机场道面状况评价指标DL的简单介绍

宗瑜

摘要：现有的机场道面预估的剩余寿命是一直衰减的趋势，但道面状况与其维护水平有很大关系，应该是一个动态的指标。因此FAA的道面寿命倍增计划中重新定义了一个设计指标DL，目前该项指标还在发展中，所以本文根据今年FAA公开的报告分析了DL的提出原因和理论基础，并根据现有的评价体系对其应用做了一些构想。

关键词：道面状况评价；DL

引言

道面剩余寿命是机场运行规划、道面维护及改扩建决策的基础，也是道面定量评价与管理的重要体现。目前，道面剩余寿命预估一般分为结构性剩余寿命预估和功能性寿命预估。2015年上海虹桥国际机场的道面结构剩余寿命预估采用我国现行《民用机场水泥混凝土道面设计规范》中机场水泥混凝土道面设计方法的逆过程（1）。对于功能性寿命的预估，同济大学的凌建明等人通过回归分析建立了沥青混凝土跑道道面的国际平整度指数（IRI）与累计交通量的关系和IRI—PCI关系，构建了机场沥青混凝土跑道道面的PCI预测模型（2），虽然应用该模型能够较准确地预测青混凝土跑道道面剩余使用寿命，但终归的依据还是PCI衰减规律。

1DL的提出

我国机场道面剩余寿命根据《民用机场道面评价管理技术规范》进行预估。

道面结构性剩余寿命预估采用设计的逆过程：

水泥混凝土：Ys=(1000*Ne*T)/(0.75*nw*Wt*Ns)

沥青混凝土：Ys=Ne/(∆*Ns)

功能性剩余寿命预估是根据道面功能指标（如道面状况指数PCI）的衰减规律预测其剩余使用年限的过程：绘制道面族PCI衰变曲线，延长评价区域的预测曲线，最后通过该曲线由临界值PCIc确定道面功能性剩余寿命。

虽然两种预估方法的模型不同，但一致的是道面剩余寿命预估都没有直接考虑非结构性损伤，而且剩余寿命只能从初始值一直衰减至临界值的使用年限。然而实际情况是可用剩余寿命既应包括结构性损伤成分（PCI结构损伤、HWD结构性能测试分析），也应包括非结构性损伤成分（PCI其它损伤、摩擦系数、构造深度），而且道面状况与其维护水平有很大关系，应该是一个动态的指标，剩余使用年限会因维护水平的变化而变化，如果过度使用机场道路却不加以保养会加速道面损伤，缩短其剩余寿命，如果定期给予道面一定的维护，便可延长道面的服务周期、增加其剩余寿命。

所以需要重新定义一个包含结构性和非结构性损伤成分的道面状况指标DL（distresslevel），把SCI和一些功能性指标（摩擦系数、构造深度等）都考虑到，使DL值与道面剩余寿命是一个动态相关的关系。初步拟定为DL=f(SCI,friction,roughness,...)。

2理论基础

考虑到道面性能在接近使用寿命临界值的时候会进入加速损坏阶段，导致道面性能急剧下降和维护费用骤增，严重时可能因为发生突发损坏需要关闭机场，造成严重的社会影响，因此要在其使用寿命结束之前采取一定的维护措施，是机场道面性能保持在一定的水平，既充分利用跑道的服务能力，又不至于造成后期过高的维护费用和较差的服务水平。

假设DL的取值范围为1~100，是一个动态指标，当DLlower﹤DL﹤DLupper时道面可用。当DL低于最低限值（DLlower）且有p的概率不可恢复时，就是道面达到了使用寿命极限。因此当DL衰减到接近下限值（DLlower）时，有效的道面维护工作使DL值恢复到一定水平，保持高于下限值（DLlower），以延长道面达到使用寿命极限的年限。

图1图形表示的道面寿命定义

Fig.1Pavementlifedefinitiongraphicalrepresentation

需要注意的是，通常DL值可以通过定期干预恢复，路面就可以继续使用了，但每次恢复都有一个回报递减值，不能完全恢复到初始状态，最终DL低于最低限值（DLlower）且不可恢复时，路面会完全“失效”，达到其使用寿命极限。

3DL的应用

DL是FAA在道面寿命倍增计划中提出的道面状况指标，计划中道面结构设计寿命要达到倍增后的40年，而道面上层或表层铺面的设计寿命可以小于该设计周期，通过后期养护以达到预期的40年。计划中表明要达到道面绿色可持续使用的要求，需在道面铺设时采用新材料、新技术，以便后期的道面维护以恢复DL值。

初步假想DL值是在SCI值的基础上对各个有效修复工作加分来确定。可以有效地恢复场道DL值的维护工作包括：道面研磨和铣削以恢复表面轮廓构型；道面铣削和密封涂层等以恢复平整度；沟槽修复以恢复道面摩擦系数；接缝密封更换；其他路面养护技术；个别道面板更换或定位改造等（需要注意，一些普通维修工作，如道面除胶等并不能有效地恢复DL值）。对以上提到的有效维护工作及修复程度也给出与道面损伤类型及损伤程度计量标准相类似的加分计量标准，修复程度也分为稍许修复L、大量修复M、几乎完全修复H三个水平，无法修复时不记录，但完全修复水平是达不到的，也不记录。所以确定DL值的整个过程就是先根据各个损伤类型及损伤程度在初始值100基础上负分得到道面结构状况指数SCI，再根据修复工作及修复程度在SCI基础上加分，做出一定的修正后得到相应的DL值。下限值（DLlower）与道面类型和机场运行情况相关，可以参考SCI的下限值设置成70~80。这样得到的DL值是一个随着道面维护工作而变化的动态指标，达到了预期要求。

图2道面寿命延长

Fig.2Extendingpavementlife

由此得到相应的道面寿命与PCI水平的关系如图2，寿命得以延长，但其整体趋势还是从初始值一直衰减至临界值。通过与图1对比，可以明显看出，DL值更能体现道面维护水平对剩余寿命的动态影响，比现有的剩余寿命评价体系更科学。

4展望

通过DL动态值评价道面状况、预估道面剩余寿命更具科学性，但文中提及DL的评判过程只是一个构想，有效维护工作罗列尚不全面，维护水平的响应折减系数需要大量的数据进行拟合，才可使用。最终用来判断道面剩余寿命的DL—剩余寿命的拟合曲线也有待探究。

参考文献

[1]机场沥青混凝土道面剩余寿命预测方法研究，凌建明，同济大学学报，2004.

[2]上海虹桥国际机场跑道道面调查与评价，官盛飞，中国市政工程，2015.

[3]FAA40-YearLifePavementExtensionR&D,DavidR.Brill,P.E.,Ph.D.,2014.

[4]NewPavementDesignfor40-YearLife,DavidR.Brill,P.E.,Ph.D.,2015.

[5]SustainableAirportPavements,JeffreyS.Gagnon,P.E.,2016.