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【技术】提升我国沥青路面预防性养护技术水平

近年来,随着我国经济社会的快速发展,以及大规模公路建设速度的不断推进,我国道路交通基础设施建设取得了举世瞩目的成就。截止2016年,我国公路通车里程达到469.63万公里,其中:高速公路13.10万公里,二级及以上等级公路里程60.12万公里。随着公路里程的增加,公路养护需求与日俱增,养护管理也面临着巨大的压力。2006年我国公路的养护覆盖率仅有78%,随着养护不足问题的曝露,公路管理也逐渐由“以建代养”向“建养并重”靠拢。

上世纪90年代左右,国外发达国家公路的大规模建设已经结束,重心逐渐转移到进一步完善公路网络和维护改造已有公路设施阶段。现今,国外发达国家已建立起系统的公路养护管理体系。因此,本文通过介绍国外预防性养护措施,分析我国沥青路面常见的问题和管理现状,强调了预防性养护的重要性,为我国公路养护事业提供借鉴。

一 沥青路面常见问题及养护现状

(一)沥青路面常见病害及原因

沥青路面在运营后,随着交通量的增加,尤其是大吨位运输车辆的剧增,加之我国各地气候环境有着显著差异,使许多沥青路面在通车不久便出现裂缝、车辙、泛油、龟裂、坑槽、沉陷等影响行车舒适性的早期病害,对路面的正常使用情况产生了很大的影响,极大的影响了公路路面的使用寿命。如果早期病害得不到及时的修补,会给路面结构造成更大的损害,造成后期维修成本增加。

(二) 沥青路面养护现状

在“重维修、轻预防”等传统养护观念的影响下,沥青路面早期病害得不到重视,不能及时进行预防性处理,随着水破坏和行车荷载反复疲劳作用,许多公路不得不提前进行中修或大修,养护成本大大增加。

(三)养护的分类

在对路面进行养护前,要根据路面所处的状况进行分门别类有针对性的采取措施进行养护,国外一些国家也对养护进行了分类,比如:美国根据养护分类标准,将路面养护分为三类:一是日常保养,如路面清洁、日常巡查等;二是预防性养护,如裂缝控制、微表处理、稀浆封层、罩面、浅层铣刨加铺等不需要“扰动”路面结构层的施工;三是轻微的大修措施,如就地热再生、就地冷再生和薄层罩面等。四是重建。而日本将公路养护工作分为日常养护作业和定期养护作业。日常养护主要包括公路的检查、清扫、绿化、小型维修和冬季除雪;定期养护作业主要包括公路桥梁及构件喷漆,改善路面、更新设施等。

二 预防性养护的迫切性

(一) 预防性养护的概念

路面预防性养护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。

(二)预防性养护与传统养护的区别

预防性养护则是一种全面的全方位的养护模式,强调的是治早治小、及时主动养护、超前养护动态养护,是一种全新的公路养护理念,是改变传统的养护观念和习惯,在公路路况良好或是病害发生初期,即对其进行养护,不让病害向更深层次发展,从而达到延长公路使用寿命、保持公路完好、提高公路质量、降低公路养护成本的目的。它是'预防为主,防治结合'的原则及全面、科学、及时、经常性养护的具体体现。与传统型养护相比,预防性养护可以在以下几个方面达到最佳的效果,一是可以延长状态良好的路面的使用时间,使未来的破坏推迟,在勾结承载力不断增加的条件下使路面得到充分的发挥。二是可以在病害刚出现时通过适当处治措施防止或延缓病害发生、发展的时机,可以降低养护成本;。

(三)预防性养护的迫切性

截止2016年底,我国公路养护里程459.00万公里,占公路总里程97.7%,全养路时代已经到来。目前我国公路养护更多的是覆盖“量”上的变化,而缺少“质”的提高,小修小补居多而缺乏深层次的养护。大量的实践证明:在公路处于健康状态时,延长其使用寿命的费用,要远低于公路技术状况恶化后修复或重建的费用,因此,在实际养护过程中,一定要遵守“好路优先养护”的原则。

三 沥青路面预防性养护成本与寿命分析

(一)沥青路面预防性养护成本

预防性养护技术措施的特点是成本不高,使用寿命也不是很长,但是通过预防性养护技术可以延长路面使用寿命,减少大修、重建等费用。随着道路使用年限的增长,道路状况一旦恶化开始,道路质量急剧下降,修复成本就会大量增加。道路修复目标是在年度养护资金范围内确保道路保持高质量运营。

图1道路结构状况及时间曲线图

图2 道路养护成本及道路使用时间曲线图

图1表明,随着道路使用年限的增加,路面状况可以用类似于上面所示的曲线表示。在一定的年限内,在路面处于良好状况下时采取预防性养护(绿色箭头表示区域)可以大大减少养护费用。超过一定年限,路面使用状况加速恶化(红色箭头表示区域),在此阶段将花费更多的养护费用将路面恢复到良好的状态。美国对几十万公里不同等级道路进行跟踪调查,发现道路的使用性能和寿命有一个共同的变化特征:一条质量合格的道路,在使用寿命75%的时间内性能下降40%,如不能及时养护,在随后12%的使用寿命时间内,性能再次下降40%,从而造成养护成本大幅度的增加(图2所示)。日本相关研究也表明,在最佳的时间内、采取正确的养护措施、应用在适宜的路面上会带来最大受益。

美国研究学者针对某沥青路面进行了各种养护方案对比分析,根据每次养护年限间隔,确定了单次养护所消耗费用与总费用,如表1所示。

从表1可以看出,路况随着时间逐渐衰减,特别是当道路性能很低时,养护费用一般都很大;而在正确的时间采用合适的预防性养护措施后,路面性能有所提升,养护成本减少且路面寿命也会相应延长,大修的时间也会推迟,且次数也会相应减少。

(二)预防性养护延长路面寿命

在一定的寿命周期内,通过采取预防性养护措施,路面的性能值提高使得性能衰减到某个水平值的时间推迟出现的长度。在实践中,一些常用预防性养护措施能延长的寿命总结表2 所示。

以上图表表明,预防性养护措施实施后,路况质量得到提高和后期养护成本得以减少,因此,在我国开展沥青路面预防性养护具有一定的现实意义。

四 对我国沥青路面预防性养护建议

(一)制定预防性养护制度。

日本道路协会通过编印《路面养护维修指南2013 》,规范该国路面管理和工程技术的指导书。美国道路与路面材料技术委员会已制定200多个相关标准,这些标准在公路与运输工程的建设与养护过程中起着重要作用。因此,完善的预防性养护管理系统是确保公路保值增值的前提,我国可以通过在 “互联网+养护”平台上建立现代化养护管理系统,同时根据各地实际情况制定合理的养护指南,避免养护管理工作出现盲目性和随机性,提升公路养护水平。

(二)增加预防性养护管理资金投入。

一方面政府要设立预防性专项资金并纳入公路养护年度支出计划;另一方面进一步实施“管养分离”模式,推进公路养护市场化运作,严格考核管理。

(三)加强预防性养护技术培训和技术交流,提高养护管理作业人员水平。

一是组织预防性养护相关讲座与技术研讨会,学习国内外预防性养护先进理念与运行模式。二是保持养护人员相对稳定,并进行实战操作考核。三是加强与教育、科研结构、生产企业合作,做到产学研密切结合。

(四)加强预防性养护技术研究。

根据道路所处的环境的不同,按照路面材料、天气、温度、紧急状况和交通量等因素的不同,经过评估后即可着手制订修复方案。针对不同的路面病害采取不同的维修方案,方案选定后,要比较几种方案的使用期成本,一般使用“现值比较”法和“年平均成本比较”两种方法,最后即可确定采取的修补材料和修补方法。

(五)加强超载治理。

一些货运部门为了提高运输效率,通过改装车身、后轴和轮胎等手段大幅度提高车辆的装载能力,加剧了路面损坏,缩短了路面使用寿命,大大增加了公路养护费用。因此,通过制定治理车辆超限超载联合执法常态化制度,可以确保公路路面使用合理年限。

总    结

预防性养护具有预见性、前瞻性、主动性和合理性,随着我国高速公路养护时代已经到来,高速公路管理单位和工作人员必须增强预防性养护意识,通过制定具体养护措施,结合具体养护工程,提升预防性养护技术水平。同时应加强预防性养护技术研究,加大日常巡查检测力度,对高速公路实施预防性养护,提高高速公路服务水平,延长使用寿命,节约养护成本,保障高速公路运营安全通畅。

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