文/上海高架養(yǎng)護管理有限公司 褚劍峰

本文以上海市南北高架瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護試驗段為基礎(chǔ)，通過對其性能指標的長期跟蹤觀測，建立了各措施多項性能指標的衰變方程，并利用層次分析法評比各養(yǎng)護措施的效果，得出了不同養(yǎng)護措施效果的優(yōu)劣，為今后制定預(yù)防性養(yǎng)護方案選擇提供了參考。

項目概況

試驗段處于南北高架西側(cè)，起止樁號為NX370-NX280，由于試驗段內(nèi)多種措施非同時施工完成，因此此次選取其中4種檢測數(shù)據(jù)積累較多的措施研究。措施種類及措施區(qū)間如表1所示。

表1 預(yù)防性養(yǎng)護措施名稱及施工位置樁號

路面性能模型選用

模型形式說明

路面狀況指數(shù)PCI的性能衰變模型，采用路面結(jié)構(gòu)行為方程形式，擺值和構(gòu)造深度采用較為成熟的指數(shù)函數(shù)作為衰變模型的基本形式。

建立模型

路面狀況指數(shù)、擺值及構(gòu)造深度三項指標，可以較為全面地評價高架路面的使用性能。通過對試驗段內(nèi)四種措施檢測數(shù)據(jù)的積累，利用Excel表格回歸了擺值和構(gòu)造深度的衰變方程，結(jié)合實施養(yǎng)護措施前后的檢測數(shù)據(jù)，重新計算PCI的結(jié)構(gòu)行為方程中的參數(shù)，分析可知：霧封層和還原劑措施對路面產(chǎn)生的損壞修復(fù)作用不明顯，實施前后PCI變化不明顯，罩面類措施實施后PCI與新建路面相同；微表處和微罩面施工后的擺值主要取決于新的磨耗層，均處于較高狀態(tài)，且衰變較慢，抗滑性能良好；霧封層和再生劑措施施工后路面的擺值相對于原路面發(fā)生了不同程度的下降，原路面抗滑性能不佳的路面不建議使用此兩種措施；微表處和微罩面施工完成后路面的構(gòu)造深度較小，微表處措施尤為明顯；再生劑和霧封層措施施工完成后對路面的構(gòu)造深度影響較小。

表2 各指標效益計算基準線

預(yù)防性養(yǎng)護措施效益評比

計算周期

由于該次研究數(shù)據(jù)的采集周期只有兩年時間，因此預(yù)測結(jié)果在計算短期效益上效果相對較好。

計算方法

國內(nèi)外關(guān)于養(yǎng)護效益的計算方法，大多以性能曲線與時間軸圍成的面積表示，但是當性能下降至一定水平后設(shè)施不再具有服務(wù)能力，此水平下性能曲線面積不能算作效益，因此應(yīng)當設(shè)置效益計算基準線，針對城市高架道路3項指標的效益基準線分別，如表2所示。

為了全面比較預(yù)防性養(yǎng)護措施的效果，需要綜合評價各措施在3項指標上產(chǎn)生的效益，利用層次分析法來進行效益評估，此方法在利用專家主觀經(jīng)驗對各項指標的重要性判斷的同時，結(jié)合效益計算結(jié)果這一客觀數(shù)值評比，做到主客觀相結(jié)合，評比步驟如下：

建立多階層次模型。目的是比較不同措施養(yǎng)護效果，決策的依據(jù)就是各措施在PCI、構(gòu)造深度及擺值等指標上的效益費用比，模型如圖1所示。

圖1 層次分析法模型

表3 PCI、構(gòu)造深度、擺值對最佳方案影響的權(quán)重大小

構(gòu)建判斷矩陣。層次結(jié)構(gòu)可以反映出各個因素之間的關(guān)系，但準則層中的指標在目標層中所占的比重不一定相同，決策者認為它們各占有一定的比例。本次研究中準則層中三項指標對目標層影響大小通過專家打分法選取，如表3所示。

各項指標對最佳方案的影響權(quán)重，取建議值的中值進行計算可得，矩陣

層次單排序及一致性檢驗。判斷矩陣A最大特征值λmax對應(yīng)的特征向量ω，經(jīng)歸一化后即為同一層次相應(yīng)因素對于上一層次某因素相對重要性的排序權(quán)值，這一過程稱為層次單排序。需要檢驗構(gòu)造出來的判斷矩陣A是否嚴重地不一致，以便確定是否接受A，對判斷矩陣的一致性檢驗的步驟如下：

表5中表示A層元素對目標層Z的影響大小，bij表示Bi層元素對A層元素j的影響大小，不同措施對同一項指標的影響大小可以用效益費用比表示相對大小，因此可以利用效益費用比作為B層各措施對A層各項指標影響的權(quán)重大小。分別建立4項措施對三項指標的判斷矩陣，如表6所示。

表4 RI的值

表5 層次總排序合成表

表6 方案層判斷矩陣

對方案層判斷矩陣求解可得每項指標矩陣的最大特征值和相應(yīng)的權(quán)向量分別為：λ1=4.01，ω1=（0.001,0.001,0.533,0.466）；λ2=4，ω2=（0.368,0.116,0.221,0.295）；λ3=4.0003，ω3=（0.548,0.163,0.252,0.037），由此可知該項指標均可通過一致性檢驗。利用這三項指標對應(yīng)的特征向量建立矩陣求解可得：

由此可以得出在四種預(yù)防性措施中，養(yǎng)護方案效果優(yōu)劣排序依次為：QB型再生還原劑、微表處、霧封層及微罩面。

結(jié)語

現(xiàn)有預(yù)防性養(yǎng)護措施種類繁多，如何在常用的養(yǎng)護措施中選擇十分重要，本文結(jié)合上海市南北高架預(yù)防性養(yǎng)護試驗段，對幾種常用的預(yù)防性養(yǎng)護措施的效果建立模型進行了評價，雖然預(yù)防性養(yǎng)護措施較多，但是均可以利用此方法建立模型進行效果評價。