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1、路面管理系统排序和优化方法 网级管理决策要区分项目规划和财政规划两种情况 对于项目规划来说 决策应包括下述三方面 1 在明年或今后若干年 规划期 内 路网内哪些路段 或哪些项目 要采取改建措施 2 这些改建任务应安排在什么时候进行 时序安排 3 对这些需改建的路段或项目 宣采取什么对策 财政规划关心的是路面改建政策和资金分配的优化 其决策包括下述内容 1 为保持路网内路面的使用性能在某一要求的水平上所需的投资水乎 2 资金在各行政区域和备类对策 新建 改建和养护 之间的最佳分配 3 由于公路部门资金短缺 预算受限制 道路使用者承担的费用将增长到什么程度 排序和优化方法可以划分为以下几种类型 1
2、 根据路面使用性能参数进行排序 例如现时服务能力指数 PsI 路面状况指数 PCI 这类方法以客观路况进行分等 使用迅速简便 但所得结果可能远非最优 2 根据经济分析参数进行排序 例如净现值 效益 费用比 内部回收率等 这类方法比较简便 分折结果较接近于最优 3 利用线性规划或整数规划模型 按总费用最小或效益最大进行优化这类方法较复杂 可以得到最优结果 4 利用动态决策模型 按总费用最小进行优化 这类方法主要适用于财政规划 主要内容 路面养护费用模型及维修排序 建立养护费用模型的主要目的 是确定路面状况指标从现状恢复到始建水平所需花费的费用 它同道路的规划 设计 建设信息具有同等的重要性 路面
3、的养护方法和养护费用等级直接影响路面服务水平 因此 养护费用模型可以帮助路面管理部门规划 决策 可以用于养护材料和方法的选择 并作出有效的经济决策 1 1国内外发展现状 国内 大多以各管理部门通过对路况的经验判断和单项检测作计划 然后报上级管理部门立项 上级管理部门再根据各养路段报告情况 制定养护计划 分配养护资金 或是平均地分配养护资金 属于经验决策 国外 美国 日本等一些发达国家的公路部门已建立了较完善的路面管理系统和相应的技术经济分析模型 有效的解决了网级系统中养护路段的排序和优化 同一路段养护对策经济分析等问题 1 2本课题的研究目标 1 养护资金短缺 如何用有限的资金发挥出最大的效用
4、 2 寻求以尽可能低的费用使路网的使用性能在长时期内保持在要求水平上的最佳养护和改建决策 1 3研究内容与方法 1 本文详细阐述了路面平整度 路面破损 路面弯沉 车辙和抗滑的测定方法 对路面性能参数进行统计分析 确定沈大高速公路主要病害 病因 提出相应维修对策 2 本文以沈大高速公路1996 1997年路况数据为基础 建立PCI COST PSI COST和R COST三种养护费用模型 这三种养护费用模型适用于不同的养护目标 沈大高速公路路况数据采集和路面病害分析 2 1路况调查沈阳建筑工程学院交通土木研究所1996 1997年对沈大高速公路路况进行了现场普查 主要测定的各单项路面使用性能有
5、裂缝率 路面破损率 车辙深度 抗滑系数 平整度 路面弯沉等 全程347公里 南北行每一百米测定一组数据 2 2调查结果统计分析及评价 2 2调查结果统计分析及评价 2 2 2路面病害及特征分析 经以上统计分析 百米段裂缝率最大的达到60 48 裂缝率大于10 的路段已占总里程的6 车辙超过10厘米深度的已占总里程的48 车辙严重是高速公路沥青路面使用性能不同于一般公路的一个显著特点 路面抗滑性能很差 路面抗滑性能 中 状态以下的占总里程的95 2 摩擦仪摆值最小值已达26 路面结构强度状况不佳 SSI最小值达0 2 路面结构强度处于中以下占总里程的26 6 路面平整度状况相对良好 仍处于优良状
6、态的占总里程的88 但百米 最大值也已达到9 9 路面养护费用模型及维修排序 3 1研究中选用的指标路面状况指数PCI 路面现时服能力指数PSI 高速公路路面状况综合评价指标R 3 2路面养护费用模型建立与应用 建立费用模型的一般步骤1 综合评价指标及考虑破损情况 2 破损分类分级情况 3 确定相应破损类型等级的养护对策及单价 4 养护对策的工程内容 5 养护对策统筹规划原则 6 确定路段指标和单面积维修造价 3 2路面养护费用模型建立与应用 维修排序及结论1 路面状况与维修单价 2 建立沈大高速公路路面指标与养护平均费用的关系 3 维修排序及确定优先级 3 3路面状况指数PCI COST模型
7、 建立养护费用模型1 评价指标及考虑破损类型路面状况指数PCI是描述表面破损状况的指标 其计算式为 PCI 100 15DR0 412DR D A Dij Kij 式中 D 路段内的折合破损面积 A 路段的路面总面积 Dij 第 类损坏 类严重程度的实际破损面积 Kij 第 类损坏 类严重程度的换算系数 DR 路面综合破损率 3 3路面状况指数PCI COST模型 2 确定破损分类及分级情况 破损面积比率从0到3四个等级 0 表示无破损 1 表示低密度破损 2 表示中密度破损 3 表示高密度破损 根据路面破损换算系数 确定其权重 3 确定相应破损类型等级的养护维修对策及其单价 4 各种养护对策
8、的工程内容 1 填封裂缝缝宽6 的采用砂砾式或细粒式热拌沥青混合料填充 捣实 并用烙铁封口 也可用乳化沥青混合料填封 2 加铺磨耗层 参照 公路养护技术规范 JTJ073 96有关内容 3 封层 采用拌和法或层铺法施工的单层式沥青表面处置 也可采用乳化沥青稀浆封层 4 浅层修补 对行车道铣刨5 用中粒式沥青混凝土铺至原设计线 再全幅罩面 5 深层修补 先清除原路面结构的面层 基层 或者部分垫层 再重铺新路面 6 罩面 首先把原路面破损部分处理好 必要时铺设整平层 罩面一般应采用拌和法 根据设计厚度采用一次或两次拌铺 且应扫除原路面并撒粘层沥青或乳化沥青 其用量一般为0 3 0 5 或参照 公路
9、养护技术规范 JTJ073 96第3 3 36条 5 统筹规划原则为了避免同一段路面上几种维修方案之间的重复 确立以下原则 如果某一段的龟裂达到破损的第3级 车辙达到破损第三等级 则其维修措施规定如下 不用再铺石料磨耗层 X2 0 用填封裂缝代替封层 X3 X1 浅层或深层修补时不需再加铺磨耗层 即X5 X4 罩面应在全路段上进行 即维修密度应等于1 0 5 统筹规划原则为了避免同一段路面上几种维修方案之间的重复 确立以下原则 如果某一段的龟裂达到破损的第3级 车辙达到破损第三等级 则其维修措施规定如下 不用再铺石料磨耗层 X2 0 用填封裂缝代替封层 X3 X1 浅层或深层修补时不需再加铺磨
10、耗层 即X5 X4 罩面应在全路段上进行 即维修密度应等于1 0 6 确定路段的路面状况指数PCI和单位面积维修造价 1 针对系统内每一路段 算出其相应的路面状况指数PCI 2 计算路段内单位面积维修造价 3 确定养护费用模型 3 3 2算例例 沈大路K82 800 K82 900纵向裂缝密度百分率0 71 龟裂密度百分率3 96 沉陷密度百分率3 00 这样此段路维修造价 元 3元 m2对应的DR 0 71 0 2 3 96 0 6 3 0 0 4 3 718对应的PCI 100 15 100 15 74 2 3 3 3沈大高速公路路面维修排序 1 路面状态与维修单价 3 3 3沈大高速公路
11、路面维修排序 2 建立沈大高速公路 路面状态指数PCI与养护维修费用 模型 2 建立沈大高速公路 路面状态指数PCI与养护维修费用 模型结论 为了避免维修费用的骤然上升 我们应当尽量采取措施以避免路面状况达到损坏的第三阶段 如果PCI值已经达到第三阶段 就应立即采取维修措施 不然 任何的延误都会导致维修费用的剧烈增长 3 维修排序及确定优先级第一优先级 处于第三阶段的路面 PCI 35 50 第二优先级 处于第四阶段的路面 PCI70 3 4路面养护维修排序PSI COST模型 路面维修优先级第一优先级 处于第一阶段的路面 PSI 3 5 4 5 第二优先级 处于第二阶段的路面 PSI 1 5
12、 3 5 第三优先级 处于第三阶段的路面 PSI 0 1 5 3 5路面养护维修排序R COST模型 路面维修优先级第一优先级 处于第一阶段的路面 R 3 0 4 5 第二优先级 处于第二阶段的路面 R 2 0 3 0 第三优先级 处于第三阶段的路面 R 0 2 0 三种养护费用模型比较表 结论 1 建立了PCI COST PSI COST和R COST三种养护费用模型 它们适用于不同的养护目标 PCI COST用于只进行路面破损调查基础上的日常养护 PSI COST用于从道路使用者 用户 效益出发进行的路面维修 R COST则完全是从路面全面维修改善角度出发的决策模型 2 阐述了路面性能测定方法 对路面性能参数进行统计分析 确定沈大高速公路主要病害 病因 提出相应维修对策 3 用 全寿命费用周期法 对备选维修对策进行比较 评价备选维修对策的优劣 展望 1 路面状况数据采集应该定期连续进行 这样才能全面制定路面设计与维修方案 2 养护维修对策应尽快规范化 具体化 3 对现有高速公路网进行全面普查 才能形成网级系统的优化排序
