上海市沥青混凝土路面预防性养护对策研究

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1、上海市沥青混凝土路面预防性养护对策研究 3 上海市沥青混凝土路面预防性养护对策研究 朱建东 ( 上海市公路管理处上海2 0 0 0 6 3 ) 0 引言 路面预防性养护( P a v e m e n tP r e v e n t i v eM a i n t e n a n c e ，简称P P M ) ，是指在不增加路面结构承载力的前提 下，对结构完好的路面或附属设施有计划地采取某种具有费用效益的措施，以达到保养路面系统、延缓损坏、 保持或改进路面功能状况的目的。P P M 是缓解养护资金短缺，提高养护质量的有效手段。如何针对合适的 路面，综合考虑技术和经济因素，选择出最合适的预养护措施，即

2、预养护对策的选择，是P P M 的关键技术。 P P M 在国内韵研究和应用都还处于起步阶段，预养护对策的关键技术还没有得到有效解决。上海市虽然目 前已经开始使用预养护措施，但各种预养护措施所应用的路面状况没有统一的标准，仅靠主观臆断，而且预 养护措施的选择缺乏客观的依据，大大限制了预养护技术的推广应用。因此，文章以上海市的公路沥青混凝 土路面为依托对预养护对策进行了研究。 1 预养护对策选择的原则 根据国外预养护的经验，并结合上海市的具体情况，预养护对策的选择需要遵循以下两条原则： ( 1 ) 技术上是满足要求的。即预养护措施是适用的，并且能够充分发挥其应有的路面养护性能。 ( 2 ) 经济

3、上是比较节约的。即在满足技术要求的前提下，应选择费用效益最佳的预养护措施。 2 预养护对策选择的考虑因素 根据预养护对策选择的原则，预养护对策选择需要考虑的因素可分为技术因素和经济因素两个方面。 根据国外预养护的经验，技术方面的因素主要包括路面状况、公路等级和交通量，经济方面的因素主要包括 预养护措施的使用寿命和单位费用。 3 预养护对策的选择 3 1 预养护对策选择的方法和流程 预养护对策选择过程的实质是在很多因素之间取得平衡的过程。预养护对策的选择方法可采用分步选 择法。第一步是根据预养护的路况标准，判断当前的路面状况是否适合预养护；如果适合，第二步是考虑技 术因素，根据路面的主导损坏类型

4、及严重程度、公路等级和交通量三项技术因素，通过上海市沥青路面的预 养护对策库初步选择出所有适用的预养护措施；第三步是考虑经济因素，对所有适用的预养护措施进行简易 费用效益分析，最终以费用效益最佳为标准选择出最合适的预养护措施。预养护对策选择的流程如图1 所 示。 3 2 预养护的路况标准 根据预养护的概念，预养护一般只对路面结构强度、路面状况和平整度有一定的要求，而对摩擦系数没 有特别的要求。因此，预养护的路况标准选择S S I ( 路面强度系数) 、P C I ( 路面状况指数) 和R Q I ( 行驶质量指 数) 三项指标。鉴于P C I 反映路面状况的综合性，在确定沥青路面是否需要预养护

5、时，以P C I 作为判断指 标，而以S S I 和R Q I 作为检验指标。即在S S I 和R Q I 满足要求的前提下，以P C I 为标准判断沥青路面是否 第三届全国公路科技创新高层论坛论文集( 上册) 围1上海市沥青路面预养护对策舶选择流程 需要进行预养护。由于上海市路面管理系统中的路况评价标准高于公路养护技术规范( J T J0 7 3 9 6 ) ，反 映了上海市公路单位和公路用户对路况的较高要求。因此，以上海市的路面养护标准为基础，并结合国外预 养护的成功经验，提出了P C I 、S S I 和R Q I 的预养护标准，列于表1 。 上海市沥青路面预养护的路况指标与标准表1 预

6、养护路况标准 路况指标 高速、一级公路其他等级公路 P C I8 0 9 57 5 9 0 S S Io8 3 99 90 ，6 6 口9 9 R Q I85 0 1 0 o7 0 0 1 0 0 3 3 预养护对策库 ( 1 ) 常用预养护措施及其技术经济特征 预养护措施是预养护对策选择和确定的对象，它的技术经济特征直接关系到对策确定的合理性。根据 上海市及其附近地区可以获得的原材料、施工机械和技术单位，确定上海市沥青路面常用预养护措施的类型 有稀浆封层、微表处、碎石封层、复合封层、薄热拌沥青混凝土加铺层( T H M O ) 、填缝或封缝、雾状封层和沥 青再生剂八种。根据分析，这些常用预养

7、护措施所适用的路面状况、交通量、气候条件及其使用寿命和单位 费用等技术经济特征如表2 所示。这些特征是预养护对策选择的重要根据。 上海市常用预养护措施的技术经济特征 表2 适用条件 使用寿命单位费用 预养护措施 路面状况交通量气候条件 ( 年) ( 元m z ) 细小裂缝、轻微老化、松散、抗滑不足、 稀浆封层 中、小 1 0 2 41 5 2 0 1 0 1 8 2 5 足、 1 5 2 41 3 2 0 度泛油、抗滑不足 细小裂缝、轻微老化、松散、车辙、表面 复合封层中、小 1 5 3 52 8 4 0 不平整、抗滑不足 上海市沥青混凝土路面预防性养护对策研究 5 续上表 适用条件 使用寿命

8、单位费用 预养护措施 路面状况交通量气候条件 ( 年)( 元m 2 ) T H M O 中轻度表面损坏，轻微不平整所有 1 3 3 55 5 6 0 填缝或封缝各种程度的非结构性裂缝所有凉爽干燥 1 25 1 5 雾状封层细小裂缝、轻微老化、松散中、小温暖干燥1 25 1 0 沥青再生剂细小裂缝、轻微老化、松散所有温暖干燥2 42 2 2 5 ( 2 ) 预养护对策库 国外建立预养护对策库最常用的两种方法是决策树法和决策矩阵法。决策树法，顾名思义是通过一个 树枝状的图形来辅助决策，它通过“树枝”的使用包含了确定对策的一系列标准。每个分支都代表特定的状 况集( 如路面类型、损坏类型和程度、交通量

9、、功能等级等) ，通过这些状况集的确定最终选择养护对策。决策 矩阵法和决策树法非常类似，本质上都是依靠一系列的规则和标准选择合适的养护对策，最大不同在于决策 树法提供的是图形化的工具，而决策矩阵法提供的则是表格，以减少存储数据的空间。 由于决策矩阵法简洁明了，易于编程，因此本文采用决策矩阵法建立预养护对策库。根据上海市沥青路 面常用预养护措施的性能和适用条件，以路面主导损坏类型及严重程度、公路等级和交通量为选择依据，建 立了上海市沥青路面预养护对策库，见表3 。其作用是初步选择出所有适用的预养护措施。 上海市沥青路面预养护对策库表3 常用预养护措施 项目参数 l2 8 5 0 0 0 常用预养

10、护措施 项目参数 1 5e78 高速、一级 公路等级 其余等级 细小裂缝 5 r a m 车辙 ( 2 5 r a m 车辙 路面主导 轻微松散 损坏类型轻微老化 及程度 轻微泛油 抗滑不足 轻微渗水 轻微表面不平整 注：表中番橱号所代表的常用颈养护措施分别是： 1 稀浆封层 2 微表处1 3 碎石封层；4 复合封层# 5T H M O I6 填缝或封缝 7 雾状封层1 8 沥青再生剂。 3 4 费用效益分析 在经济学中有很多方法可以用来评价一个项目的费用效益，常用方法列于表4 。其中等效年度费用法 ( E q u i v a l e n tA n n u a lC o s tm e t h

11、o d ，E A C ) 由于方法简单、意义明确而被广泛采用。因此，本文在选择预养护 对策时也采用等效年度费用法。E A C 的计算公式如下： 6 第三届垒国公路科技创新高层论坛论文集( 上册) E A C 一单位费用期望寿命 常用的费用效益分析方法表4 编号方法参数输出 利率 通货膨胀 计算每个建议措施的E U A C ，最小者即为最佳 生命周期费用分析期 措施 措施的单位成本 措旖的期望使用寿命 2 费用一效果分析路面使用性能曲线路面使用性能曲线下的面积相当于教益 3 等效年度费用设备、人工、材料的费用每个期望寿命内的单位成本 措拖的单位成本 寿命内单位成本的现值 长寿命费用指数建立措施费

12、用现值和空通量之间的关系 交通荷载 措施的使用寿命 根据表2 中常用预养护措施的使用寿命和平均费用，按照公式( 1 ) 即可计算出上海市所有常用预养护措 施的E A C ，列于表5 。参照表5 即可对预养护对策库初选出来的所有适用的预养护措施进行简易的费用效 益分析。一般而言，E A C 越小预养护措施的费用效益越好。因此，以E A C 最小为标准选择最合适的预养护 措施。 常用预养护措施的E A c表5 编号 预养护揩施平均寿命( 年)平均费用 E A C 1 稀浆封层 31 755 8 3 2 徽表处 2 1 553 8 肆_ 石封层 31 8 55 5 0 4 复合封层 3 40 5T

13、H M o41 4 3 8 6 填缝或封缝 151 0 O66 7 雾状封屠 1 57 5 8 髓青再生剂 7 8 3 注：表中平均费用的单位除填缝及封鞋为元m 外，其余措施均为元h a 3 3 5 预养护对策选择过程示例 为了更明确地说明预养护对策的选择方法，下面以上海浦星公路( 一级公路，交通量为4 0 0 0 辆天，沥青 混凝土路面，桩号：K 2 2 + 6 0 0 K 2 3 + 1 0 0 ，P C I 一8 6 9 、S S I 一0 8 9 、R Q I 一9 9 2 ，路面主导损坏类型为轻微松 散和老化) 为例，详细说明分步选择法选择预养护措施的过程： 第一步，根据预养护的路况

14、要求，判断路面是否适合预养护。 根据表1 ，由于8 0 P C I = 8 6 9 9 5 ，且0 6 6 S S I 一0 8 9 9 9 9 ，8 。5 0 R q I 一9 9 2 1 0 0 ，因此路面 状况满足预养护的路况要求，即适合预养护。 第二步，根据上海市沥青路面预养护对策库初步选择所有适用的预养护措施。 根据路面的主导损坏类型为松散和老化，损坏程度为轻微，公路等级为一级，A A D T 为4 0 0 0 辆天。由 表3 选择出所有适用的预养护措施，选择过程和结果列于表6 。 上海市沥青混凝土路面预防性养护对策研究 7 预养护对策库的初步选择过程和结果表6 预养护措施 项目 参

15、数 2356 8 A A D T 公路等级一级 松散轻微 老化轻微 所有适用的预养护措施 由表6 可知，根据上海市沥青路面预养护对策库初步选择出来的所有适用的预养护措施有微表处、 T H M O 和沥青再生剂三种。 第三步，对微表处、T H M O 和沥青再生剂三种预养护措施分别进行简易费用效益分析，进一步选择出费 用效益最佳的预养护措施。 由表5 可知，微表处、T H M O 和沥青再生剂的E A C 分别是5 3 8 、1 4 3 8 和7 8 3 。因此费用效益最佳的 措施即为微表处。 4 结论 预养护对策的选择是一个比较复杂的过程，需要综合考虑多种因素。本文借鉴了国外比较成熟的研究 方

16、法和成果，并结合上海市的具体情况，首先提出了预养护对策选择的原则，它是预养护对策选择的依据；然 后根据这些原则提出了需要考虑的技术和经济因素I 最后采用分步选择法选择出最合适的预养护措施。其 方法和步骤是：首先根据预养护的路况标准判断路面预养护的适用性；其次根据公路等级、交通量和路面的 主导损坏类型，由预养护对策库初步选择出所有适用的预养护措施f 最后经过简易费用效益分析，以E A C 最小为标准确定最合适的预养护措施。为了明确预养护对策的选择方法，文章还以上海浦星公路为例详细 说明了预养护对策的选择过程。 另外，由于国内没有预养护的经验，因此，还需要根据以后的预养护实践，不断地修正和完善预养护对策 的选择方法和一些关键数据。