路面管理系統及預防性養護的探討研究

馮 國 杰

(廣東中譽設計院有限公司，廣東 佛山 528200)

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路面管理系統及預防性養護的探討研究

馮 國 杰

(廣東中譽設計院有限公司，廣東 佛山 528200)

介紹了路面管理系統是通過系統分析的方法，綜合考慮技術、經濟、社會和政治等各方面因素，協調各項路面管理活動，促使路面管理過程系統化，通過路面性能預測模型確定最佳養護時機，采取預防性養護措施延長路面使用壽命。

路面管理系統，預測模型，預防性養護

0 引言

交通荷載和環境對道路反復作用后，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，還會增加汽車的運行費用。道路管理部門需要長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。對于路面養護最重要的就是保證有足夠的資金，然而通常可用的資金有限，如何合理有效分配資金使得效益最佳，保持路網的服務水平滿足行駛要求。

1 路面管理系統的內容

路面管理的工作內容可以分為四個方面：規劃上，評價現有路網、安排計劃和預算；設計上，采集數據提出優選方案；施工上，編制計劃并控制施工質量；養護上，定期監測路況，評價并制定養護計劃。以最低消耗量應用有限的資源，維持路面在工作年限內具有足夠的服務水平。路面管理系統就是為管理部門提供分析手段，制定并比較各類對策，在預定的標準和約束條件限制下，從中選用費用—效果最佳的方案[1,2]。

從管理目標對象上，路面管理系統由網級管理系統和項目級管理系統構成，兩者服務的目標對象不同，分別具有不同的功能和結構。路面管理系統的基本內容包括采集路面狀況信息、分析數據、預測趨勢、對策選擇和系統實施。項目級路面管理系統主要側重于具體路面養護維修策略，包括路面補強設計優化與路面罩面方案選擇。網級路面系統則著眼于整個路網，包括以下內容：整個路網當前性能評價、路面養護需求分析評價、養護優選計劃制定、養護投資敏感性及風險性分析、新建、改建項目投資效益分析。從功能和結構上，路面管理系統由信息系統(數據采集系統和數據庫管理系統)、路面評價系統(路面性能的評價與預測)、經濟分析與優化系統、路面養護維修決策系統組成。

2 路面損壞及使用狀況評價

2.1 路面損壞

引起路面損壞產生的因素有很多，主要分為荷載、環境、施工養護三方面。各種因素造成的路面結構損壞特征不盡相同，且各類損壞對使用性能和結構的影響程度不同，相應的養護維修措施也不相同。根據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)由于路面出現裂縫或者斷裂而使路面結構的整體性受到破壞，為裂縫類損壞；

2)路面表層出現的局部缺陷，如粒料散落，為松散類損壞；

3)路面結構的整體性尚未破壞，但是結構形狀發生了變化，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損壞。

不同類型的路面損壞，都有其發生和發展過程。在這一過程中，不同階段的損壞，對于路面使用性能有著不同的影響。故需要針對不同損壞制定相應的評價標準。

2.2 路面使用狀況評價

評價路面使用狀況是路面管理系統的一個重要組成部分，路況預測、優化對策、制定養護計劃都以其為基礎。公路技術狀況評價包含路面、路基、橋隧構造物和沿線設施四部分內容。評價指標如圖1所示。

規范中針對每一項指標都有相應的計算公式，通過采集實際路況信息，統計各類損壞，計算得到所需的評價指標，可用于進一步的路面使用性能分析。

3 路面使用性能預測及預防性養護

3.1 路面使用性能預測

隨時間或車輪作用次數的增加，路面使用性能逐漸變壞。當路面損壞程度達到預定限值時，應采取措施恢復或提高其使用性能。為了確定最佳養護或改建的時機和措施，建立使用性能與時間或軸載作用次數的關系式，稱為使用性能模型。

AASHTO試驗路的基本方程就是較早的路面服務能力預測方程。各類預測方程歸納起來有三類：力學—經驗法，回歸分析法，概率模型法。實質上都屬于回歸分析法，根據歷史數據采用回歸技術建立的預估模型。在方程中引入來自力學分析的結構類變量，為力學—經驗法；若方程自變量取用年份、交通量或路面結構等因素，則為回歸分析法；將因變量離散化，并考慮不同狀態間的轉化關系，就是概率模型法。

預測模型的建立需要滿足以下原則：

1)以調查數據為起點，建立變起模型；

2)預測模型應有可調整性；

3)方程的簡明性；

4)方程形式的穩定性。

路面使用性能預估模型對于項目級和網級管理系統，都是管理中技術和經濟分析的關鍵內容。模型的構建，需要長期的路況信息積累和對路面使用性能變化規律不斷深入探索，逐漸改進和完善模型，以期更加貼合實際路面狀況。

3.2 路面預防性養護

3.2.1 預防性養護含義

預防性養護的概念最早出現于20世紀80年代，是指當路面尚未出現結構性破壞而表面功能逐漸衰減時，采取的一種定期養護維修措施，目的是為恢復表面服務功能。預防性養護提倡的是在路面結構出現不可逆損壞之前，采取措施修復路用功能，改善路面使用性能。

對道路進行預防性養護，實施過程如下：

1)通過前期調研采集信息數據，使用路面管理系統分析確定預防性養護的總需求。

2)根據總需求確定適宜的預防性養護年度支出預算。

3)在預算框架內確定需要采取的預防性養護措施。

通過統一的概念和以相應的規范、指南等指導預防性養護的發展，不斷收集信息總結經驗來修訂規范。預防性養護的實施過程是長期的，需要協調相應的職能部門，形成長期穩定的資金分配、技術指導、效果評價、技術總結與經驗推廣的一系列管理機制。

3.2.2 預防性養護措施

預防性養護可采取的措施種類較多，需要根據實際條件確定所需的養護措施，如資金、環境、交通量、道路等級等。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，防止水對路面結構的深度損壞，減少龜裂、坑槽等病害的出現概率，延緩路面使用性能衰減。根據養護材料的不同，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石薄瀝青面層，以此來改善路面使用質量，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 結語

隨著國家政策的大力推行，近年來高速公路網持續快速發展。但是現有系統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，諸如交通量大、車速高、重載交通多以及渠化交通現象嚴重等，還有系統中相關參數的不完整、缺乏客觀性，也是造成評價結果失真的原因。

當前路面管理與路面管理系統的問題與需求主要集中在現有工具和技術的使用、機構和組織問題、路面管理的廣泛作用、新工具，新方法和新技術幾個方面。通過改進發展，路面管理將利用新一代的技術，從而較少地依賴人工勞動進行數據采集。路面管理工具將使機構和利益相關方運用與機構目標及路面價值緊密相連的明確表述進行有效溝通。在資產管理框架中，路面管理將被運用于私營和公共部門的調查決策和方案選擇。路面管理分析方案將考慮新型材料和施工/設計方法，以及其他影響項目和處理選擇的因素，包括安全、交通擁堵和可持續發展。由于這些改變，路面管理將會變得強大、全面而可靠，并會滿足機構在項目、網絡和戰略層面的需要。

[1]姚祖康.路面管理系統.北京：人民交通出版社，1993.

[2]資建民.路面管理和管理系統.廣州：華南理工出版社，2003.

[3]JTG H20—2007，公路技術狀況評定標準.

[4]王玉順，朱敏清.高速公路瀝青路面預防性養護技術與應用.北京：中國建材工業出版社，2008.

[5]孫 旭.瀝青路面預防性養護的分類及應用.交通標準化,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

馮國杰(1979- )，男，工程師

U416.2

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