一阈值、以及路面整体强度不高于第二阈值、且中下面层病害破损率高于第三阈值时，则所述病害路段的养护策略为结构性大修，进行面层铣刨，基层补强；

若病害路段的基层病害破损率不高于第一阈值、以及路面整体强度不高于第二阈值、且中下面层病害破损率不高于第三阈值，和上面层病害破损率高于第四阈值时，则所述病害路段的养护策略为功能性大修，进行表面层铣刨，加铺补强；

若病害路段的基层病害破损率不高于第一阈值、以及路面整体强度不高于第二阈值、且中下面层病害破损率不高于第三阈值，和上面层病害破损率不高于第四阈值时，则所述病害路段的养护策略为功能性大修，进行旧路加铺补强。

本发明通过从基层及基层以下层开始由下向上的分析，保证了方法的合理性和可靠性，避免了由上至下分析的繁琐问题。

针对上述第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值的取值，本发明公开了这些阈值的优选值，如表4所示：

其中，

若所述病害路段为高速路段或一级路段时，则所述第一阈值A取1％，所述第二阈值B取80，所述第三阈值C取1％，所述第四阈值D取1％；

若所述病害路段为二级路段或二级以下路段，则所述第一阈值A取2％，所述第二阈值B取80，所述第三阈值C取2％，所述第四阈值D取2％。

在一些说明性实施例中，本发明可以应用在沥青路面上，用于检测沥青路面，评定沥青路面的养护策略。

如图3所示，本发明还公开了路面养护方法的优选实施例，规定了从路面病害详细调查、专项钻芯取样、路面结构层完整性评价及养护类型划分的完整分析过程。其中：

(1)路面病害详细调查

应根据《公路技术状况评定标准》(JTG H20)的规定，分别记录各类路面病害类型出现的位置及严重程度，并计算各种病害的折合破损面积，但对于裂缝修补病害，仍作为裂缝进行统计。本方法规定，折合破损面积占总折合破损面积比例大于20％的病害类型称为典型病害，若典型病害数量大于3种，则取排名前三的病害类型进行专项分析。

(2)开展专项钻芯取样

1)取芯位置：针对典型病害类型，在其出现频率最多的位置上(如贯穿全幅裂缝、行车轮迹带等)进行钻芯取样；取样点位应满足 表1的要求；

2)取样频率：对于每一种典型病害类型，取样频率应不低于3～5个/km，总样本量应不少于10个；

3)数据要求：钻芯取样深度应达到路面基层，并记录病害发展层位及各结构层破坏程度。钻芯取样现场记录格式要求见表2。

(3)路面结构完整性评价

1)评价对象：本方法将沥青路面结构层划分为基层及基层以下、中下面层、上面层等三部分，分别对其结构完整性进行评价；

2)评价指标：对于以上三个评价对象，分别采用基层破损率(BDR)、中下面层破损率(UDR)、上面层破损率(DR)三个指标表示；

3)各指标的计算方法见表3，通过对典型病害位置钻芯取样发现：

1)若有80％以上的芯样在相应结构层均发生破坏时，可认为该类病害均已发展至相应结构层，则该结构层破损率可直接由路表面病害破损率代替；

2)若仅有30％以下的芯样在该结构层发生破坏，则认为该类病害基本没有发展至该结构层，该结构层整体仍保持完好，破损率即为0；

3)若结构层发生破损的芯样比率在30％～80％之间时，认为该结构层已经发生了不同程度的损坏，需根据损坏的影响程度确定养护对策。

(4)养护类型划分

1)利用路面结构完整性评价指标体系，构建大中修养护类型划分决策树，如表4所示；

2)首先需判断路面基层结构是否已发生严重破坏，若路面基层结构已无法继续利用，则相对应的养护类型应属于结构性大修，此处 判断的指标为基层破损率BDR；

3)在基层结构仍可继续利用的前提下，需要进一步判断路面整体结构强度状况，此时可通过路面结构强度指数PSSI划分出结构强度充足及不足两个档次；对于结构强度充足的路段，养护类型可定为中修或功能性大修；而对于结构强度不足的路段，养护类型则应在功能性大修或结构性大修中选择；

4)对于基层结构可继续利用，且路面结构强度充足的路段，应进一步利用中下面层破损率UDR评价路面中下面层结构的破坏程度；若判断中下面层结构已发生较大损坏而无法继续利用时，该路段养护类型应判定为功能性大修；若中下面层结构整体仍保持完好，仅在上面层结构中发生不同程度的破坏，则养护类型可确定为中修；

5)对于基层结构可继续利用，但路面结构强度不足的路段，应进一步利用中下面层破损率UDR评价路面中下面层结构的破坏程度；若判断中下面层结构已发生较大损坏而无法继续利用时，该路段养护类型应判定为结构性大修；若中下面层结构整体仍保持完好，仅在上面层结构中发生不同程度的破坏，由于需进行结构补强，其养护类型可确定为功能性大修；

6)最后，利用路表面层破损率指标DR进行细分，可对相同养护类型的不同路段采取更有针对性的养护措施。

7)对于各项指标的分级标准，可根据现行相关行业标准及养护经验进行确定及调整，本方法提供了指标值域参考范围，见表4。

本发明的方法通过大量养护设计项目经验总结得到，能够将路况调查数据与养护类型判断结果充分匹配，分析结果与路段养护需求情况较为匹配，为推动沥青路面养护需求分析的准确性奠定了坚实的基础。

对于本发明各个实施例中所阐述的方案，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。