瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的確定方法研究

1、瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的確定方法研究 摘要：瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效益分析是路面預(yù)養(yǎng)護(hù)技術(shù)的核心,是比選預(yù)養(yǎng)護(hù)方案和確定實(shí)施時(shí)機(jī)的前提，同時(shí)路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)對(duì)維持良好的路面性能也具有重要的意義。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的成功與否及其效益與進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)密切相關(guān),本文結(jié)合我國(guó)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)水平,從預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的作用出發(fā),針對(duì)瀝青路面早期損壞的特點(diǎn)，應(yīng)用壽命周期費(fèi)用法來(lái)確定瀝青路面養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)，對(duì)瀝青路面采取稀漿封層技術(shù)后，采用預(yù)養(yǎng)護(hù)效益分析中的效益面積、效益基線、效益面積增量等指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，最后通過(guò)比較效果費(fèi)用比值得出：當(dāng)路面壽命為四年時(shí)采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的效果費(fèi)用比最大，此時(shí)也為采取稀漿封層作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施

2、的最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，因此應(yīng)在第四年采用稀漿封層措施對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理。Abstract:Asphalt pavement preventive maintenance benefit analysis is the core of the pavement pre-conservation technology, is the premise of Comparing and selecting pre-conservation plan and determining Implementation time, simultaneously pavement preventive maintena

3、nce is also of great significance on pavement performance. The success of preventive conservation and its benefits is closely related to the occasion of preventive maintenance. This paper, Combining the level of highway maintenance techniques, starting from the role of preventive maintenance, Agains

4、t for asphalt pavement damage characteristics, applying life-cycle cost method to determine the best time of asphalt pavement maintenance, utilizing the technology that slurry seal to the asphalt pavement, using the Effective area, the baseline efficiency, theIncremental of Effective area of prevent

5、ive maintenance benefit analysis and other indicators to calculate the incremental area, the final Conclusion by comparing the effect fees Ratio: When the road life is four years, the effect fees Ratio of preventive conservation measures is maximum, this time also is the best time for taking slurry

6、seal to asphalt pavement as preventive maintenance measures, so we should take slurry seal to asphalt pavement as the measures to deal with the pavement in the fourth year.關(guān)鍵詞：瀝青路面；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)；養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)；壽命周期Keyword: Asphalt Pavement Preventive Maintenance Maintenance Time Life Cycle0 引言路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)對(duì)維持良好的路面性能具有重要的意義

7、。為改善路面使用性能,延長(zhǎng)路面使用壽命,延遲昂貴的路面大修和重建,預(yù)防性養(yǎng)護(hù)起到了重要的作用。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)進(jìn)行了多方面的研究,提出了一些較實(shí)用的確定方法,主要有:基于路況(PCI)或時(shí)間的方法、行駛質(zhì)量指數(shù)和破壞指數(shù)法、決策樹(shù)法、排序法、效益費(fèi)用評(píng)估法、生命周期評(píng)估法和基于老化的方法等。由于路面使用性能的影響因素多,各指標(biāo)之間存在內(nèi)在聯(lián)系,而且之間的相互關(guān)系復(fù)雜多變,使得上述各種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)確定方法,有時(shí)很難取得令人滿意的結(jié)果。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一種社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益均很好的養(yǎng)護(hù)方法,其有效性和經(jīng)濟(jì)性在很大程度上取決于采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的時(shí)機(jī)。半剛性基層瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)

8、工程,其核心是建立一個(gè)有效的決策系統(tǒng),解決在一定的路段、一定的時(shí)間、采取一定的養(yǎng)護(hù)措施的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)問(wèn)題。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的經(jīng)濟(jì)性和有效性在很大程度上取決于采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的時(shí)機(jī),而對(duì)于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的確定,又是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文針對(duì)瀝青路面早期損壞的特點(diǎn)，應(yīng)用壽命周期費(fèi)用法來(lái)確定瀝青路面養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)，最后通過(guò)比較效果費(fèi)用比值得出：當(dāng)路面壽命為四年時(shí)采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的效果費(fèi)用比最大，此時(shí)也為采取稀漿封層作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。1 瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)指標(biāo)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是指在路面狀況良好的情況下,對(duì)現(xiàn)有道路系統(tǒng)進(jìn)行有計(jì)劃的、基于費(fèi)用效益分析的一種養(yǎng)護(hù)策略,它在不提高路面結(jié)

9、構(gòu)承載能力的前提下,可有效延遲路面損壞,維持或改善路面現(xiàn)有通車條件,達(dá)到推遲路面大修、延長(zhǎng)使用壽命等目的。由于路面使用性能具有多方面的屬性，用單項(xiàng)指標(biāo)難以對(duì)它進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。在路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的確定中,每個(gè)指標(biāo)所起的作用是不同的。 1.1路面狀況指數(shù)路面破損現(xiàn)象是各種因素作用于路面結(jié)構(gòu)的結(jié)果,反映了路面結(jié)構(gòu)的完整性,也是衡量路面服務(wù)潛力的最重要因素之一。在目前大多路面管理系統(tǒng)中也將其作為主要的路面采集數(shù)據(jù),因此,應(yīng)將路面狀況指數(shù)PCI作為確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實(shí)施時(shí)機(jī)的路面使用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。1.2行駛質(zhì)量指數(shù)路面的行駛質(zhì)量采用行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)作為評(píng)價(jià)指標(biāo),是反映路面在行駛質(zhì)量方面所提供服務(wù)能力的

10、主要指標(biāo)。行駛質(zhì)量指數(shù)由國(guó)際平整度指數(shù)(IRI)采用式(1)進(jìn)行計(jì)算。從路面狀況的角度分析,影響路面行駛質(zhì)量的主要因素是路面平整度,平整度是路面行駛舒適性、經(jīng)濟(jì)性與安全性最普通和最重要的標(biāo)志。也是路面管理系統(tǒng)主要采集的路面數(shù)據(jù)。因此,平整度成為度量路面使用性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。1.3 抗滑系數(shù)路面的一個(gè)重要功能就是保證使用者的安全,而路面抗滑性能是影響行車安全的主要因素,當(dāng)路面的抗滑性能低于某一限度時(shí),可通過(guò)經(jīng)濟(jì)、有效的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施來(lái)恢復(fù)路面的抗滑性能,隨著人們對(duì)安全的重視程度提高,保證道路使用者的安全是至關(guān)重要的工作。因此,有必要將路面的抗滑性能作為確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的一個(gè)指標(biāo)。路面抗滑性能

11、一般采用抗滑系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo),路面抗滑系數(shù)以橫向力系數(shù)(SFC)表示。1.4車轍車轍主要發(fā)生在路面投入使用的前期。車轍的出現(xiàn)不僅影響行車的舒適性,也影響行車的安全性。車轍達(dá)到一定深度后,車轍內(nèi)的積水不容易排除,一方面降低路面的抗滑性能,容易引發(fā)交通事故;另一方面積水向下滲入路面,如果不能及時(shí)排除,在行車荷載和凍融循環(huán)的作用下,極易引發(fā)其他病害的產(chǎn)生。現(xiàn)有養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范將車轍只作為一種路面破損形式,不足以反映車轍對(duì)行駛舒適性和行車安全性的重要性。因此,有必要將車轍作為確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的指標(biāo)之一。但作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施來(lái)處理的車轍有一定的深度限制,當(dāng)超過(guò)這個(gè)界限時(shí),就不宜用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施來(lái)處理了。要

12、確定路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)，首先要選擇路面使用性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)，而對(duì)瀝青路面使用性能的影響因素不是單一的，因?yàn)槁访媸褂眯阅芫哂卸喾矫娴膶傩裕疚牟捎镁C合指數(shù)PQI來(lái)進(jìn)行分析。2 瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)分析方法 2.1 壽命周期法隨著特重交通和重交通道路比例的增加，半剛性瀝青路面在沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)年限便發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞。在路面管理系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)分析中 ,一般認(rèn)為壽命周期費(fèi)用分析是比較合理的經(jīng)濟(jì)分析方式。通過(guò)壽命周期分析方法，提出半剛性瀝青路面最合適的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，使所需養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用最少，為道路使用者提供良好的通行環(huán)境。本文針對(duì)瀝青路面早期損壞的特點(diǎn)，應(yīng)用壽命周期費(fèi)用法來(lái)確定瀝青路面養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)。2.2預(yù)養(yǎng)護(hù)效

13、益的估算若已知表征路面性能的指標(biāo),如路面平整度指數(shù)IRI、橫向力系數(shù)SFC、路面狀況指數(shù)PCI等衰變規(guī)律,則指標(biāo)衰變曲線與上下效益基線圍成的面積稱之為該指標(biāo)的效益面積。當(dāng)采用預(yù)養(yǎng)護(hù)措施后,效益面積的增量稱之為預(yù)養(yǎng)護(hù)效益面積。效益計(jì)算基線是計(jì)算效益面積的上下邊界, 反映在效益計(jì)算指標(biāo)和時(shí)間關(guān)系圖上為平行于時(shí)間軸的直線。效益面積增量為實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施以后的性能衰變曲線與未采用預(yù)養(yǎng)措施時(shí)的性能曲線以及上下效益基線圍成的面積。采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施后的效果，用效益面積增量與未采取預(yù)養(yǎng)措施時(shí)效益面積的比值表示。最佳預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)是基于效果費(fèi)用比得到的。最佳時(shí)機(jī)就是在費(fèi)用最小而效果最大時(shí)，即效果費(fèi)用比額E/

14、C最大時(shí)是最佳的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。2.3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施稀漿封層是一項(xiàng)較理想的路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，能減小原路面的透水性，提高摩擦系數(shù)，適當(dāng)改善平整度，有施工快、造價(jià)低、用途廣、能耗低、污染少等優(yōu)點(diǎn)，并具有施工簡(jiǎn)單、不中斷交通、提高路面質(zhì)量較快的特點(diǎn)，經(jīng)多年的應(yīng)用技術(shù)比較成熟，不斷得到發(fā)展。其在養(yǎng)護(hù)工作中起著極為重要的作用，也可以用在白色路面上直接取代熱瀝青面料做面層，施工方法簡(jiǎn)便，可以有效地提高道路的使用壽命，節(jié)省大量的資金和能源，明顯地提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。稀漿封層技術(shù)是將稀漿混合料均勻地?cái)備佋诖幚淼穆访嫔?，?jīng)裹復(fù)、破乳、析水、蒸發(fā)和固化等過(guò)程與原路面牢固地結(jié)合在一起，形成密實(shí)、堅(jiān)固、耐磨和道路

15、表面封層。能夠恢復(fù)路面的平整度和抗滑性能，修復(fù)輕微車轍，快速封閉舊路面的各種裂縫，防止雨水和雪水對(duì)路基路面進(jìn)一步損壞，延長(zhǎng)道路的使用壽命。但稀漿封層對(duì)于路基變形較大、已嚴(yán)重?fù)p壞的路面則不宜使用。本文應(yīng)用稀漿封層技術(shù)對(duì)路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的確定應(yīng)用實(shí)例3.1預(yù)防性養(yǎng)護(hù)衰變曲線 = 1 * GB2 未預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施衰變規(guī)律用選取的權(quán)重指標(biāo)計(jì)算得河北省某道路歷年的PQI值見(jiàn)表1：表1 河北省某路歷年P(guān)QI值Table 1 PQI value of a road over the years in Hebei Province年份1999年2000年2001年2002年2003年

16、PQI43.516541.45439.533537.977535.385根據(jù)以上計(jì)算得到的 PQI 值，用 Excel 進(jìn)行灰色模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，下列PQI數(shù)據(jù)為2003年隨后10年的預(yù)測(cè)值，見(jiàn)表2：表2 河北省某路 PQI預(yù)測(cè)值Table 2 PQI predictive value of a Road in Hebei Province年份2004年2005年2006年2007年2008年P(guān)QI33.857032.182430.597129.097327.6774年份2009年2010年2011年2012年2013年P(guān)QI26.333225.060723.856022.715421.6351由

17、上述數(shù)據(jù)，得到該路面使用性能衰變曲線見(jiàn)圖1：圖1 路面性能衰變曲線Figure 1 Decay curve of pavement performance = 2 * GB2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施后衰變規(guī)律 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是應(yīng)用合適的措施來(lái)延遲路面的損壞，延長(zhǎng)路面的服務(wù)壽命河北省道路應(yīng)用稀漿封層措施后第3年、第4年、第5年的PQI變化情況見(jiàn)表根據(jù)調(diào)查情況，用灰色理論進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)值可以得到實(shí)施微表處措施后路面性能衰變規(guī)律，預(yù)測(cè)值列表如表3所示表3 應(yīng)用稀漿封層后PQI預(yù)測(cè)值Table 3 PQI predictive value after application of slurry seal應(yīng)用預(yù)

18、養(yǎng)措施時(shí)的路齡微表處后第n年12345678340.489239.8738.940538.06637.165336.282135.416434.5725438.938038.33937.88637.094736.507835.886135.273134.6688536.591536.053935.28534.102333.234532.324431.4396-根據(jù)以上預(yù)測(cè)值，可以得到實(shí)施稀漿封層后的路面衰變規(guī)律（見(jiàn)圖2-4），據(jù)此可以計(jì)算不同預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實(shí)施時(shí)機(jī)的效益面積。道路用戶效益可以用路面性能曲線圍成的面積來(lái)估計(jì)。如果知道性能指標(biāo)的衰變曲線，把衰變曲線與上下效益基線圍成的面積稱為該指標(biāo)的效

19、益面積。圖 6.2路齡為3年時(shí)采取措施Figure 6.2 taking measures when Road age is 3 years圖 6.3 路齡為4年時(shí)采取措施Figure 6.3 taking measures when Road age is 4 years圖 6.4 路齡為5年時(shí)采取措施Figure 6.4 taking measures when Road age is 5 years3.3預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效益分析當(dāng)采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施以后，效益面積的增量稱為預(yù)養(yǎng)護(hù)效益面積。該路應(yīng)用稀漿封層技術(shù)養(yǎng)護(hù)時(shí)的計(jì)算結(jié)果如表4：表4 效果費(fèi)用比Table 4 Cost effectivene

20、ss ratio采取預(yù)養(yǎng)時(shí)間效果（%）費(fèi)用（萬(wàn)元/km）效益費(fèi)用比（%）第3年33.72543.781.325第4年58.42423.322.410第5年23.62724.160.866由表可見(jiàn)，當(dāng)路面壽命為當(dāng)路面壽命為四年時(shí)采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的效果費(fèi)用比最大，此時(shí)為采取稀漿封層作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。因此應(yīng)在第四年采用稀漿封層措施對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理。4 結(jié)論 = 1 * GB2 本文首先確定了以經(jīng)濟(jì)分析法為基礎(chǔ)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實(shí)時(shí)機(jī)的壽命周期法，并用結(jié)合路面性能的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)PQI確定了前述河北省路段使用稀漿封層技術(shù)時(shí)的最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。 = 2 * GB2 本文通過(guò)比較分析得到：路面壽命為當(dāng)路面壽命為四年時(shí)采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的效果費(fèi)用比最大，此時(shí)為采取稀漿封層作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。因此應(yīng)在第四年采用稀漿封層措施對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理。 = 3 * GB2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)最佳時(shí)機(jī)決策本質(zhì)上是經(jīng)濟(jì)決策和路面服務(wù)功能分析的結(jié)合,體現(xiàn)了投資和收益期望的關(guān)系,以最少的資金投入贏取最佳的效益回報(bào),達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效應(yīng)雙贏的目的。最佳預(yù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間可定義為一個(gè)預(yù)養(yǎng)護(hù)對(duì)策