路面管理系統(tǒng)及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的探討研究

馮 國(guó) 杰

(廣東中譽(yù)設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 佛山 528200)

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路面管理系統(tǒng)及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的探討研究

馮 國(guó) 杰

(廣東中譽(yù)設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 佛山 528200)

介紹了路面管理系統(tǒng)是通過系統(tǒng)分析的方法，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和政治等各方面因素，協(xié)調(diào)各項(xiàng)路面管理活動(dòng)，促使路面管理過程系統(tǒng)化，通過路面性能預(yù)測(cè)模型確定最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施延長(zhǎng)路面使用壽命。

路面管理系統(tǒng)，預(yù)測(cè)模型，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

0 引言

交通荷載和環(huán)境對(duì)道路反復(fù)作用后，路面的使用性能逐漸衰退，最終不能滿足行駛要求。路面使用性能降低后，不僅影響行駛舒適性，還會(huì)增加汽車的運(yùn)行費(fèi)用。道路管理部門需要長(zhǎng)期投入大量人力和資金，用于維持路面使用性能在一定水平。對(duì)于路面養(yǎng)護(hù)最重要的就是保證有足夠的資金，然而通?？捎玫馁Y金有限，如何合理有效分配資金使得效益最佳，保持路網(wǎng)的服務(wù)水平滿足行駛要求。

1 路面管理系統(tǒng)的內(nèi)容

路面管理的工作內(nèi)容可以分為四個(gè)方面：規(guī)劃上，評(píng)價(jià)現(xiàn)有路網(wǎng)、安排計(jì)劃和預(yù)算；設(shè)計(jì)上，采集數(shù)據(jù)提出優(yōu)選方案；施工上，編制計(jì)劃并控制施工質(zhì)量；養(yǎng)護(hù)上，定期監(jiān)測(cè)路況，評(píng)價(jià)并制定養(yǎng)護(hù)計(jì)劃。以最低消耗量應(yīng)用有限的資源，維持路面在工作年限內(nèi)具有足夠的服務(wù)水平。路面管理系統(tǒng)就是為管理部門提供分析手段，制定并比較各類對(duì)策，在預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)和約束條件限制下，從中選用費(fèi)用—效果最佳的方案[1,2]。

從管理目標(biāo)對(duì)象上，路面管理系統(tǒng)由網(wǎng)級(jí)管理系統(tǒng)和項(xiàng)目級(jí)管理系統(tǒng)構(gòu)成，兩者服務(wù)的目標(biāo)對(duì)象不同，分別具有不同的功能和結(jié)構(gòu)。路面管理系統(tǒng)的基本內(nèi)容包括采集路面狀況信息、分析數(shù)據(jù)、預(yù)測(cè)趨勢(shì)、對(duì)策選擇和系統(tǒng)實(shí)施。項(xiàng)目級(jí)路面管理系統(tǒng)主要側(cè)重于具體路面養(yǎng)護(hù)維修策略，包括路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)優(yōu)化與路面罩面方案選擇。網(wǎng)級(jí)路面系統(tǒng)則著眼于整個(gè)路網(wǎng)，包括以下內(nèi)容：整個(gè)路網(wǎng)當(dāng)前性能評(píng)價(jià)、路面養(yǎng)護(hù)需求分析評(píng)價(jià)、養(yǎng)護(hù)優(yōu)選計(jì)劃制定、養(yǎng)護(hù)投資敏感性及風(fēng)險(xiǎn)性分析、新建、改建項(xiàng)目投資效益分析。從功能和結(jié)構(gòu)上，路面管理系統(tǒng)由信息系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng))、路面評(píng)價(jià)系統(tǒng)(路面性能的評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè))、經(jīng)濟(jì)分析與優(yōu)化系統(tǒng)、路面養(yǎng)護(hù)維修決策系統(tǒng)組成。

2 路面損壞及使用狀況評(píng)價(jià)

2.1 路面損壞

引起路面損壞產(chǎn)生的因素有很多，主要分為荷載、環(huán)境、施工養(yǎng)護(hù)三方面。各種因素造成的路面結(jié)構(gòu)損壞特征不盡相同，且各類損壞對(duì)使用性能和結(jié)構(gòu)的影響程度不同，相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)維修措施也不相同。根據(jù)路面損壞模式以及影響使用性能的程度，可將常見的損壞分為5種類型：

1)由于路面出現(xiàn)裂縫或者斷裂而使路面結(jié)構(gòu)的整體性受到破壞，為裂縫類損壞；

2)路面表層出現(xiàn)的局部缺陷，如粒料散落，為松散類損壞；

3)路面結(jié)構(gòu)的整體性尚未破壞，但是結(jié)構(gòu)形狀發(fā)生了變化，稱為變形類損壞；

4)在水泥混凝土路面板間的接縫位置以及鄰近范圍出現(xiàn)的局部損壞，為接縫類損壞；

5)瀝青路面的泛油和瀝青路面以及水泥混凝土路面的修補(bǔ)損壞。

不同類型的路面損壞，都有其發(fā)生和發(fā)展過程。在這一過程中，不同階段的損壞，對(duì)于路面使用性能有著不同的影響。故需要針對(duì)不同損壞制定相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 路面使用狀況評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)路面使用狀況是路面管理系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，路況預(yù)測(cè)、優(yōu)化對(duì)策、制定養(yǎng)護(hù)計(jì)劃都以其為基礎(chǔ)。公路技術(shù)狀況評(píng)價(jià)包含路面、路基、橋隧構(gòu)造物和沿線設(shè)施四部分內(nèi)容。評(píng)價(jià)指標(biāo)如圖1所示。

規(guī)范中針對(duì)每一項(xiàng)指標(biāo)都有相應(yīng)的計(jì)算公式，通過采集實(shí)際路況信息，統(tǒng)計(jì)各類損壞，計(jì)算得到所需的評(píng)價(jià)指標(biāo)，可用于進(jìn)一步的路面使用性能分析。

3 路面使用性能預(yù)測(cè)及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

3.1 路面使用性能預(yù)測(cè)

隨時(shí)間或車輪作用次數(shù)的增加，路面使用性能逐漸變壞。當(dāng)路面損壞程度達(dá)到預(yù)定限值時(shí)，應(yīng)采取措施恢復(fù)或提高其使用性能。為了確定最佳養(yǎng)護(hù)或改建的時(shí)機(jī)和措施，建立使用性能與時(shí)間或軸載作用次數(shù)的關(guān)系式，稱為使用性能模型。

AASHTO試驗(yàn)路的基本方程就是較早的路面服務(wù)能力預(yù)測(cè)方程。各類預(yù)測(cè)方程歸納起來有三類：力學(xué)—經(jīng)驗(yàn)法，回歸分析法，概率模型法。實(shí)質(zhì)上都屬于回歸分析法，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)采用回歸技術(shù)建立的預(yù)估模型。在方程中引入來自力學(xué)分析的結(jié)構(gòu)類變量，為力學(xué)—經(jīng)驗(yàn)法；若方程自變量取用年份、交通量或路面結(jié)構(gòu)等因素，則為回歸分析法；將因變量離散化，并考慮不同狀態(tài)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，就是概率模型法。

預(yù)測(cè)模型的建立需要滿足以下原則：

1)以調(diào)查數(shù)據(jù)為起點(diǎn)，建立變起模型；

2)預(yù)測(cè)模型應(yīng)有可調(diào)整性；

3)方程的簡(jiǎn)明性；

4)方程形式的穩(wěn)定性。

路面使用性能預(yù)估模型對(duì)于項(xiàng)目級(jí)和網(wǎng)級(jí)管理系統(tǒng)，都是管理中技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析的關(guān)鍵內(nèi)容。模型的構(gòu)建，需要長(zhǎng)期的路況信息積累和對(duì)路面使用性能變化規(guī)律不斷深入探索，逐漸改進(jìn)和完善模型，以期更加貼合實(shí)際路面狀況。

3.2 路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

3.2.1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)含義

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的概念最早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代，是指當(dāng)路面尚未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞而表面功能逐漸衰減時(shí)，采取的一種定期養(yǎng)護(hù)維修措施，目的是為恢復(fù)表面服務(wù)功能。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)提倡的是在路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可逆損壞之前，采取措施修復(fù)路用功能，改善路面使用性能。

對(duì)道路進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，實(shí)施過程如下：

1)通過前期調(diào)研采集信息數(shù)據(jù)，使用路面管理系統(tǒng)分析確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的總需求。

2)根據(jù)總需求確定適宜的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)年度支出預(yù)算。

3)在預(yù)算框架內(nèi)確定需要采取的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。

通過統(tǒng)一的概念和以相應(yīng)的規(guī)范、指南等指導(dǎo)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的發(fā)展，不斷收集信息總結(jié)經(jīng)驗(yàn)來修訂規(guī)范。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的實(shí)施過程是長(zhǎng)期的，需要協(xié)調(diào)相應(yīng)的職能部門，形成長(zhǎng)期穩(wěn)定的資金分配、技術(shù)指導(dǎo)、效果評(píng)價(jià)、技術(shù)總結(jié)與經(jīng)驗(yàn)推廣的一系列管理機(jī)制。

3.2.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可采取的措施種類較多，需要根據(jù)實(shí)際條件確定所需的養(yǎng)護(hù)措施，如資金、環(huán)境、交通量、道路等級(jí)等。從材料和工藝角度，歸納為三種類型：裂縫填封類、封層類和罩面類[4,5]。

1)裂縫填封類。

填封可以有效封住裂縫，防止水對(duì)路面結(jié)構(gòu)的深度損壞，減少龜裂、坑槽等病害的出現(xiàn)概率，延緩路面使用性能衰減。根據(jù)養(yǎng)護(hù)材料的不同，裂縫填封主要分為：普通熱瀝青或改性熱瀝青灌縫；灌縫膠處理裂縫；抗裂貼處理裂縫；壓縫帶處理裂縫。

2)封層類。

通過鋪筑瀝青混合料薄層，目的是防止水分侵入面層，提高原有路面的防水性能、平整度及抗滑性能。目前主要有四類方式：瀝青路面表面封層；霧封層和還原劑封層；石屑封層；稀漿封層和微表處。

3)罩面類。

指原有瀝青路面上加鋪的細(xì)石薄瀝青面層，以此來改善路面使用質(zhì)量，提高路面的防水、抗滑能力和平整度，主要有超薄磨耗層和熱瀝青混合料薄層罩面兩種類型。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家政策的大力推行，近年來高速公路網(wǎng)持續(xù)快速發(fā)展。但是現(xiàn)有系統(tǒng)與新建高速公路不能較好相容，主要是由于高速公路交通狀況有其自身的特點(diǎn)，諸如交通量大、車速高、重載交通多以及渠化交通現(xiàn)象嚴(yán)重等，還有系統(tǒng)中相關(guān)參數(shù)的不完整、缺乏客觀性，也是造成評(píng)價(jià)結(jié)果失真的原因。

當(dāng)前路面管理與路面管理系統(tǒng)的問題與需求主要集中在現(xiàn)有工具和技術(shù)的使用、機(jī)構(gòu)和組織問題、路面管理的廣泛作用、新工具，新方法和新技術(shù)幾個(gè)方面。通過改進(jìn)發(fā)展，路面管理將利用新一代的技術(shù)，從而較少地依賴人工勞動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。路面管理工具將使機(jī)構(gòu)和利益相關(guān)方運(yùn)用與機(jī)構(gòu)目標(biāo)及路面價(jià)值緊密相連的明確表述進(jìn)行有效溝通。在資產(chǎn)管理框架中，路面管理將被運(yùn)用于私營(yíng)和公共部門的調(diào)查決策和方案選擇。路面管理分析方案將考慮新型材料和施工/設(shè)計(jì)方法，以及其他影響項(xiàng)目和處理選擇的因素，包括安全、交通擁堵和可持續(xù)發(fā)展。由于這些改變，路面管理將會(huì)變得強(qiáng)大、全面而可靠，并會(huì)滿足機(jī)構(gòu)在項(xiàng)目、網(wǎng)絡(luò)和戰(zhàn)略層面的需要。

[1]姚祖康.路面管理系統(tǒng).北京：人民交通出版社，1993.

[2]資建民.路面管理和管理系統(tǒng).廣州：華南理工出版社，2003.

[3]JTG H20—2007，公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn).

[4]王玉順，朱敏清.高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)與應(yīng)用.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2008.

[5]孫 旭.瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的分類及應(yīng)用.交通標(biāo)準(zhǔn)化,2012(20):32-34.

Study on the pavement management system and preventive maintenance

Feng Guojie

(GuangdongZhongyuInstituteCo.,Ltd,Foshan528200,China)

Pavement management system is by systemic analysis method, considering the technical, economic, social and political factors, coordinating all kinds of pavement management activities, and promoting the systemic process of pavement management. Through the prediction model of pavement performance, determined the optimal maintenance time, and taking preventive maintenance measures to prolong the service life of the pavement.

pavement management system, prediction model, preventive maintenance

1009-6825(2015)18-0136-02

2015-04-12

馮國(guó)杰(1979- )，男，工程師

U416.2

A