路面管理系統公路學院道路系路面養護是公路建設的一項重要內容。公路新建和改建是公路事業發展的基礎，而養護是公路事業發展的深化，彼此有互為一體的聯系。只建新路而不進行養護，公路就不能保持良好的狀況，新建公路的作用也得不到充分發揮。內容：了解路面管理系統的組成與作用，對路面管理系統所需的各個功能模塊進行學習。了解路面管理系統建立和實施的方法和步驟。了解路面的預防性養護。路面管理和路面管理系統路面是道路的主要工程結構物。路面的投資在整個道路建設費用中占很大的比例。路面狀況的好壞將直接影響到車輛的行駛舒適性和營運費用，也直接影響到社會經濟效益。如何決策好路面投資的去向，如何經營管理好這筆資產使之充分發揮出效益，具有十分重要的經濟價值和社會效益。路面管理工作內容:對道路的規劃、設計、施工、養護、監測和評價。路面管理系統（系統化管理，保證路面使用期內服務水平最優）通過系統分析的方法，綜合考慮技術、經濟、社會和政治等方面因素，協調各項路面管理活動，促使路面管理過程系統化。路面管理系統發展上個世紀七十年代，美國德克薩斯大學Hundson教授等運用運籌學和系統工程學理論開發了路面養護管理系統(PMS)，并在美國及歐洲主要國家得到了廣泛應用；國內路面管理系統的研究開始于1985年交通部公路研究所與英國合作在遼寧營口移植的地區級路面管理系統?！捌呶濉逼陂g是我國路面管理系統研究的高潮，產生了一系列省市級或地區級路面管理系統。路面管理系統內容應用系統分析和運籌學的方法，綜合考慮技術、經濟、社會和政治等方面的因素，協調各項路面管理活動，促使路面管理過程系統化?？茖W有效的管理，合理使用有限的資金和資源，使路面的狀況保持在相應的最佳水平上。以期實現養路費用合理分配，優化投資決策。路面管理系統的分級一般劃分為網級和項目級兩個層次網級管理系統通常包括一個地區的公路網或一大批工程項目。其主要任務是為管理部門在進行關鍵性決策時提供對策。項目級管理系統僅針對一個工程項目。其主要任務是為管理部門對某一工程進行技術決策，以選擇費用——效果最佳的方案。路面管理系統的使用收益路面使用性能監測，反映路況；預測采取養護對策后路面使用性能變化情況；用客觀數據作為申請養護資金的依據；合理有效地分配養護資金；評價各種設計方案，選擇費用—效果最佳方案；路面管理系統的發展路面檢測技術的發展路面檢測技術發展較快：激光、雷達等；路面養護技術的發展路面養護新技術、新工藝、新材料，如碎石封層、微表處、霧封層等；路面養護決策技術的發展決策理論及模型的完善及發展，計算機技術的發展。瀝青路面使用性能評價指標（1）使用性能：包括功能性能、結構性能、結構承載力、安全性及外觀等。①功能性能是為車輛提供快速、安全、舒適、經濟的行駛條件的能力，它反映了瀝青路面的行駛質量或服務水平。影響路面行駛質量的主要因素是路面的平整度。②結構性能是指路面保持完好的程度—采取養護與改建措施的主要依據。瀝青路面損壞可歸納為三大類型：裂縫、變形、表面損壞。③結構承載能力是指路面在達到預定損壞狀況之前還能承受的行車荷載作用次數或者還能使用的年數（即剩余壽命）。通常用路表彎沉值評定其結構承載能力。④安全性主要是指路面的抗滑能力。（2）評價指標①路面行駛質量評價與路表的平整度、車輛的動態響應，以及乘客對舒適性的要求和對顛簸的承受能力有關。通常采用匯總眾多乘客的主觀評價意見計算出評分值。將各路段的評分值與各路段實測的平整度指標，通過回歸分析建立兩者間相關關系。據此，便可根據路面平整度的實測結果得到對行駛質量的統一評價。②路面損壞狀況評價為了便于定量比較，需要把各種損壞的狀況和影響綜合起來提出一個綜合評價指標?？筛鶕鞣N破損的密度和破壞程度予以扣分，以剩余的分值表征路面的完好程度。③路面結構承載能力評價通過交通量調查，可分析得到在此之前路面已經承受過的標準軸載累計作用次數，將其與設計交通量相比便可估算出路面的剩余使用年限。④路面抗滑能力評價路表面的細構造是指集料表面的粗糙度，通常用石料的磨光值表征。它在低速行車（30~50km/h）以下時，對抗滑能力起決定性作用。高速行車時，起主要作用的是粗構造，即路面的構造深度。⑤路面使用性能綜合評價綜合評價指標可通過單項使用性能評價指標加權綜合而得。路面使用狀況數據采集路面行駛質量——平整度測定路面平整度：路面表面誘使行駛車輛出現振動的高程變化。平整度的測定方法可分為：斷面類——直接獲得路表儀斷面（速度慢、儀器昂量、應用困難）三米直尺、水準測量、TRRL梁、縱斷面分析儀反應類——間接表示路表的平整度（速度快、轉換性差、分析路況精度差）連續式平整度儀、顛簸累計儀等。主觀評估法——使用的主觀感覺（客觀性差）1、斷面類平整度測定——直接得到較跡帶表面的實際斷面。2、反應類平整度測定——測量車輛以一定速度駛過水平整路面時，懸掛系統的豎向位移量。以國際平整度指數（IRI）作為通用標準，標定其它平整度指標。在統一的平整度指標IRI的基礎上，可建立路面行駛質量的評價指標RQI：RQI=a+b·IRI

式中：RQI——路面行駛質量指數，數值范圍為0~10。如出現負值，則RQI值取0；如計算結果大于10，RQI取值10。a，b——經驗系數，由主客觀評價確定。通過IRI與RQI的相關分析，路面行駛質量指數（RQI）與國際平整度指數（IRI）的關系為：RQI=11.5－0.75·IRI路面行駛質量評價標準

路面損壞狀況調查一、調查方法1.調查內容：鑒別各路段路面損壞的類型，確定各項損壞的嚴重程度，量測損壞的范圍。2.調查方法——抽樣調查的辦法，即每公里抽取其中100m。按隨機數抽樣，一旦確定下來，每年的調查都要在同一路段進行，以保證每次調查結果的可比性。二、瀝青路面主要損壞類型（略）瀝青路面的損壞可分成為裂縫、變形、表面損壞和修補四大類三、水泥混凝土路面主要損壞類型（略）主要損壞分為：裂縫、變形、接縫損壞，表面損壞和修補五大類四、碎（礫）石路面主要損壞類型（略）主要損壞有變形及表面損壞二大類以路面綜合破損率DR反映路面破損狀況DR＝D/A×100

以路面狀況指數PCI評價路面破損狀況指標等級優良中次差PCI≧8.5≧7.0～﹤8.5≧5.5～﹤7.0≧4.0～﹤5.5﹤4.0結構承載能力測定一、路面結構承載力的測定目的鑒別路網內路面結構承載能力較差和不足之處，以便確定需要改建的路段；預估現有路面剩余壽命，為改建計劃提供依據；為加鋪層設計提供依據；二、結構承載力測定方法破損類測定——從各結構層所取試件，進行物理—力學試驗，確定各項計算參數，確定結構承載力。無破損類測定——彎沉測量靜態彎沉測定——彎沉儀（貝克曼梁）動態彎沉測定——FWD（落錘彎沉儀）采用結構強度系數（SSI）作為瀝青路面結構強度的評價指標。路面結構強度系數（SSI）是現有交通量的路面設計彎沉值與實測代表彎沉值的比值，它反映了路面承載能力的貯備情況。對路面使用期內的任一年，定義路面結構強度系數（SSI）為：式中：ld——路面設計彎沉值（mm）；ls——路段代表彎沉值（mm）。瀝青路面結構強度評價標準

抗滑能力測定一、路面抗滑能力測定的目的，鑒定行車安全的主要指標，主要有路面抗滑能力和出現水面飄滑的可能性兩方面。其是它為輪胎受制動時治路面表面滑移所產生的力。f=F/Wf——摩阻系數；F——路表摩阻力；W——垂直于路面的荷載。注意：籠統地說路面具有某一摩阻系數是不正確的，應該對滑移條件給予規定。不同的測定方法和條件?？傻玫讲煌哪ψ柘禂?，需規定標準的測定方法和條件。水面飄滑的產生：當路面上積滯的水深達5mm以上，行車速度過大；或者路面車轍深度大于10-13mm抗滑能力的測定方法：主要采用擺式儀（BPN）、構造深度（TD）及橫向力系數測定車（SFC）衡量路面抗滑性能的指標主要有兩個：擺值（BPN）和橫向力系數（SFC）。路面抗滑性能評價標準

路面使用性能綜合評價路面綜合評價指標用四個分項指標（PQI,RQI,SSI,SFC）加權計算得到。計算方法如下：式中P1,P2,P3,P4為相應指標的權重，根據分項指標所處等級賦給固定的值。等則是根據其單項評價結果,賦予的分值.如評價為優,則賦予分值為92.指標等級優良中次差PCI≧8.5≧7.0～﹤8.5≧5.5～﹤7.0≧4.0～﹤5.5﹤4.0交通數據的采集一、交通數據的作用分析路面的損壞原因及損壞速率。計算剩余壽命建立使用性能的預估模型估計經濟效益確定路網由路段養護、改建的優勢序列二、交通數據的內容：日交通量、軸載組成、年平均增長率實際上很難獲得軸載組成，交通量觀測站只是通過目測調查各主要車輛類型（大客車、中貨車、大貨車、排車），按各車型的額定重量和通過調查得到的滿載系數，計算軸重，然后進行車輛換算，最后得到標準累計軸載。綜合性能評價的優缺點采用路面綜合性能評價方法，是一種確定性的評價方法，其優點是評價模型簡單，路面綜合評定指標的各分指標清楚、直接，數據易于采集。但此評價模型結構上存在一定的缺限：1）路面綜合指標的計算考慮了強度指標，導致計算結果對養護作業缺乏指導意義。實際上對于半剛性基層瀝青路面，如果路面結構的承載能力達不到要求，說明其需要大修或重建，無法有效指導路面預防性養護。2）路面綜合評定指標(優、良、中、次、差)和評價標準本身的界限實質上無法確切知道，即等級數值范圍的邊界具有不確定性，是人為主觀的一種分類。3）指標權重不是直接修正4個單項指標，而是修正優、良、中、次、差5個等級所劃分值域的中間值。4）利用路面狀況指數進行計算，不能體現路面主要病害在綜合指標中的作用。5）對屬于同一等級的路段無法再進行優劣比較。瀝青路面養護和維修對策選擇主要應考慮以下三個方面

①路面的現狀

②需要改建的程度

③效益或經濟性北京市公路瀝青路面養護和改建對策序號對策序號對策序號對策1日常養護6整平后加6.0cm罩面11翻松壓實后加6.0cm面層22.5cm罩面7更新面層4.0cm12薄補強層（18cm基層+5cm面層）34.0cm罩面8更新面層6.0cm13厚補強層（25cm基層+5cm面層）46.0cm罩面9翻松壓實后加2.5cm面層14翻松壓實加薄補強層5整平后加4.0cm罩面10翻松壓實后加4.0cm面層15翻松壓實加厚補強層在選擇對策時，首先應分析影響對策的諸因素，從中選出幾項主要因素，并安排好選擇時的先后順序，由此組成若干種可能的狀況，然后針對各種狀況研究提出相應的對策。

北京市公路局依次考慮的是：結構承載能力、路面狀況指數、交通等級、行駛質量指數、基層類型和主要損壞類型等六個方面影響因素，組合成18種狀況，分別提出相應對策的選擇意見。北京市公路瀝青路面養護和改建對策選擇方案結構能力路面狀況指數PCI交通等級行駛質量指數RQI基層類型主導損壞養護、改建對策（序號）足夠≥良

1,2≤中等≤中

1,2,3,5,7,9,10≤中等≤重其他

3,4≤中等≤重不可接受半剛性

6,7,8≤中等≤重不可接受粒料

9,10,11臨界≥良≥中

1≥良≥重其他

其他3≥良≥重其他

龜裂3,4,5,6≥良≥重其他

變形3,4≥良≥重不可接受半剛性

3,4,5,6,7,8≥良≥重不可接受粒料

9,10,11≤中等≤中

半剛性

3,4≤中等≤中

粒料變形5,6≤中等≤中

粒料其他9,10,11≤中等≤重

半剛性

5,6≤中等≤重

粒料

9,10,11養護對策選擇的經濟分析其目的是選擇費用——效益最佳的方案。其費用包含道路部門費用和道路使用者費用兩大類。路面使用性能預估路面使用過程中，使用性能會隨時間或行車荷載作用次數增加而逐變壞。同時，使用性能也隨著日常養護，小修、大修及改建的提高。路面使用性能的預估（預測模型）的目的在于提供決策的依據。項目級路面管理系統，要求提供單項使用性能指標，以便采取相應的養護措施。網級路面管理系統，為了排序及采取相應水平的養護對策，要求采用綜合性的指標。路面使用性能模型各種使用性能模型劃分為二種基本類型：確定型、概率型確定型——為路面壽命或某項使用性能指標預估出一個數值。例如，基本反應、結構性能、功能性能和使用壽命模型。概率型——預估路面使用性能的分布狀態，例如，殘存曲線、馬爾可夫和半馬爾可夫模型等。1．基本反應模型：路面在荷載及氣候在素作用下的基本反應、彎沉、應力及應變等，采用經驗法，力學法，力學一經驗法建模。2．結構性能模型：預估路面各種單項損壞（裂縫、車轍），PCI（路面狀況指數）等，采用經驗法、力學—經驗法建模。3．功能性能模型：預估RQI（路面行駛質量指數），PSI（現時服務能力指數），表面抗滑性能等，經驗法，力學一經驗法建模。4．使用壽命模型：預估路面達到某預定損壞狀況或服務水平時的使用壽命，采用力學——經驗法、經驗法建模。5．殘存曲線模型：路網內不需要重大養護或改建路面的殘存比例隨時間的變化，可以通過養路部門保存的有關路面修建，養護和改建活動的歷史記載統計得到。6．馬爾可夫模型：預測路網內一組具有相同屬性（結構、交通等級使用壽命和環境因素等相同）的路面，其使用性能指標在預定時段內從某一狀態轉移到另一狀態的概率。影響使用性能的因素影響路面使用性能變化的因素很多，主要有：路面結構、交通荷載、自然環境、施工質量、養護水平等。路面結構是路面使用性能變化特性的根本，即反映了路面對交通和環境因素作用的承受能力（適應能力）。交通與環境的共同作用是路面使用性能衰變的主要原因。施工質量與養護水平在很大程度上影響了路面使用性能的變化，但是難以量化，但是具有地區性。路面使用性能預測模型的建模方法確定型模型的建模方法確定型模型預估路面的性能有：基本反應：應力、應變、位移等結構性能：各種單項損壞（車轍、裂縫……）、PCI功能性能：RQI（路面行駛持指數）、PSI（現時服務性能指數）。使用壽命：路面達到預定損不狀況或服務水平的壽命（以累計標準軸載作用次數或時間計）1．力學法：利用彈性理論（彈性層狀體系，彈性地基模式數值解）、粘一彈性理論模型通過結構分析得到路面在荷載或溫度作用下的基本反應。關鍵在于計算參數的預測（例如模量），然后再計算預期的應力、應變等。2．力學——經驗法首先是力學分析，確定路面的基本反應（應力、應變及位移），然后建立建立基本反應與使用性能之間的關系。這類預測模型適合項目級路面管理系統，建模復雜，然而適應性好。3．經驗（回歸）方法：利用多方面回歸分析技術建立回歸方法，預估路面使用性能隨某些影響變量（壽命、交通，……）的變化。上述預測模型適合網級路面管理系統。二、概率型模型的建模方法由于影響路面使用性能變化的因素（荷載、環境、材料及養護）的不確定性，因而確定性模型不可能保證可靠的預估。有必要研究概率型模型的建模方法。概率型模型主要有殘存曲線模型，馬爾可夫模型和半馬爾可夫模型三種，其中用得最多的是馬爾可夫模型。路面管理系統中的排序和優化方法建立路面管理系統的主要目的（最終目的）是提供最佳養護和改建對策和最佳資金分配方案，以便決策者選擇最經濟合理的方案，合理分配和使用有限的資金。1．項目級：作出該段路面何時進行改建和采取什么改建對策，排序和優化的作用不大。2．網級（1）項目規劃包括：規劃期間，路網那些路段要采取改建措施這些改建任務安排在什么時間（對序安排）這些項目采取什么對策（2）財政規劃包括：保持路網內路面在某一要求的水平，所需的投資水平。在一定的投資水平下，保持路網內路面處于盡可能高的使用水平。路面預防性養護AASHTO道路協會定義預防性養護為：預防性養護是在路面狀況良好、不增加路面結構能力的情況下，對現有道路系統通過采用經濟有效的養護措施，來延緩路面性能的衰減，維持或改善現有路面使用性能的一種有計劃的養護活動。特點：養護活動的計劃性，路面結構的良好性，具體養護措施的操作性，路面壽命的延展性，以及良好的經濟性。

預防性養護是建立在費用—效益分析的基礎上，在一定條件下實施的養護行為。它無法阻止路面的最終損壞，但可以降低路面的損壞速率，延長服務壽命。預防性養護只能在路面未出現結構性破壞之前使用。而不能起到結構性修復功能。預防性養護與矯正性養護的區別。避免“重修輕養”、“以修代養”。預防性養護的發展美國于1987年啟動的投資總額為1.5億美元公路研究項目SHRP計劃中，第三個子項目“養護費用－效益”就是專門從改善費用效益的角度來研究養護技術。1999年美國50個州其中36個州采用了預防性養護系統。美國聯邦公路管理局FHWA于1992年啟動CPM(theCapitalPreventiveMaintenance)路面預防性養護計劃，每年由MDOT聘請顧問來評價計劃執行效果。路面整個生命周期內進行3～4次的預防性養護可以延長使用壽命10～15年，節約養護費用45%～50%。自1992年密歇根執行預防性養護計劃以來，節省資金超過7億美元。

預防性養護的概念結合對我國半剛性基層瀝青路面早期損壞的技術分析，對路面預防性養護定義如下：路面預防性養護是在路面良好或有輕微病害的時候，通過采取一定的養護措施，防止瀝青面層過早損壞，避免半剛性基層非正常損壞，維持或改善路面行車舒適性、安全性的養護活動。從養護措施實施的時間、規模角度定義預防性養護為：預防性養護是涵蓋了路面日常養護、小修保養以及根據路面性能及時地實施一些專項養護措施的養護活動。預防性養護體系框架公路養護工程分類公路養護按其工程規模大小、技術難易程度和病害處治特征劃分為小修保養、中修、大修和改善四個工程類別。此外，對于當年發生的較大水毀等自然災害而急需搶險修復的工程，以及因臨時發生超限運輸等情況而需應急安排的橋涵加固等工程，可另列為專項工程。預防性養護措施技術類別

國內外在總結養護技術經驗和材料開發的基礎上，總結出了多種養護、大修與改建技術措施。參照瀝青路面養護技術規范和美國FHWA的養護技術手冊對不同的養護與維修技術措施的定義歸納。

(1）封層(CAPESEAL)：包含應用稀漿封層、新鋪面層處治或石屑罩面等的表面處治技術，表面處治用來提供防水的表面并改善防滑性能。

(2)石屑罩面(CHIPSEAL)：是一種表面處治技術，首先在面層表面噴灑瀝青(通常使用乳化瀝青），之后立即用。集料覆蓋和碾壓。盡管石屑罩面經常用作低交通量路面的防滑磨耗層，但石屑罩面主要用來作為無荷載型裂縫的路面的封層或改善防滑阻力。

(3)現場冷再生(ColdIn-PlaceRecycling-CIR)：是路面再生利用的一種方法，既有瀝青路面的部分進行破碎回收；回收的材料與新結合料拌和，某些情況下，添加一些新集料。再生利用層一般作為新加鋪層的基層。（4）冷銑刨（ColdMilling)：一種鏟除面層全部或部分材料的工藝，其目的之一是為鏟除車轍或表面不平整部分以整平，鋪筑加鋪層或目的之二為恢復路面路拱或縱斷面，整平并恢復路、面防滑能力。

(5)功能恢復性養護(correctivemaintenance)：當路面出現如防滑能力不足、中度到嚴重的車轍病害、嚴重的開裂或剝落等病害時進行的養護。

(6)灌縫(CrackingFilling)：向非工作形裂縫填充材料以盡可能減少水的滲入或加強裂縫兩側的結合。工作裂縫是指路面經受了顯著的橫向；移動產生的裂縫，寬度一般大于2mm。應對灌縫和填縫有明；確的區別。

(7)填縫(Crackingseals)：采用規定的材料，將其填入工作裂縫內，以防止不可壓縮物進入裂縫內和防止水滲入裂縫和下層結構內。（8）密級配瀝青混凝土加鋪層(Dense-GradeAsphaltOverlay)：使用瀝青作結合料的混合料鋪筑的加鋪層，混合料集料級配為密級配。加鋪層應滿幅鋪筑在原路面上。

(9)薄層封面(Fogseal)：使用少量用水稀釋的慢凝乳化瀝青，用于處治舊瀝青面層灌入小裂縫和表面空隙。

(10)加熱刮松再生(HeaterScarification)：一種現場熱再生的工藝，既有瀝青面層被加熱，用刮刺刮松，與再生劑拌和，之后整平壓實。（11）現場熱再生(HotIn-PlaceRecycling-HIR)：一種現場再生工藝流程，將既有瀝青面層加熱，之后用機械將松散的既有面層材料移開堆放，與再生劑拌和，拌和時必要的話加入新集料，把拌和好的再生瀝青混合料返運回路面攤鋪碾壓成型。

(12)改性瀝青微表處(Micro-Surfacing)：用聚合物改性乳化瀝青作結合料，礦質集料、礦粉、水和其它填加劑按適當比例組成，拌和并撒鋪在有瀝青混凝土鋪面的表面上。

(13)路面功能維護(PavementPreservation)：提供和維持道路使用功能的措施的總稱，包括功能回復性養護和預防性養護，以及小修復項目。

(14)改建(PavementReconstruction)：鋪筑與新建路面結構等效的路面，通常包括使用新材料和(或)再生材料徹底清除或更換既有路面結構。

(15)大修(PavementRehabilitation)：為了延長既有路面的壽命而采取的措施，包括恢復(restoration)、加鋪或其它能恢復既有路面結構應具備的結構和使用功能的處治措施。

(16)橡膠改性瀝青石屑罩面(RubberizedAsphaltchipSeal)：傳統石屑罩面的一種改進形罩面技術，橡膠改性瀝青表處使用輪胎橡膠或膠乳橡膠改性瀝青替代瀝青作為結合料，目的在于增加瀝青的韌性和黏結性。橡膠改性瀝青石屑罩面通常作為防止反射裂縫的加鋪層。（17)砂封層(SandSeal)：使用細集料制作的瀝青混合料；可用于改善光滑路面的抗滑能力和防止空氣與水侵入路面。

(18)層鋪法表處(SandwichSeal)：一種表面處治措施，先鋪一層較大粒徑的集料，之后在其上灑鋪乳化瀝青，再用小一級的集料撒鋪封蓋。層鋪法表處常用來封住面層，改善抗滑能力。

(19)灑鋪瀝青灌縫(ScrubSeal)：在路面表面灑聚合物改性瀝青，將撒鋪的瀝青掃進裂