項目級高速公路路面養護維修路段選擇方法研究

舒適

摘要：按照高速公路路面維護特點，采用預期費用減少、路面性能提升等，對病害維修成本與路面狀況指數衰減率關系進行分析。通過加權偏差平方和最小法，分析路面養護需求度，以此明確路面養護順序。

【關鍵詞】項目級高速公路;路面養護維修;路段選擇方法

1.路面使用性能預測模型

通過分析和研究大修改造路況數據，結果顯示該高速公路路面性能衰變呈現反S形態，前兩年衰減速度比較慢，到第3年開始大幅度衰減，第五年衰減速度下降。按照預測模型所具備的條件，聯合高速公路路面使用性能衰變特點，對不同預測模型曲線變化進行比較，選擇負指數模型作為性能預測項目，模型參數分別為α和β，路齡設置為t，正常養護路況為PPI。

2.全壽命周期費用與效益

全壽命費用對養護維修對策成本和預期內成本進行分析，這樣能夠進一步分析投資效益。養護措施效益主要包括及時效益和全壽命周期效益。其中前者主要是維修后，可以瞬間提升路面使用性能。后者主要是延長路面使用壽命。不同維修養護方式按照不同特點，實施之后，路面性能衰減和病害增長存在差異性。

2.1實施養護對策后的性能預測修正模型

為維修養護措施對路面性能衰變曲線的影響。在實施養護措施后，養護時機、原衰變曲線以及養護措施等會影響路面使用性能，在實施不同養護措施后，按照跟蹤觀測情況，能夠對壽命延長情況和性能提升情況進行分析，并且引入參數進行模型修正，通過養護措施，建立性能預測修正模型。

通過參數，可以表示出實施養護措施后，路面性能瞬間提升結果，按照養護措施實施前后，路面性能變化情況明確瞬間提升值，取值范圍在0-1。

2.2計算效益

如下圖所示，在初始時間應用不同養護措施，路面性能即時提高分值、壽命增長時間存在差異性，因此產生的效益也存在差異性。從圖中能夠看出，實施養護措施前后，性能衰變曲線與限值所形成的陰影面積代表效益結果，采用積分求解方式能夠獲取養護效益，進一步計算能夠獲得總養護效益。在計算費用和效益時可以按照以下公式進行，在下式中，表示養護效益，C表示費用總計;

2.3計算費用

在實施養護措施后，全壽命周期費用包含直接費用（C₁）、路面小維護投入費用（C_t）。在預估期內，年度路面破損程度會直接影響路面維修工程量，并且與路面破損率變化數值有關。當路面破損率變化數值越低時，就會縮小病害面積增加量，相應減少成本投入費用。在正常運行狀態下，路面病害修補的使用壽命在3年左右，之后修補填充材料會逐漸失效和老化。路面維修工程量包含已有病害和新增病害，選擇已修補病害的三分之一作為新增維修工程量，則有

在上式中，表示第t年預計維修工程量;A表示路面面積;D表示病害修補單價。在計算路面小維護投入費用時，可以應用以下公式：

3.養護路面排序和選擇

現階段，在選擇養護路段時，主要是通過單項性能指數和綜合評價指數所定。當高速公路養護水平高，通車時間短時，路面性能大于85分，養護預期能夠維持高服務質量，通過單項性能指數或者路面損壞指數，就能夠選擇適宜的養護路段，此時就會忽略綜合路況養護需求和性能。所以，應當按照不同段中路面性能提升需求度，不同破壞程度，選擇適宜的路段進行維修養護。

3.1多指標群排序方法

路面性能評價內容包括路面損壞指數、行駛質量指數、車轍深度指數和路面抗滑指數等。通過加權偏差平方，合理排序路段系統中，不同車道路面的綜合情況。獲得以下矩陣：

不同路段按照大小進行排列，以此獲得優化后群排序結果，，當數值越小時，則排序比較靠前，則表明該路段在路段系統中的養護維修需求比較高。

3.2分析排序結果

將該高速公路主線路段的檢測數據為主，采用回歸計算方式獲取預測模型參數，以此預測下一年路面使用性能，根據群排序方法進行排序，結果如表2所示：

在路段系統中，相同車道不同單項指標排序存在較大差異，提示該車道不同路面性能之間存在優劣性。從整體上看，排序越靠前，路面行駛質量指數越低。所以，群排序結果可以反映出路段養護需求度，還可以反映出不同單項使用性能的提升需求，以此確保路面單項性能差、路面綜合狀況不佳的路段可以及時得到維修養護。

4.分析養護方案的效果

按照項目級路面養護規模，采用回歸計算方法，預測路面使用性能，并且對模型參數值進行修正。通過瀝青路面養護措施計算費用與效益比，根據性能修正模型對維修養護后路面性能預測值進行計算，并且通過路面性能綜合評價結果、多指標群排序方法，分析費用和效益。結果顯示，該路段路面性能提升效果為100%、行駛質量指數提升效果為95.33%、車轍深度指數提升效果為93.52%，抗滑指數提升效果為97.12%，綜合性能評價提升效果為96.48%，采用超薄磨耗層養護措施，維護養護資金需求為215萬元。

當路面養護規模比較小時，在選擇養護路段時可以按照路面養護需求度選擇，這樣可以真實反映出路段養護重要性，提升路面使用性能，且費用與效益比較高，能夠從根本上提升資金有效利用率，能夠較好地應用到項目級高速公路養護中。

5.結束語

第一，通過全壽命周期費用效果法分析法，聯合路面養護措施的長期效果和即時效果，分析路面損壞狀況指數、病害維修工程量、路面破損率之間的關系，建立延長期內路面損壞狀況指數與預測費用的計算公式，能夠預估養護措施實施后，所用費用和效益，合理選擇養護措施。

第二，通過多指標群排序法選擇需要養護的路段，不僅可以及時掩護路面綜合狀況較低的路段，還能夠展現出單項指標差路面的養護需求度，全面提升路面使用性能，并且應用到項目級養護管理中。通過加權偏差平方，合理排序路段系統中，不同車道路面的綜合情況。

第三，在選擇養護路段時，主要是通過單項性能指數和綜合評價指數所定。通過單項性能指數或者路面損壞指數，就能夠選擇適宜的養護路段。

第四，當路面破損率變化數值越低時，就會縮小病害面積增加量，相應減少成本投入費用。在正常運行狀態下，路面病害修補的使用壽命在3年左右，之后修補填充材料會逐漸失效和老化。

【參考文獻】

[1]朱歡，龍景彪，張凱.項目級高速公路路面養護維修路段選擇方法研究[J].公路與汽運，2019，25（3）：173-176.

[2]王靜，李波，馬偉中，等.甘肅省河西走廊地區高速公路瀝青路面養護對策[J].?中外公路，2018，38（1）：67-72.

[3]李陟臻.關于高速公路瀝青路面養護及維修施工技術的探討[J].中國科技縱橫，2019，16（3）：110-111.