高等級路面類型選用的決策分析

陸　軍

摘要:高等級公路選用瀝青砼路面還是水泥砼路面,一直是困擾設(shè)計(jì)者和決策者的一個問題。瀝青砼路面和水泥砼路面各有其優(yōu)缺點(diǎn),高等級公路采用何種類型路面不是一個能簡單回答的問題,有必要對兩種路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、社會影響等方面的綜合比較,以可靠的數(shù)據(jù)與科學(xué)的分析方法說明高等級公路在目前條件下應(yīng)采用何種類型的路面。

關(guān)鍵詞:路面類型;選用;決策;分析

中圖分類號:U416.23文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-8937(2009)08-0089-01

1兩類路面現(xiàn)狀調(diào)查

路面現(xiàn)狀調(diào)查主要包括以下幾個方面: ①路面破損調(diào)查采用目測調(diào)查法,以1000～2000m為一個調(diào)查段落。②路面彎沉調(diào)查以貝克曼梁為主要調(diào)查工具,少數(shù)路段采用落錘式彎沉儀FWD測試。③路面平整度調(diào)查采用顛簸累積(BI)儀進(jìn)行調(diào)查,每100m為一個統(tǒng)計(jì)路段。④路面類型對環(huán)境的適應(yīng)性主要調(diào)查受水侵害嚴(yán)重的低路堤路段對兩類路面的適應(yīng)性。⑤路面建設(shè)費(fèi)用、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用及路況的歷史資料,主要通過查閱有關(guān)文檔資料獲得。

2兩類路面綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

2.1路面結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)評價(jià)

路面結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)評價(jià)主要考慮的因素有路面結(jié)構(gòu)的壽命周期總費(fèi)用現(xiàn)值、建筑及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用,還要考慮采用的方案對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的影響,如使用當(dāng)?shù)夭牧稀趧恿Y源的利用等。根據(jù)調(diào)查的材料單價(jià)、路面養(yǎng)護(hù)費(fèi)用,對兩類路面的初期投資及費(fèi)用現(xiàn)值進(jìn)行了計(jì)算,可以得到:兩類路面的初期投資已非常接近,水泥砼路面的初期投資僅比瀝青砼路面高4%～10%,而水泥砼路面的費(fèi)用現(xiàn)值要比瀝青砼路面費(fèi)用現(xiàn)值低2%～10%。由此可見,僅從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),水泥砼路面和瀝青砼路面具有相同的競爭力。

2.2兩類路面的技術(shù)適應(yīng)性

水泥砼路面的最顯著特點(diǎn)是它具有很大的剛度以及良好的抗疲勞特性。由于砼板的彈性模量比基層材料高的多,因而水泥砼路面的承載力大部分是從板本身得到的,而瀝青砼路面面層與基層的模量相差不大,由荷載產(chǎn)生的應(yīng)力有很大一部分要依靠路面基層來承擔(dān)。對于土基,水泥砼路面對土基條件不太敏感,而瀝青砼路面的整體強(qiáng)度很大程度上取決于土基強(qiáng)度。

2.3兩類路面能耗比較

根據(jù)計(jì)算,當(dāng)不計(jì)瀝青本身能量時,水泥砼路面的能耗比瀝青砼路面的能耗高25%左右,當(dāng)計(jì)入瀝青本身能量時,瀝青砼路面的能耗則比水泥砼路面高20%左右。我們不主張計(jì)入瀝青本身的能量,瀝青是從原油中提煉出來的,能作為能量的很多分包含成在瀝青中,但瀝青在傳統(tǒng)上是作為土建材料使用的,瀝青具有能量,但如果燃燒完了,它的價(jià)值也就消失了,作為土建材料的價(jià)值也就沒有了。這樣看來,修建瀝青砼路面的能耗要比水泥砼路面少,對節(jié)約能源有利。

2.4兩類路面使用性能比較

一般而言,瀝青砼路面的平整度易于得到保證,而且路面損壞后也容易恢復(fù),但水泥砼路面的平整度較難保證,即使是新修建的水泥砼路面,其平整度合格率只能達(dá)到85%。與行車安全有關(guān)的指標(biāo)主要是路面的抗滑能力。瀝青砼路面主要采取的措施有加鋪耐磨的開級配封層、磨耗層等來提高路面的抗滑能力;而水泥砼路面的防滑主要通過刻槽的方法獲得。

3高等級公路路面類型選用策略

3.1 數(shù)學(xué)模型的建立

根據(jù)多層次綜合評判原理,可以對m個評判對象進(jìn)行評判,最后得出各個對象的綜合評判值向量然后根據(jù)最大隸屬度原則,給出模糊綜合評判結(jié)果。為了更進(jìn)一步評價(jià)方案的優(yōu)劣,我們對各個評語的得分進(jìn)行加權(quán)平均,得到總分進(jìn)行比較。設(shè)對每個評語Vj打分為Cj,則綜合評判的總得分為: 這樣,可以根據(jù)S的大小來進(jìn)行最后的比較。

3.2影響路面選型因素的層次分析

要進(jìn)行模糊評判,首先要確定因素樹結(jié)構(gòu),即要分清因素間的并列關(guān)系與從屬關(guān)系。影響路面選型的因素很多,通過分析彼此間的關(guān)系,確定路面選型因素層次。

3.3權(quán)重分配

由于影響路面選型的各因素的地位不等,權(quán)重分配便成了一個重要問題。權(quán)重分配的確定可以由決策者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用,也可以用統(tǒng)計(jì)或?qū)＜以u分法。本研究中采用了專家咨詢調(diào)查法確定各因素的權(quán)重。

3.4單因素評價(jià)

對于路面類型影響因素中難以用數(shù)量來定量表示的單因素評價(jià),可通過專家評定的方法得到。在因素樹中還有一部分因素為數(shù)量指標(biāo),它們均屬于“越小越優(yōu)”型。

3.5數(shù)據(jù)處理及分析

根據(jù)數(shù)學(xué)模型,編制了計(jì)算機(jī)程序來進(jìn)行路面選型多層次模糊綜合評判的分析計(jì)算,從兩類路面的得分看,瀝青砼路面的優(yōu)勢較為明顯,瀝青砼路面的得分要比水泥砼路面的得分高出20%以上,說明在目前的條件下,高等級公路應(yīng)選用瀝青砼路面。