沥青路面预防性养护时机的确定方法研究

1、沥青路面预防性养护时机的确定方法研究摘要：沥青路面预防性养护效益分析是路面预养护技术的核心,是比选预养护方案和确定实施时机的前提，同时路面预防性养护对维持良好的路面性能也具有重要的意义。预防性养护的成功与否及其效益与进行预防性养护的时机密切相关,本文结合我国公路养护技术水平,从预防性养护的作用出发,针对沥青路面早期损坏的特点，应用寿命周期费用法来确定沥青路面养护的最佳时机，对沥青路面采取稀浆封层技术后，采用预养护效益分析中的效益面积、效益基线、效益面积增量等指标进行计算，最后通过比较效果费用比值得出：当路面寿命为四年时采取预防性养护措施的效果费用比最大，此时也为采取稀浆封层作为预防性养护措施的

2、最佳养护时机，因此应在第四年采用稀浆封层措施对路面进行养护处理。Abstrractt:Assphaalt pavvemeent preevenntivve mmainntennancce bbeneefitt annalyysiss iss thhe ccoree off thhe ppaveemennt ppre-connserrvattionn teechnnoloogy, iss thhe ppremmisee off Coompaarinng aand sellecttingg prre-cconsservvatiion plaan aand dettermminiing Impple

3、mmenttatiion timme, simmulttaneeoussly pavvemeent preevenntivve mmainntennancce iis aalsoo off grreatt siigniificcancce oon ppaveemennt pperfformmancce. Thee suucceess of preevenntivve cconsservvatiion andd itts bbeneefitts iis cclosselyy reelatted to thee occcassionn off prreveentiive maiinteenannc

4、e. Thhis papper, Coombiininng tthe levvel of higghwaay mmainntennancce ttechhniqquess, sstarrtinng ffromm thhe rrolee off prreveentiive maiinteenannce, Aggainnst forr assphaalt pavvemeent dammagee chharaacteerissticcs, appplyiing liffe-ccyclle ccostt meethood tto ddeteermiine thee beest timme oof aa

5、sphhaltt paavemmentt maainttenaancee, uutilliziing thee teechnnoloogy thaat sslurrry seaal tto tthe aspphallt ppaveemennt, usiing thee Efffecctivve aareaa, tthe basseliine effficiienccy, theeInccremmenttal of Efffecttivee arrea of preevenntivve mmainntennancce bbeneefitt annalyysiss annd ootheer iin

6、diicattorss too caalcuulatte tthe inccremmenttal areea, thee fiinall Cooncllusiion by commparringg thhe eeffeect feees RRatiio: Wheen tthe roaad llifee iss foour yeaars, thhe eeffeect feees RRatiio oof pprevventtivee coonseervaatioon mmeassurees iis mmaxiimumm, tthiss tiime alsso iis tthe besst ttim

7、ee foor ttakiing sluurryy seeal to aspphallt ppaveemennt aas pprevventtivee maainttenaancee meeasuuress, sso wwe sshouuld takke sslurrry seaal tto aasphhaltt paavemmentt ass thhe mmeassurees tto ddeall wiith thee paavemmentt inn thhe ffourrth yeaar.关键词：沥沥青路面面；预防防性养护护；养护护时机；寿命周周期Keywoord:Aspphallt PP

8、aveemennt Preevenntivve MMainntennancceMaainttenaancee TimeeLiffe CCyclle0 引言路面预防性性养护对对维持良良好的路路面性能能具有重重要的意意义。为为改善路路面使用用性能,延长路路面使用用寿命,延迟昂昂贵的路路面大修修和重建建,预防性性养护起起到了重要的的作用。目前,国内外对预防性养护时机进行了多方面的研究,提出了一些较实用的确定方法,主要有:基于路况(PCI)或时间的方法、行驶质量指数和破坏指数法、决策树法、排序法、效益费用评估法、生命周期评估法和基于老化的方法等。由于路面使用性能的影响因素多,各指标之间存在内在联系,而

9、且之间的相互关系复杂多变,使得上述各种预防性养护时机确定方法,有时很难取得令人满意的结果。预防性养护护是一种种社会效效益和经经济效益益均很好好的养护护方法,其有效效性和经经济性在在很大程程度上取取决于采采取预防防性养护护措施的的时机。半刚性基层沥青路面预防性养护是一项系统工程,其核心是建立一个有效的决策系统,解决在一定的路段、一定的时间、采取一定的养护措施的沥青路面预防性养护问题。预防性养护的经济性和有效性在很大程度上取决于采取预防性养护措施的时机,而对于预防性养护时机的确定,又是预防性养护的重点和难点。本文针对沥青路面早期损坏的特点，应用寿命周期费用法来确定沥青路面养护的最佳时机，最后通过比

10、较效果费用比值得出：当路面寿命为四年时采取预防性养护措施的效果费用比最大，此时也为采取稀浆封层作为预防性养护措施的最佳养护时机。1 沥青路路面预防防性养护护时机指指标预防性养护护是指在在路面状状况良好好的情况况下,对现有有道路系系统进行行有计划划的、基基于费用用效益分分析的一一种养护护策略,它在不不提高路路面结构构承载能能力的前前提下,可有效效延迟路路面损坏坏,维持或或改善路路面现有有通车条条件,达到推推迟路面面大修、延延长使用用寿命等等目的。由由于路面面使用性性能具有有多方面面的属性性，用单单项指标标难以对对它进行行全面评评价。在在路面预预防性养养护时机机的确定定中,每个指指标所起起的作用用

11、是不同同的。1.1路面面状况指指数路面破损现现象是各各种因素素作用于于路面结结构的结结果,反映了了路面结结构的完完整性,也是衡衡量路面面服务潜潜力的最最重要因因素之一一。在目目前大多多路面管管理系统统中也将将其作为为主要的的路面采采集数据据,因此,应将路路面状况况指数PCI作为确确定预防防性养护护实施时时机的路路面使用用性能评评价指标标。1.2行驶驶质量指指数路面的行驶驶质量采采用行驶驶质量指指数(RQQI)作为评评价指标标,是反映映路面在在行驶质质量方面面所提供供服务能能力的主主要指标标。行驶驶质量指指数由国国际平整整度指数数(IRRI)采用式(1)进行计计算。从从路面状状况的角角度分析析,

12、影响路路面行驶驶质量的的主要因因素是路路面平整整度,平整度度是路面面行驶舒舒适性、经经济性与与安全性性最普通通和最重重要的标标志。也也是路面面管理系系统主要要采集的的路面数数据。因因此,平整度度成为度度量路面面使用性性能的一一项重要要指标。1.3 抗抗滑系数数路面的一个个重要功功能就是是保证使使用者的的安全,而路面面抗滑性性能是影影响行车车安全的的主要因因素,当路面面的抗滑滑性能低低于某一一限度时时,可通过过经济、有有效的预预防性养养护措施施来恢复复路面的的抗滑性性能,随着人人们对安安全的重重视程度度提高,保证道道路使用用者的安安全是至至关重要要的工作作。因此此,有必要要将路面面的抗滑滑性能作

13、作为确定定预防性性养护时时机的一一个指标标。路面面抗滑性性能一般般采用抗抗滑系数数作为评评价指标标,路面抗抗滑系数数以横向向力系数数(SFFC)表示。1.4车辙辙车辙主要发发生在路路面投入入使用的的前期。车车辙的出出现不仅仅影响行行车的舒舒适性,也影响响行车的的安全性性。车辙辙达到一一定深度度后,车辙内内的积水水不容易易排除,一方面面降低路路面的抗抗滑性能能,容易引引发交通通事故;另一方方面积水水向下渗渗入路面面,如果不不能及时时排除,在行车车荷载和和冻融循循环的作作用下,极易引引发其他他病害的的产生。现现有养护护技术规规范将车车辙只作作为一种种路面破破损形式式,不足以以反映车车辙对行行驶舒适

14、适性和行行车安全全性的重重要性。因因此,有必要要将车辙辙作为确确定预防防性养护护时机的的指标之之一。但但作为预预防性养养护措施施来处理理的车辙辙有一定定的深度度限制,当超过过这个界界限时,就不宜宜用预防防性养护护措施来来处理了了。要确定路面面预防性性养护的的最佳时时机，首首先要选选择路面面使用性能能的评价指指标，而对沥青青路面使使用性能能的影响响因素不不是单一一的，因因为路面面使用性性能具有有多方面面的属性性，本文文采用综综合指数数PQI来进行行分析。2 沥青路路面预防防性养护护时机分分析方法法2.1 寿寿命周期期法随着特重交交通和重重交通道道路比例例的增加加，半刚刚性沥青青路面在在没有达达到

15、设计计年限便便发生结结构性破破坏。在路面面管理系系统经济济分析中中 ,一般认认为寿命命周期费费用分析析是比较较合理的的经济分分析方式式。通过过寿命周周期分析析方法，提提出半刚刚性沥青青路面最最合适的的养护时时机，使使所需养养护维修修费用最最少，为为道路使使用者提提供良好好的通行行环境。本文针针对沥青青路面早早期损坏坏的特点点，应用用寿命周周期费用用法来确确定沥青青路面养养护的最最佳时机机。2.2预养养护效益益的估算算若已知表征征路面性性能的指指标,如路面面平整度度指数IRI、横向向力系数数SFC、路面面状况指指数PCI等衰变变规律,则指标标衰变曲曲线与上上下效益益基线围围成的面面积称之之为该指

16、指标的效效益面积积。当采采用预养养护措施施后,效益面面积的增增量称之之为预养养护效益益面积。效益计计算基线线是计算算效益面面积的上上下边界界, 反映在在效益计计算指标标和时间间关系图图上为平平行于时时间轴的的直线。效益面积增增量为实实施预防防性养护护措施以以后的性性能衰变变曲线与与未采用用预养措措施时的的性能曲曲线以及及上下效效益基线线围成的的面积。采采取预防防性养护护措施后后的效果果，用效效益面积积增量与与未采取取预养措措施时效效益面积积的比值值表示。最佳预防性养护时机是基于效果费用比得到的。最佳时机就是在费用最小而效果最大时，即效果费用比额E/C最大时是最佳的养护时机。2.3 预预防性养养

17、护措施施稀浆封层是是一项较较理想的的路面预预防性养养护技术术，能减减小原路路面的透透水性，提提高摩擦擦系数，适适当改善善平整度度，有施施工快、造造价低、用用途广、能能耗低、污污染少等等优点，并并具有施施工简单单、不中中断交通通、提高高路面质质量较快快的特点点，经多多年的应应用技术术比较成成熟，不不断得到到发展。其在养护工作中起着极为重要的作用，也可以用在白色路面上直接取代热沥青面料做面层，施工方法简便，可以有效地提高道路的使用寿命，节省大量的资金和能源，明显地提高经济效益和社会效益。稀浆封层技技术是将将稀浆混混合料均均匀地摊摊铺在待待处理的的路面上上，经裹裹复、破破乳、析析水、蒸蒸发和固固化等

18、过过程与原原路面牢牢固地结结合在一一起，形形成密实实、坚固固、耐磨磨和道路路表面封封层。能能够恢复复路面的的平整度度和抗滑滑性能，修修复轻微微车辙，快快速封闭闭旧路面面的各种种裂缝，防防止雨水水和雪水水对路基基路面进进一步损损坏，延延长道路路的使用用寿命。但但稀浆封封层对于于路基变变形较大大、已严严重损坏坏的路面面则不宜宜使用。本文应用稀浆封层技术对路面进行预防性养护措施。3 预防性性养护时时机的确确定应用用实例3.1预防防性养护护衰变曲曲线= 1 * GB2未预防性性养护措措施衰变变规律用选取的权权重指标标计算得得河北省省某道路路历年的的PQI值见表1：表1 河北北省某路路历年PQI值Tab

19、lee 1 PPQI vallue of a rroadd ovver thee yeearss inn HeebeiiProovinnce年份1999年年2000年年2001年年2002年年2003年年PQI43.5116541.455439.5333537.9777535.3885根据以上计计算得到到的 PQQI 值，用 Exxcell 进行灰色色模型进进行预测测，下列PQI数据为20003年随后10年的预测测值，见表2：表2河北省省某路 PQQI预测值值Tablee 2PQII prrediictiive vallue of a RRoadd inn HeebeiiProovinnce年

20、份2004年年2005年年2006年年2007年年2008年年PQI33.8557032.1882430.5997129.0997327.67774年份2009年年2010年年2011年年2012年年2013年年PQI26.3333225.0660723.8556022.7115421.63351由上述数据据，得到到该路面面使用性性能衰变变曲线见见图1：图1 路路面性能能衰变曲曲线Figurre 11 Deccay currve of pavvemeent perrforrmannce= 2 * GB2预防性养养护措施施后衰变变规律预防性养护护是应用用合适的的措施来来延迟路路面的损损坏，延延长

21、路面面的服务务寿命河北省省道路应应用稀浆浆封层措措施后第第3年、第4年、第5年的PQI变化情情况见表表根据据调查情情况，用用灰色理理论进行行预测，根根据预测测值可以以得到实实施微表表处措施施后路面面性能衰衰变规律律，预测测值列表表如表33所示表3 应用用稀浆封封层后PQI预测值值Tablee 3 PPQI preedicctivve vvaluue aafteer aappllicaatioon oof sslurrry seaal应用预养措措施时的的路龄微表处后第第n年12345678340.4889239.87738.9440538.066637.1665336.2882135.41164

22、34.57725438.9338038.333937.888637.0994736.5007835.8886135.2773134.66688536.5991536.0553935.288534.1002333.2334532.3224431.43396-根据以上预预测值，可可以得到到实施稀稀浆封层层后的路路面衰变变规律（见见图2-4），据据此可以以计算不不同预防防性养护护实施时时机的效效益面积积。道路路用户效效益可以以用路面面性能曲曲线围成成的面积积来估计计。如果果知道性性能指标标的衰变变曲线，把把衰变曲曲线与上上下效益益基线围围成的面面积称为为该指标标的效益益面积。图 6.22路龄为3年时

23、采采取措施施Figurre 66.2 taakinng mmeassurees wwhenn Rooad agee iss 3 yeaars图 6.33 路龄为4年时采采取措施施Figurre 66.3 taakinng mmeassurees wwhenn Rooad agee iss4 yeearss图 6.44 路龄为5年时采采取措施施Figurre 66.4 taakinng mmeassurees wwhenn Rooad agee iss5 yeearss3.3预防防性养护护效益分分析当采用预防防性养护护措施以以后，效效益面积积的增量量称为预预养护效效益面积积。该路路应用稀稀浆封层

24、层技术养养护时的的计算结结果如表表4：表4 效效果费用用比Tablee 4 CCostt efffecctivveneess rattio采取预养时时间效果（%）费用（万元元/km）效益费用比比（%）第3年33.72543.781.3255第4年58.42423.322.4100第5年23.62724.160.8666由表可见，当路面寿命为当路面寿命为四年时采取预防性养护措施的效果费用比最大，此时为采取稀浆封层作为预防性养护措施的最佳养护时机。因此应在第四年采用稀浆封层措施对路面进行养护处理。4 结论= 1 * GB2本文首先先确定了了以经济济分析法法为基础础的预防防性养护护实时机机的寿命命周

25、期法法，并用用结合路路面性能能的综合合评价指指标PQI确定了了前述河河北省路路段使用用稀浆封封层技术术时的最最佳养护护时机。= 2 * GB2本文通过过比较分分析得到到：路面面寿命为为当路面面寿命为为四年时时采取预预防性养养护措施施的效果果费用比比最大，此此时为采采取稀浆浆封层作作为预防防性养护护措施的的最佳养养护时机机。因此此应在第第四年采采用稀浆浆封层措措施对路路面进行行养护处处理。= 3 * GB2预防性养养护最佳佳时机决决策本质质上是经经济决策策和路面面服务功功能分析析的结合合,体现了了投资和和收益期期望的关关系,以最少少的资金金投入赢赢取最佳佳的效益益回报,达到经经济效益益与社会会效应双双赢的目目的。