基于全寿命周期成本的公路预防性养护决策研究

2022-09-12

1 引言

公路基本建设完成投入使用之后就进入了运营养护阶段, 我国公路建设普遍遇到的一个问题就是“重建设、轻养护”, 片面重视公路前期建设, 而忽略了后期的养护, 造成后期养护任务负担重。另外, 公路使用年限较长, 运营养护阶段的养护成本在公路全寿命周期费用成本中占很大的比重, 因此, 在运营养护阶段需要以全寿周期成本最低为目标进行费用控制。因此, 公路养护阶段进行公路养护要预防为主, 防治结合, 在公路病害出现萌芽时及时进行处理, 预防性养护对公路全寿命周期成本控制起着至关重要的作用。

2 预防性养护的概念及基本特点

预防性养护就是指对结构完好的路面或者道路沿线附属设施, 以公路建设养护全寿命周期成本最小为目标, 在适当的实机 (即养护的最佳时间) , 选择并采取合适的预防性养护方式延缓道路损坏的时间, 保证道路的正常使用和路面功能状况。

预防性养护的基本特点有:

(1) 预防性养护以“主动提前预防”为主。预防性养护主要针对路面技术状况处于良好时或者是只出现轻微病害时进行提前预防, 防止发生更严重的病害或者破坏, 因此, 预防性养护具有主动提前性。

(2) 预防性养护具有计划性。在什么时候进行预防是要提前对路况进行调查, 定期对路面进行巡查, 及时发现路面的轻微病害并预测路面的病害趋势。根据公路的技术等级不同, 路面定期巡查制度所要求的巡查频率不同, 例如高速公路要求每年至少定期巡查一次。

(3) 预防性养护具有周期性。据有关研究表明, 在道路的全寿命周期内要进行4~6次预防性养护才能取得最好的养护效果。进行预防性养护, 可以使公路的使用寿命延长10~15年, 并可以节约公路全寿命周期成本45%~50%。

(3) 预防性养护主要目的是提高公路全寿命周期综合经济效益。进行预防性养护不仅可以降低养护过程中的大中修费用, 还可以降低用户费用, 保证用户通行权益和社会效益, 提高公路全寿命周期内的综合经济效益。

3 预防性养护最佳时间的选择

预防性养护决策的核心内容之一就是养护时间的选择, 如果选择最佳养护时间, 不仅能使养护成本最小, 还能取得很好的养护效果, 事半功倍。养护最佳时间的选择可以采用寿命周期成本分析法, 即对不同的养护技术方案进行寿命周期成本分析, 采取全寿命周期成本最低, 经济性最好的养护技术措施。

针对预防性养护最佳时间的选择这个问题, 目前学术界提出了“预防性养护时段”的概念, 即当路面的结构性强度下降到良好以下的时候, 小修已经不能恢复适用, 必须进行大中修, 这一个时间过程可以称作是预防性养护时段。养护时段可以作为确定养护时机的最佳选择范围, 在这个时段内根据路面的实际状况选择合适的养护技术措施, 并对养护后的路面进行跟踪监测, 当路面状况下降到必须要进行大中修之后又继续采取一定的预防性措施, 这样循环往复、以此类推, 保证路面良好的使用状况, 直到路面状况处于良好以下, 不得不进行大中修。在公路的全寿命周期内要进行至少4~6次预防性养护才能取得良好的养护效果。

4 预防性养护技术措施的选择

预防性养护方式的选择大致可以分为5类, 即表面封层类;薄层罩面类;裂缝封填类;表处类;坑槽修补类, 具体情况分类及主要功能特点如下所示。

(1) 表面封层类: (1) 雾封层, 主要用于封住松散和沥青老化的路面; (2) 还原剂封层, 主要用于封住沥青老化路面, 填补微小裂缝空隙; (3) 碎石封层, 主要用于封住抗滑性不好路面, 提高路面的抗滑性能; (4) 稀浆封层, 主要用于封住表面良好或被氧化的路面, 提高抗滑性能。

(2) 薄层罩面类: (1) 冷薄层罩面, 可以提高路面平整度和抗滑性能; (2) 热薄层罩面, 可以提高路面抗滑性和平整度, 并可以降噪; (3) 温薄层罩面, 功能和特点与热薄层罩面相似, 并可适用于有特殊环境要求的路面。

(3) 裂缝封填类: (1) 普通沥青灌缝, 工艺操作简单, 养护效果一般, 修补裂缝宽度在5~8mm; (2) 改性乳化沥青灌缝, 工艺操作简单, 价格较普通沥青高; (3) 密封胶修补裂缝, 弹性和耐久性好, 适用于修补8mm以上的裂缝; (4) 压浆法修补裂缝, 一般应用于裂缝较宽的工程特殊部位; (5) 抗裂贴处治裂缝, 一般情况下与密封胶配合使用, 提高裂缝防水效果; (6) 压缝带处治裂缝, 修补裂缝适中的路面, 并可以防止路面污染。

(4) 表处类: (1) 沥青表处, 可以修复出现中度裂缝或者块状裂缝, 松散或者风化的路面; (2) 微表处, 可以修复具有微小裂缝以及轻度泛油的路面;

(5) 表处类: (1) 热补法, 低温天气和雨季不能施工, 耐久性一般; (2) 冷补法, 所有季节和天气都适用, 环境条件适用性强。

综上可知, 预防性养护技术措施的方法很多, 在实际工作预防性养护措施选择中, 应根据具体的公路等级以及路面损坏状况或者严重程度, 并结合每类预防性养护措施的适用对象和主要功能特点选择较合适的措施。