1、瀝青路面養(yǎng)護與維修新技術2015年3月第三章 瀝青路面預防性養(yǎng)護理論與實踐 3.1 預防性養(yǎng)護研究及應用現(xiàn)狀 3.2 瀝青路面預防性養(yǎng)護時機 3.3 預防性養(yǎng)護措施決策3.1 預防性養(yǎng)護研究及應用現(xiàn)狀n 預防性養(yǎng)護作為一個完整的概念于20世紀80年代提出，是一種定期的強制保養(yǎng)、維修措施，是在路面結構強度充足，僅表面功能衰減的情況下，為恢復表面服務功能而采取的一種養(yǎng)護措施。n 預防性養(yǎng)護的實質是在適當?shù)臅r間，將適用的技術措施，應用在適宜的路面上。n 預防性養(yǎng)護的核心思想是要求采用最佳成本效益的養(yǎng)護措施，強調養(yǎng)護管理的主動性、計劃性、合理性。n1987年，美國SHRP 計劃中對養(yǎng)護費用效益的研究結

2、論：整個路面壽命周期內進行3-4次的預防性養(yǎng)護可延長使用壽命1015年，節(jié)約養(yǎng)護費用4550. 預防性養(yǎng)護-猶如汽車的保養(yǎng)。汽車保養(yǎng)，5000公里左右做一次。道路預防養(yǎng)護，35年做一次。汽車不保養(yǎng)，可以繼續(xù)開，但是安全性能降低、機械磨耗加快。道路不做預防養(yǎng)護，可以繼續(xù)用，但是性能衰減加速，使用壽命縮短。 交通運輸部“十二五”公路養(yǎng)護管理發(fā)展規(guī)劃（征求意見稿）明確要求：“全面推行預防性養(yǎng)護。繼續(xù)樹立全壽命周期養(yǎng)護成本理念，制定適合我國國情的預防性養(yǎng)護指導政策、技術標準，探索形成一系列預防性養(yǎng)護技術，并列出一定比例的專項資金，全面實施預防性養(yǎng)護。力爭到2015年，高速公路預防性養(yǎng)護比例達到8%，普

3、通國道、省道預防性養(yǎng)護比例達到5%”路面養(yǎng)護投入比例路面養(yǎng)護投入比例 = 小修小修:中大修中大修(130+93) :( 103+109) = 223:212路面養(yǎng)護投入分配比例 = 小修:中大修(11.3+4.2) :( 8.1+7.7%)= 15.5:15.8美國全國情況美國全國情況n 路面保養(yǎng)的發(fā)展 80年代，所有的州際公路新建幾乎完成； 1990年，歐洲研究考察； 1992年，路面保養(yǎng)基金會在美國德州成立； 1995年，路況是用戶最大關注（美國質量學會）； 1997年，美國地面運輸系統(tǒng)現(xiàn)狀：狀況和性能提交國會； 1999年，F(xiàn)HWA資產(chǎn)管理辦公室成立； 2003年，路面保養(yǎng)中心成立 （密

4、西根）； 目前，很多州交通廳設有路面保養(yǎng)工程師位置。在1999年，對美國、加拿大50多個州、地區(qū)進行了一次預防性養(yǎng)護問卷調查，獲41個部門的反饋，結果表明有以下特點：預防性養(yǎng)護實施的影響因素很多，包括： 2006年AASHTO調查報告顯示+ 在美國和加拿大兩國參與調查的34個州和5個省中；+ 91.3%的州（省）實施了路面預防性養(yǎng)護項目；+ 69.6%的州（省）存在路面預防性養(yǎng)護技術指南；+ 但大多還是依據(jù)工程師的經(jīng)驗制定預防性養(yǎng)護方案時。 在管理中劃分為幾個子區(qū)域在管理中劃分為幾個子區(qū)域以美國明尼蘇達州為例：將養(yǎng)護分為四大類：日常養(yǎng)護預防性養(yǎng)護維修重建 第一步：先確定預防性養(yǎng)護總需求。 獲得

5、方式：通過 “路面管理系統(tǒng)”分析得到。 第二步：根據(jù)總需求，推薦適宜的預防性養(yǎng)護年度支出預算。 第三步：在預算框架內，確定預防性養(yǎng)護技術措施。 采取方法：選擇每種技術的合理比例，再根據(jù)費效比選擇具體路段。上海市在20世紀90年代中后期，逐漸引進了“預防性養(yǎng)護”的理念和技術，當時使用的預防性養(yǎng)護措施有稀漿封層、微表處等；2003年，上海市公路管理處聯(lián)合同濟大學對預防性養(yǎng)護技術的一些關鍵問題進行研究，于2004年鋪筑了4條試驗路，并對其進行了跟蹤觀測和分析；2006年1月，上海市公路管理處組織編寫了上海市公路瀝青路面預防性養(yǎng)護技術規(guī)程，于2007年2月1日起正式實施；2006年7月，上海市公路管理

6、處將預防性養(yǎng)護模塊納入到原有的公路路面管理系統(tǒng)，利用系統(tǒng)的決策樹模型進行輔助決策。目前瀝青路面的預防措施有：稀漿封層、微表處、碎石封層、復合封層、薄層罩面、灌縫或封縫、霧封層和瀝青再生劑等8種。n國內預防性養(yǎng)護發(fā)展及應用現(xiàn)狀江蘇省 2001年將乳化瀝青稀漿封層技術應用研究項目列入江蘇省交通科技計劃，作為預防性養(yǎng)護的重點推廣技術； 組織編制了乳化瀝青稀漿封層技術應用指南和乳化瀝青稀漿封層施工技術規(guī)程； 2002年以來，江蘇省將稀漿封層預防性養(yǎng)護技術的推廣工作納入養(yǎng)護工作計劃和考核目標，全省平均每年實施300多公里。 自1998年，在全省各地累計實施了近1800萬m2稀漿封層。 陜西省2003年，

7、開始鋪筑薄層罩面試驗段；2003- 2004年，鋪筑碎石封層試驗段；在試驗段的基礎上，總結經(jīng)驗，改進工藝，逐步在全省推廣預防性養(yǎng)護技術。華北高速 1993-2000年，京津塘高速公路常用的預防性養(yǎng)護技術一般有裂縫填縫維修、表層銑刨加鋪（挖補）； 2000年，開始引入就地熱再生技術； 2001年以來，京津塘高速公路使用最多的預防性養(yǎng)護技術是就地熱再生技術，幾年來，已累計維修路面136.9萬平方米。山東省2000年，開始引進智能化、高性能瀝青灑布和碎石撒鋪設備，并研究、推廣瀝青碎石封層預防性養(yǎng)護技術；2002年，大量配備使用高性能的灌縫設備和高質量的灌縫材料，每年全省瀝青路面灌縫量平均在200萬延

8、米左右，起到了明顯的預防性養(yǎng)護作用。以德州為例，2004年至2006年路面灌縫數(shù)量年均增加7.9萬延米，而路面挖補數(shù)量年均下降3.6萬平方米，總體上路面養(yǎng)護投資年均節(jié)省109.6萬元；2005年，開始提出全方位多層次預防性養(yǎng)護新理念，并用于指導公路養(yǎng)護工作；目前，用于預防性養(yǎng)護的主要技術有：灌縫貼封、瀝青碎石封層、就地熱修補、稀漿封層、微表處、薄層罩面、復合罩面等。 預 防 性 養(yǎng) 護 資 金 的 來 源 問 題 技 術 方 面 的 問 題 經(jīng) 驗 方 面 的 問 題 3.2 瀝青路面預防性養(yǎng)護時機n 預防性養(yǎng)護時機評價指標 路面瀝青老化、路面滲水系數(shù)、路面行車安全、RQI/PCI 路面行車安

9、全（抗滑性能和車轍）n 預防性養(yǎng)護時機確定方法 基于時間或路況的方法、排序法、費用效益評估法、生命周期費用評估法、決策樹或決策矩陣n 路面使用性能預測 交通荷載 n 路面使用性能預測 環(huán)境因素 n 路面使用性能預測 路面結構 n 路面使用性能預測 結構強度n 路面使用性能預測 材料特性n 路面使用性能預測 n 路面使用性能預測 n 路面使用性能預測 n 基于時間或路況的方法 基于時間的方法：每個路段大致都有一個需要進行預防性養(yǎng)護的時間 n 基于時間或路況的方法 基于路況的方法：是根據(jù)路況的實際情況，選擇合適的評價體系，得出進行預防性養(yǎng)護的臨界破壞點。基于路況的預防性養(yǎng)護要綜合考慮路面狀況表觀調

10、查和無損檢測信息的養(yǎng)護措施觸發(fā)值（Trigger），或稱閾值（Threshold）。n 費用效益評估法：是根據(jù)效益與費用的比值來確定，公路養(yǎng)護效益是指在采取預防性養(yǎng)護后所帶來的收益。路面養(yǎng)護所需費用是根據(jù)路面狀況來確定的，按期資金投入的目的分為小修保養(yǎng)、中修、大修和改善四類，其目的是為了更準確的制定路面養(yǎng)護投資方案。 n 排序法：是目前世界各國的路面管理系統(tǒng)普遍采用的一個重要方法。排序就是在初步確定養(yǎng)護的項目和時間后，再考慮資金等約束條件，根據(jù)路況、經(jīng)濟等數(shù)據(jù)計算出一定排序指標（如路況指標、凈現(xiàn)值或效益費用比等）作為項目比較的依據(jù)。然后，根據(jù)排序指標對所有需求項目進行排序，最后根據(jù)整個排序次序

11、進行一年或多年的項目選擇決策。n 生命周期費用評估法：是在一定的時期內，通過分析某一路段的初建費用和以后的折扣費用來評價其經(jīng)濟價值的過程。在路面大、中修和重建時，常常用到壽命周期分析法。預防性養(yǎng)護推遲了昂貴的路面大修活動，但預防性養(yǎng)護要求提前支付養(yǎng)護費用。在不同時期支付同樣多的費用有不同的經(jīng)濟價值，所以有必要進行經(jīng)濟分析。分析的方法是將分析期內不同時間支出的費用，按某一預定的貼現(xiàn)率轉換為現(xiàn)在的費用現(xiàn)值。通過轉換成單一的現(xiàn)值，可在等值的基礎上比較各種方案。3.3 預防性養(yǎng)護措施決策n 決策原則- 應用科學的決策方法確定養(yǎng)護對策- 針對主要影響因素確定養(yǎng)護對策- 查明病因確定養(yǎng)護決策- 結合養(yǎng)護費

12、用優(yōu)化養(yǎng)護對策- 分析確定養(yǎng)護對策的最佳費用效益- 選擇適當?shù)酿B(yǎng)護措施- 確保長期有效的資金支持- 注重新材料新工藝的開發(fā)研究與推廣- 加強公路水損壞的防范- 加強總結和反饋機制的建立 養(yǎng)護決策需要考慮兩方面的需求，一是當路況指標達不到規(guī)定的技術要求時須采取的養(yǎng)護措施，二是路況指標雖達到了技術要求，但根據(jù)全壽命周期費用分析的需要而采取的預防性養(yǎng)護措施。養(yǎng)護規(guī)劃養(yǎng)護規(guī)劃養(yǎng)護計劃養(yǎng)護計劃路面全壽命周期路面全壽命周期全壽命周期路面成本全壽命周期路面成本全壽命周期內路面年平均成本全壽命周期內路面年平均成本平均車公里路面成本平均車公里路面成本平均車公里全成本平均車公里全成本路面的實際使用壽命路面的實際使

13、用壽命路面建設費用和養(yǎng)護費用的總和路面建設費用和養(yǎng)護費用的總和實際使用壽命內的年平均成本實際使用壽命內的年平均成本每輛車行駛每公里的路面成本每輛車行駛每公里的路面成本道路管理者和道路使用者平均車公里道路管理者和道路使用者平均車公里成本之和成本之和n 預防性養(yǎng)護的幾個新概念- 路面全壽命周期：指路面的實際使用壽命，T（年）。- 路面的實際使用壽命：指路面從建成投入使用到下一次路面整體結構性補強大修或重建之間的時間段。- 全壽命周期路面成本：是指在路面全壽命周期內的路面建設費用和養(yǎng)護費用的總和，A（萬元/公里）。- 建設費用：指路面的實際建設投資，J（萬元/公里）。- 養(yǎng)護費用：路面在T年內的日常

14、保養(yǎng)、小修工程、中修工程費用的總和，Y。 A=J+Y Y= T（R+X）+n Z（萬元/公里） A=J+T（R+X）+n Z（萬元/公里） 式中： J 路面實際建設投資（萬元/公里） T 路面全壽命周期（年） R 年平均日常保養(yǎng)費用（萬元/年公里) X 年平均小修工程費用（萬元/年公里） n 在全壽命周期內路面中修工程次數(shù) Z 一次路面中修工程的平均費用（萬元/公里）n 全壽命周期內路面年平均成本：全壽命周期內路面年平均成本，B（萬元/年公里）：B=A/T B=J+T(R+X)+n Z/T B=R+X+（J+ n Z）/T（萬元/年公里） 式中：R:年平均日常保養(yǎng)費用（萬元/年公里)X: 年平

15、均小修工程費用（萬元/年公里）J: 路面的實際建設投資（萬元/公里）N: 在全壽命周期內路面中修工程次數(shù)Z: 一次路面中修工程的平均費用（萬元/公里）T: 路面全壽命周期（年） l 平均車公里路面成本：平均車公里路面成本是指全壽命周期內路面年平均成本 B（萬元/年公里）除以該路段的年平均交通量（H，換算為小客車，單位為：年萬輛）得到的每輛車行駛每公里的路面成本，b(元/輛公里)。 b=B/H(元/輛公里)l 平均車公里全成本：路面使用全成本應為道路管理者的建設、養(yǎng)護成本與道路使用者的車輛、時間等費用成本之和，平均車公里全成本，q（元/輛公里) 。 q=b+c（元/輛公里)式中：b: 道路管理者

16、的平均車公里路面成本（元/輛公里)。 c: 道路使用者的平均車公里費用成本（元/輛公里)。全方位多層次的預防性養(yǎng)護 以道路全壽命周期成本理論為指導，不斷拓展預防性養(yǎng)護的外延，豐富其內涵，構建涵蓋路基路面、橋涵隧道以及防護工程在內的全方位和事前、事中、事后多層次控制的預防性養(yǎng)護體系。 在道路全壽命使用周期內，支出的全成本費用最少，取得的綜合效益（包括道路管理者和使用者）最大是最理想的結果。l 預防性養(yǎng)護的期望目標也就是最理想的目標：在道路全壽命周期內道路管理者與道路使用者的全成本費用最低。可用道路管理者與道路使用者平均車公里全成本“q” （元/輛公里)最低來實現(xiàn)。l 在保證道路使用者費用成本最低

17、的前提下，再來研究全壽命周期的道路成本目標，成本目標可分三個層次： 全壽命周期路面成本“A”最低； A=J+T（R+X）+nZ（萬元/公里） 全壽命周期內路面年平均成本“B”最低； B=R+X+（J+nZ）/T（萬元/年公里） 平均車公里路面成本“b”(元/輛公里)最低； b=B/H(元/輛公里)下面舉例說明全壽命周期費用分析技術在預防性養(yǎng)護決策中的具體應用。例：某條干線二級公路，基礎資料為：路面寬度12米，路面造價為120元/平方米，則:-每公里路面造價 J=12*1000*120=144 （萬元/公里）；-年平均日常保養(yǎng)費用 R=1.0 （萬元/年公里)；-年平均小修工程費用 X=1.5 （萬元/年公里）；- 一次路面中修（或預防性養(yǎng)護）工程的平均費用 Z=24（萬元/公里）；-在全壽命周期內路面中修工程次數(shù) n分別設定為n1=0、n2=1、n3=2； - 路面全壽命周期 T分別為T1=8、T2=12、T3=15（年）；-路段年平均交通量均換算為小客車 H 設定第一年6000輛/平均日交通量、年增長率r=10%，則H1=311.2、H2=387.5、H3=460.4（年萬輛）。- 則平均車公里路面成本分別為：-