高速公路瀝青路面預防性養護管理策略研究

張 澄

（江蘇寧滬高速公路股份有限公司，江蘇 無錫 214000）

1 高速公路概況

本次研究的高速公路工程項目是國家G5公路的組成部分，也是連接周邊城市、保證各地緊急網絡的關鍵道路，根據現場勘查，該公路為雙向全封閉式道路，道路的設計時速為80km/h。

為了能更直觀地了解公路路面的病害，施工方采取實地考察的方式，對此高速公路的路面病害進行現場調查[1]。根據調查結果發現試點工程中出現的主要病害屬于修復型病害，但是也有少量的裂紋型病害。對修補型病害的構成比例進行分析，相關內容如圖1、圖2所示。

圖1 高速公路中病害的分布情況（上行方向）

圖2 高速公路中病害的分布情況（下行方向）

2 高速公路瀝青路面預防性養護管理策略

2.1 高速公路瀝青路面使用性能計算

在對高速公路瀝青路面進行預防性養護管理前，對其使用性能進行評價，分別從破損程度、平整度、路面結構強度和路面抗滑性能4個方面進行評價。對于不同的使用性能指標來說，其檢查的頻率隨著公路的不同設計等級變化而有所改變。不同公路等級瀝青路面性能的調查頻率見表1。

表1 不同公路等級瀝青路面性能的調查頻率

針對上述案例，對抗滑和強度指標采取1次/1～3年調查頻率，對破損和平整度采取1次/1年調查頻率。結合高速公路破損發生的原理、破損外在表現等對路面破損進行分析。將破損種類分為裂縫、松散、變形和其他。將高速公路瀝青路面的綜合破損率作為性能指標[2]。高速公路瀝青路面狀況評價指標的計算如公式（1）所示。

式中：DR為高速公路瀝青路面狀況評價指標，即路面破損率；D為需要進行養護段內折合路面破損面積；A為養護段總面積；Dij為破壞類型為i，嚴重程度為j的實際破損面積；Kij為破壞類型為i，嚴重程度為j的換算系數。結合公式（1）得到路面破損率，按照公式（2）完成路面破損情況指數PCI計算。

式中：PCI的取值在0～100，如果PCI值越大，就說明高速公路瀝青路面的情況越理想；如果PCI的值越小，就說明高速公路瀝青路面的情況越不理想。

2.2 預防性養護管理評價體系構建

在遵循目標性、全面性、獨立性等原則的基礎上，構建預防性養護管理評價體系。對現有常用的指標體系進行優化，增加體系中原本沒有的指標，例如RD、RDI值等車轍指標[3]。RDI值可以通過公式（3）計算。

式中：RDI為車轍指標；RD為車轍的深度；RDα為車 轍深度參數；RDb為車轍深度上限數值；α0為模型參數。在對原有評價體系進行優化后，評價體系某些方面發生改變，具體變化如圖3所示。

圖3 預防性養護管理評價體系

對性能進行評價是權重模型中重要的組成部分，其體系會隨著指標的不同而得到不同的結果[4]。根據該文高速公路瀝青路面預防性養護管理的需要，優化后的綜合性能評價如公式（4）所示。

式中：PQI為綜合性能評價指標；wPCI為當量破損面積在PQI中的重要度；wRQT為行駛質量在PQI中的重要度。wRID為車轍指數在PQI中的重要度；wSRI為橫向力系數在PQI中的重要度；wPSSI為回彈彎沉值在PQI中的重要度。高速公路瀝青路面預防性養護質量和性能評價需要考慮高速公路的實際情況，不同指標權重體現了不同評價方式和評價結果[5]。結合當前公路養護規范，該文在原有體系中增加了對車轍的評價指標，得到綜合性能評價指標體系，見表2。

表2 綜合性能評價指標體系

2.3 構建預防性養護聯動機制

一般情況下，高速公路瀝青路面預防性養護部門已經積累了相當豐富的養護經驗。在此基礎上構建預防性養護聯動機制能夠極大程度地發揮養護部門的技術積累和實踐經驗。在構建預防性養護聯動機制的過程中，首先，養護部門需要聯合項目管理方和業主方，構建具有統一性和協調性的管理體系。當進行預防性養護管理實踐時，由該體系進行統籌規劃和統一實施。對相關方、配套人員以及物資等進行統一調配，促進預防性養護工作的資源配置，提升協調水平。其次，應探索預防性養護聯動機制在預防性養護項目試點、實踐和招投標管理方面的作用。以預防性養護工程作為參照，將其在我國高速公路系統內推廣應用。同時，高速公路預防性養護聯動機制也可以得到相關各方的支持，將項目招標、項目協調以及項目實施等各環節都納入預防性養護聯動機制的影響范圍內，從而在更大的范圍內調集更多的人力、物力，迅速提升整個高速公路的預防維護水平。

在前期養護單位的巡檢工作中，前期養護單位在進行公路養護管理的過程中，應整理路面資料。首先，要按照道路維護的需求開展巡查工作，并制定巡查的數量和統計工作。一般來說，1次/d，一周為一個工作周期，采用平均法計算，然后上報每月的工作進度，由基層單位上報，養護管理部匯總，在移交的過程中進行數據交接。在施工前，必須對圖紙進行會審，并對高速公路的養護方案提出相應的改進措施。在施工過程中，監理單位要進行監督，只有這樣才能發現施工中的問題，并進行糾正。

為保證全路的正常運行，確保路面條件優良，必須做好日常養護工作。盡管目前高速公路已開始進行預防維修，但是仍無法完全防止路面病害發生。為此，有必要采用專項養護與預防養護相結合的養護模式，以提高高速公路的使用壽命與服務品質。專項工程維修是在不影響交通的情況下，對高速公路進行的維修和加固工作，與常規的維修工作相比，專項維修不是日常的、頻繁的，但是可以根據路面狀態和質量的變化，有針對性地進行維修施工。在進行常規養護工作的同時，對高速公路也要進行預防性養護工作，這樣才能使養護工作更好地延緩公路的老化，從而維持公路的使用性能。在較高層次的組織和管理支撐下，可以根據實際情況，靈活地進行預防性維修和專項維修，從而提高公路路面維修的整體水平。

3 養護管理實施效果與效益分析

3.1 養護管理實施效果

完成養護后，將上文計算得到的PQI作為檢驗養護管理后，瀝青路面質量的關鍵指標。根據上文分析內容可知，PQI由若干個指標構成，以PCI為例，進行指標細分，如圖4所示。

圖4 PQI中PCI指標細分

按照上述方式對PQI中的其他指標進行細分，掌握不同指標在評價中的調查內容，明確影響高速公路質量、性能的因素，對路面改進前、改進后的各項指標評價結果與對應的優良等級進行分析，具體內容見表3。

表3 路面改進前、改進后的各項指標評價結果與對應的優良等級分析

根據上述結果可知，路面改進前對應各項指標評價等級為“中等”，路面改進后對應的優良等級為“優等”，說明提出的養護管理措施可以在應用中起到提高路面質量等級的作用。

3.2 經濟效益與社會效益分析

從經濟效益方面，分析養護管理措施應用的效果。改進預防性養護技術不僅可以為公路養護管理提供豐富的施工經驗，而且可以提高工程施工方的經濟效益。同時，加強公路預防性養護，也將進一步推動我國公路養護技術的全面發展。綜合對該方法的分析可知，提出的養護管理策略能降低公路養護過程中出現大面積病害的概率，有利于節省公路的養護和管理費用。目前，我國的高速公路正在飛速發展，很多路段將面臨維修、大修等問題，因此對其進行預防性維修顯得尤為重要。從國際的高速公路養護實踐來看，不管是發達國家還是發展中國家的道路建設，對應的養護施工都是一項巨大的投資，如果在高速公路正常運行期內，選擇適當的時間對其進行3～4次預防性養護，可以明顯地提高瀝青路面的通行能力，使其使用壽命達到15年以上，并且可以將總體維護成本降至原來維護方式的一半。因此，對高速公路上的瀝青路面進行預防性養護，具有十分顯著的經濟效益。除了上文提出的經濟效益，進行預防性養護等相關工作還能為工程方帶來巨大的社會效益：1）預防性養護管理計劃，不僅能夠保證道路交通狀況較好，還能夠確保道路的暢通，改善區域的投資環境，加強區域間的經濟往來。2）有利于改善道路網絡結構，保障道路網絡安全運行，對于提高道路網絡的穩定性起到了很大的作用，有效地防止道路網絡的故障和失誤，有利于提高道路網絡的正常運行能力。綜上所述，預防性養護管理，無論是對經濟效益還是社會效益，都具有顯著效果。

4 結語

交通對于一國的發展來說，具有不可代替的作用，在已建成的公路上，每天都有大量的貨物運輸、經濟來往等。目前，市場內各種交通運輸基礎設施的數量和建設層次不斷提升，尤其是高速公路業更是在市場發展過程中得到了嶄新的機遇。隨著高速公路建設總里程數的不斷增長，公路網也日益健全，不僅為人民群體生活提供了便利，也對各地的經濟發展、建設起到了一定支撐。為發揮預防性養護在公路中更高的價值與效能，該文進行了此次研究，希望通過該研究，能夠在真正意義上提高高速公路工程的使用年限，帶動城市的對外交往，提高地區的經濟發展水平。