高速公路路基路面全壽命周期的養(yǎng)護方法研究

高俊

【摘要】隨著國內(nèi)城市化進程的推進，高速公路建設(shè)規(guī)模持續(xù)增大，路基路面病害與養(yǎng)護問題愈發(fā)嚴重，對于現(xiàn)有病害所采取的常規(guī)性事后養(yǎng)護已然無法解決實際需求，此種養(yǎng)護模式下會錯過最佳養(yǎng)護時期，甚至還會使得養(yǎng)護成本的提高。對此，本文提出了以全壽命周期為基礎(chǔ)的預(yù)防性養(yǎng)護方法。

【關(guān)鍵詞】高速公路;路基路面;全壽命周期;養(yǎng)護方法? ? ? ? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.34.083

高速公路的養(yǎng)護成本投入主要是由建設(shè)質(zhì)量、使用時間長短、交通流量等因素所決定的，而且其在整個公路工程的運行管理成本之中占有的比例相對較高，是公路經(jīng)營管理成本的關(guān)鍵構(gòu)成部分。如果能夠選擇在最佳養(yǎng)護時機開展養(yǎng)護工作，并且采取合理的養(yǎng)護措施，可以很大程度上減少公路等效年均養(yǎng)護成本，讓養(yǎng)護資金的分配更為合理，同時也讓高速公路的使用性能、安全性大幅提高。

1、高速公路養(yǎng)護特點

高速公路養(yǎng)護管理工作主要具備下述特征：

（1）養(yǎng)護工作具有時效性與長期性。其中，時效性主要是指因為高速公路的交通壓力比較大，許多病害的形成存在一定的突發(fā)性，若是沒有及時對小型病害加以處理，則有可能迅速轉(zhuǎn)變成大型病害;長期性則是指，因為高速公路的部分病害存在潛伏期，若是沒有長時間持續(xù)堅持做好養(yǎng)護工作，路基路面便容易出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的損壞;

（2）養(yǎng)護工作的程序性和開展方式的機動性。開展方式的機動性表現(xiàn)為，因為高速公路車流量非常大，并且路面受損位置不太確定，面對此種情況，養(yǎng)護人員應(yīng)當(dāng)在盡量減少對交通帶來影響的前提下做好養(yǎng)護工作;養(yǎng)護程序性則是在養(yǎng)護管理工作中必須要嚴格依照工作流程開展各項操作，不然容易導(dǎo)致公路的二次受損[1];

（3）養(yǎng)護技術(shù)專業(yè)性。這主要表現(xiàn)為，高速公路的養(yǎng)護管理不論是從檢測還是到施工，每一環(huán)節(jié)均要依靠專業(yè)化工具以及專業(yè)的工程技術(shù)人員。

（4）養(yǎng)護工作的復(fù)雜性。其復(fù)雜性主要表現(xiàn)在，我國疆域遼闊，自然地貌豐富多樣，為了更好的適應(yīng)各個地區(qū)的地質(zhì)條件，在進行高速公路建設(shè)時通常也會用到不同類型的材質(zhì)結(jié)構(gòu)，養(yǎng)護工作必須要做到因地制宜方可取得較佳的養(yǎng)護效果。

綜合養(yǎng)護管理工作的上述特征，我國高速公路項目在開展養(yǎng)護工作時必須要謹遵以下要點：注重日常養(yǎng)護工作，對于路面病害應(yīng)當(dāng)要“盡早發(fā)覺、盡早防范、盡早處理”，對于路面的小型病害需在日常養(yǎng)護中加以處理，進而起到有效延長道路使用年限的作用，并合理減少養(yǎng)護成本;對養(yǎng)護工作流程以及市場環(huán)境予以規(guī)范化控制，組建一支具有較高專業(yè)性且經(jīng)驗豐富的養(yǎng)護技術(shù)人員，并配置充足、先進的養(yǎng)護設(shè)備。

2、高速公路路基路面全壽命周期養(yǎng)護概述

2.1預(yù)防性養(yǎng)護

所謂的預(yù)防性養(yǎng)護也就是在路基路面結(jié)構(gòu)強度尚可，而只是表面功能發(fā)生退化的情況下，采用合理的方式使得表面功能得以恢復(fù)的養(yǎng)護方法，通過實施預(yù)防性養(yǎng)護，能夠讓公路項目使用壽命大幅提高。預(yù)防性養(yǎng)護是高速公路路基路面養(yǎng)護中十分重要的一種方式，其目的在于始終維持路基路面系統(tǒng)具有良好的性能，對現(xiàn)有損壞部位進行修復(fù)使之得以緩解，在不變更結(jié)構(gòu)承載力的基礎(chǔ)上讓公路功能得以提升。合理的預(yù)防性養(yǎng)護可以充分控制公路病害的進一步惡化。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料顯示，在高速公路全壽命周期的最后五年內(nèi)，花費在路基路面修補、熱拌、冷拌等養(yǎng)護工作中的費用是整個使用周期中全部養(yǎng)護費用的十分之六[2]。

因為我國高速公路建設(shè)事業(yè)起步相對比較晚，當(dāng)前，相關(guān)的理論知識與實踐經(jīng)驗依然存在不足，而在國內(nèi)公路養(yǎng)護工作的發(fā)展歷程中，行業(yè)內(nèi)的專家學(xué)者對于預(yù)防性養(yǎng)護慢慢演變出了廣義與狹義兩大角度的不同看法：從廣義層面看，預(yù)防性養(yǎng)護是實施于路基路面尚未發(fā)生結(jié)構(gòu)性病害之前，為了維持正常的使用性能，防范日后病害的發(fā)展，而且最大程度上延長公路使用壽命，在不提高與變更公路結(jié)構(gòu)承載性能的基礎(chǔ)上對于即將形成的病害，實施路基維護、路面修復(fù)、橋涵加固、附屬設(shè)施維修等一系列措施，以此來優(yōu)化路基路面的系統(tǒng)性功能;從狹義角度來看，預(yù)防性養(yǎng)護是在路基路面沒有或是剛形成輕微病害不久同時引起功能性破壞之前，為了緩解病害發(fā)展，在適宜時機而且不提高結(jié)構(gòu)承載性能的基礎(chǔ)上，采用合理的方式來讓公路功能得到優(yōu)化，使其使用年限得以延長。

2.2路基周期性路面維修

路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能存在周期性的特點，所以需要在充分了解路基路面周期性的前提下，把它運用在公路維修標準之中。

設(shè)每年為365天，那么路基路面維修周期則是：

在此式子之中，P代表路基路面的維修周期，tg則是路基路面結(jié)構(gòu)系數(shù);td是路面承受壓力平均時長;x是兩次路面壓力作用間隔時長。

在確定了維修周期之后，則要將其運用在路面維修標準之中，結(jié)合全壽命周期理論，在構(gòu)建周期性維修標準之時，應(yīng)當(dāng)充分分析路基路面結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定程度、綜合指標等參數(shù)。技術(shù)人員需要詳細記錄維修養(yǎng)護時間，從而在周期性循環(huán)之中，合理選取維修日期開展維修工作。基于全壽命周期理論所構(gòu)建而成的周期性維修標準，可以有效降低路基路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的幾率，而且更好的維持路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使得整體維修工作的質(zhì)量以及效果顯著提升。

2.3綜合性路基路面維修標準

基于全壽命周期理論，在進行路基路面維修工作時應(yīng)當(dāng)具備綜合性。隨著使用年限的提高，高速公路路基路面的綜合性能會慢慢衰弱，所以需要在充分結(jié)合路基路面安全性、結(jié)構(gòu)強度、防滑性能、相對強度等內(nèi)容的分析，選取可以確保每項性能指標都能滿足養(yǎng)護需求的維修標準。在全壽命周期理論下，所決定的綜合性維修指標有全面地將路基路面每項因素考慮在內(nèi)，改進路基路面的維修效果。

基于全壽命周期的綜合性維修標準所實際開展相應(yīng)的維修養(yǎng)護工作時，路基路面壓力權(quán)重差值會顯著減少，從而提高路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度，具備良好的綜合性。因為采取常規(guī)維修標準景觀也能夠順利完成相應(yīng)的維修工作，不過在綜合指標方面卻是難以達標，所以需要采取基于全壽命周期理論的綜合性維修標準，要對路基路面相關(guān)聯(lián)的每一影響因素進行充分考慮，進而讓路基路面的每項指標達到彼此平衡的狀態(tài)，從而有效提升路基路面的整體性能與維修效果。

2.4養(yǎng)護時機

在進行高速公路路基路面全壽命周期養(yǎng)護工作中，養(yǎng)護時機的選取對于提高養(yǎng)護作業(yè)效果而言十分關(guān)鍵，并且也有最終的養(yǎng)護成本投入息息相關(guān)，通過采取全壽命周期成本分析法來決定最為適宜的養(yǎng)護時機。而最合適的養(yǎng)護時機應(yīng)當(dāng)是能夠以最小成本花費取得最大化養(yǎng)護效益的時間段，需要通過對各個時段養(yǎng)護方案與成本效益的分析研究來計算得出。

2.5全壽命周期養(yǎng)護管理

在結(jié)合全壽命周期理論開展養(yǎng)護管理工作時，需要創(chuàng)建同時保障當(dāng)下與中長期高速公路使用性能的養(yǎng)護計劃，也就是需要在使用有限的養(yǎng)護資金成本的基礎(chǔ)上，有公路整體著手，全面分析路基路面運作現(xiàn)況，同時綜合目前可采用的預(yù)防性養(yǎng)護方法，制定覆蓋路基路面全壽命周期的中長期養(yǎng)護方案，同時對于最佳路面決定最佳養(yǎng)護實際，對于“最差”路段則同時結(jié)合重新修建、維修改良等多種方式加以養(yǎng)護，從而使得養(yǎng)護資金能夠取得最大的養(yǎng)護效益，也讓高速公路路面性能得到最大化改進。

3、全壽命周期養(yǎng)護規(guī)劃要點

（1）路況檢測信息（主要涵蓋了交通量信息）精度高低將會直接決定養(yǎng)護規(guī)劃方案的合理性與和形象，所以，對于氧呼吸實行規(guī)范化管理控制十分關(guān)鍵。

（2）從當(dāng)前分析調(diào)研結(jié)果可知，若是實行規(guī)劃養(yǎng)護，那么養(yǎng)護效果相較于傳統(tǒng)養(yǎng)護模式下的“即壞即修”具有突出性優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在下述方面：①能夠大幅延長路基路面的使用年限，在規(guī)劃期限內(nèi)無需進行大修;②有效管控與減少公路的日常養(yǎng)護成本;③合理減輕養(yǎng)護施工管理的復(fù)雜性，尤其是讓交通組織工作得以簡化;④能夠提高路費收入;⑤充分提高交通運輸?shù)男剩瑴p小社會交通運輸成本，為人們提供更為舒適、安全的交通服務(wù)[5]。

（3）在進行養(yǎng)護規(guī)劃的制定之時，主要是根據(jù)目前公路使用情況以及日后路況的準確預(yù)估分析來開展的，其結(jié)果有可能和將來的具體狀況之間存在一定偏差。所以，養(yǎng)護規(guī)劃應(yīng)當(dāng)是一項動態(tài)性、重復(fù)性的工作任務(wù)，需要按照具體路況的變動情況定期對現(xiàn)有規(guī)劃做出調(diào)整。

（4）高速公路全壽命周期內(nèi)的養(yǎng)護固化主要是服務(wù)于宏觀與中長期戰(zhàn)略方正，而且是不可用其替代年度養(yǎng)護計劃與詳細的養(yǎng)護方案的。需要按照每年公路交通具體狀況，以養(yǎng)護規(guī)劃的總指導(dǎo)要求為依據(jù)，制定來年的養(yǎng)護計劃與對應(yīng)的養(yǎng)護方案。在實施養(yǎng)護規(guī)劃方案過程中，可按照企業(yè)的實際狀況與最新公路使用情況的評價結(jié)果做出合理調(diào)整，不過，調(diào)整的范圍通常需要在原規(guī)劃的近一兩年之內(nèi)。

（5）不管是養(yǎng)護規(guī)劃的調(diào)整，又或是養(yǎng)護計劃的制定，又或是養(yǎng)護方案的編制，其質(zhì)量都取決于對高速公路路況的精準評估。所以，需要定期對路基路面實行全面檢測（至少需要每年進行一次檢測，而且對于重點路面在條件允許時可以以半年為周期進行檢測，或是可以設(shè)置更短的檢測周期）。為了更好的制定下一年度的養(yǎng)護計劃，每年的路基路面檢測工作可以設(shè)置在十月左右結(jié)算書。而且為了更為有效的保護路基路面，年度養(yǎng)護計劃的實施需要盡可能趕在雨季來臨之前開展。日常養(yǎng)護是最為有效但又最為容易被忽略的預(yù)防性養(yǎng)護措施，需要加強對此項養(yǎng)護工作的重視程度，充分做好日常養(yǎng)護工作，并對其工作完成質(zhì)量實行全面監(jiān)管，方可取得理想的養(yǎng)護效果。

結(jié)語：

綜合上文可知，以全壽命周期為基礎(chǔ)開展的養(yǎng)護工作不僅可以有效預(yù)防各種公路病害的形成，使得潛在病害在出現(xiàn)之前能夠及時采取合理的措施加以預(yù)防，并對各種早期病害做到有效修復(fù)處理，徹底扭轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)養(yǎng)護模式下“跟著病害轉(zhuǎn)”、“哪里壞修哪里”的被動局面，也讓我國高速公路的養(yǎng)護管理水平得到提高。

參考文獻：

[1]鄭健龍，呂松濤，劉超超.長壽命路面的技術(shù)體系及關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)前沿[J].科學(xué)通報，2020，65（30）：3219-3227.

[2]宋莊莊，朱洪洲.瀝青路面全壽命周期節(jié)能減排策略案例研究[J].中外公路，2020，40（05）：36-42.

[3]黃學(xué)文.從全壽命周期角度看綠色公路[J].中國公路，2018（10）：30-33.