徐孝輝

摘 要 路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的確定是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，時(shí)機(jī)確定過早會(huì)造成資金及成本上的浪費(fèi)，時(shí)機(jī)確定過晚不能顯著改善路面狀況并降低效益，因此養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的選擇很重要。文章介紹了常用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)決策方法并對(duì)方法進(jìn)行了探討，以供養(yǎng)護(hù)決策者參考。

關(guān)鍵詞 路面;預(yù)防性養(yǎng)護(hù);時(shí)機(jī)確定

研究表明預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)不僅可以緩解路面破壞程度，而且可以延遲比較昂貴的路面大中修時(shí)間，降低投資成本。路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)應(yīng)該在路面良好的狀況，或者在遇到一些病害預(yù)兆時(shí)進(jìn)行的有計(jì)劃的養(yǎng)護(hù)策略。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一種社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都很好的養(yǎng)護(hù)方法，但是，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的社會(huì)性以及經(jīng)濟(jì)性在很大程度上取決于養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)。如果養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)確立的過早，就會(huì)造成資金以及成本上的浪費(fèi)，如果養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)確定的較晚，就錯(cuò)過了最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，從而降低經(jīng)濟(jì)效益。因此，路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的確定非常重要，要把資金進(jìn)行有效利用。這就需要憑借一系列科學(xué)的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)確定方法來發(fā)現(xiàn)路面功能的衰減趨勢(shì)，并對(duì)路面的狀況進(jìn)行跟蹤調(diào)查，最后進(jìn)行歸納以及判斷，從而得出合理的路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。

1路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)確定方法的相關(guān)指標(biāo)

1.1 路面狀況指數(shù)

路面破壞是由于各種因素作用于路面結(jié)構(gòu)所發(fā)生的現(xiàn)象，路面狀況指數(shù)反映了路面結(jié)構(gòu)的完整性，是路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)確定方法的重要指標(biāo)之一，該指數(shù)在很多的路面管理系統(tǒng)中作為主要的數(shù)據(jù)。因此，這是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實(shí)際確定方法的路面性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.2 行駛質(zhì)量指數(shù)

路面的行駛質(zhì)量指數(shù)是反映路面在行駛質(zhì)量方面所提供的性能的重要指標(biāo)，路面的行駛質(zhì)量指數(shù)是根據(jù)國(guó)際平整度指數(shù)進(jìn)行一系列計(jì)算的。根據(jù)路面的狀況可以分析出影響路面行駛質(zhì)量的因素是路面的平整度，包括路面行駛的安全性，經(jīng)濟(jì)性以及舒適性，這也是路面管理系統(tǒng)中采集的主要數(shù)據(jù)。因此，平整度成為度量路面使用性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)[1]。

1.3 抗滑系數(shù)

路面的一個(gè)重要功能就是保證使用者的安全，而路面抗滑性能是影響行車安全的主要因素，當(dāng)路面的抗滑性能低于某一限度時(shí)，可通過經(jīng)濟(jì)、有效的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施來恢復(fù)路面的抗滑性能，隨著人們對(duì)安全的重視程度提高，保證道路使用者的安全是至關(guān)重要的工作。因此，有必要將路面的抗滑性能作為確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的一個(gè)指標(biāo)。路面抗滑性能一般采用抗滑系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，路面抗滑系數(shù)以橫向力系數(shù)（SFC）表示。

1.4 車轍

車轍主要發(fā)生在路面投入使用的前期。車轍的出現(xiàn)不僅影響行車的舒適性，也影響行車的安全性。車轍達(dá)到一定深度后，車轍內(nèi)的積水不容易排除。一方面，降低了路面的抗滑性能，容易引發(fā)交通事故，另一方面如果不能及時(shí)排除積水向下滲入路面的情況，在行車荷載和凍融循環(huán)的作用下，極易引發(fā)其他病害的產(chǎn)生。現(xiàn)有的養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范只是將車轍作為一種路面破損形式，不足以反映車轍對(duì)行駛舒適性和行車安全性的重要性[2]。因此，有必要將車轍作為確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的指標(biāo)之一。但作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施來處理，車轍會(huì)有一定的深度限制，當(dāng)超過這個(gè)界限時(shí)，就不宜用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施來處理了。

要確定路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)，首先要選擇路面使用性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)，但是對(duì)路面使用性能的影響因素不是單一的，因?yàn)槁访媸褂眯阅芫哂卸喾矫娴膶傩裕栽谶x取養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的方法時(shí)應(yīng)從多方面考慮。

2路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的確定方法

2.1 行駛質(zhì)量指數(shù)法和破壞指數(shù)法

在國(guó)外有機(jī)構(gòu)研究用行駛質(zhì)量指數(shù)法或破壞指數(shù)法來確定路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)，比如密西根州運(yùn)輸部在路網(wǎng)管理中，就用行駛質(zhì)量指數(shù)法和破壞指數(shù)法來表示路面的性能。根據(jù)目前的情況進(jìn)行路面維修以及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策的依據(jù)是破壞指數(shù)法。密西根州運(yùn)輸部為了延遲由不平整度引起路面破壞，采用了行駛質(zhì)量指數(shù)法作為路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)閾值研究[3]。若有了新的行駛質(zhì)量指數(shù)法的界限，就可以采用預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)措施，從而提高路面的平整度，增加路面的使用期限。

2.2 基于時(shí)間或路況的方法

路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是為了確保路面的正常使用，使路面盡量不出現(xiàn)功能失效的問題。因此，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理論研究必須弄清功能失效的時(shí)間，使路面功能還處于良好的狀態(tài)時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。這時(shí)就采用基于時(shí)間或基于路況的方法作為路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的方法。結(jié)合國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)可以看出，每種路面都需要進(jìn)行預(yù)防養(yǎng)護(hù)的時(shí)間，霧狀封層的路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)間為一到三年，裂縫填封路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)間為二到四年，石屑和稀漿封層路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)間為五到七年，薄層罩面路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)間為五到十年[4]。進(jìn)行路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的實(shí)際時(shí)間要根據(jù)交通情況以及環(huán)境的不同進(jìn)行調(diào)整?；诼窙r的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是從路面的實(shí)際破壞情況出發(fā)，找出臨界破壞狀態(tài)，從而進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。

2.3 效益費(fèi)用評(píng)估法

效益費(fèi)用評(píng)估法是用效益和費(fèi)用的比值來進(jìn)行衡量。效益是根據(jù)路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，后期延長(zhǎng)的路面壽命或者根據(jù)性能曲線的變化來判定的。性能曲線是結(jié)合路面的數(shù)據(jù)來確定的，性能會(huì)隨著進(jìn)行的路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施而發(fā)生變化。費(fèi)用則是根據(jù)單價(jià)。每種措施以及策略的費(fèi)用都是根據(jù)管理部門的費(fèi)用和用戶費(fèi)來確定的，管理部門的費(fèi)用包括設(shè)計(jì)費(fèi)、養(yǎng)護(hù)費(fèi)以及殘值，而用戶費(fèi)用包括運(yùn)營(yíng)費(fèi)、行程時(shí)間費(fèi)以及事故費(fèi)。

已經(jīng)知道路面性能指標(biāo)，包括平整度指數(shù)、橫向力系數(shù)以及路面狀況指數(shù)等。衰變規(guī)律后，該指標(biāo)的衰變曲線與上下效益基線圍成的面積為效益估算面積。當(dāng)采用了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施后，效益面積的增量稱之為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的效益面積。效益計(jì)算基線是計(jì)算效益面積的上下邊界， 反映在效益計(jì)算指標(biāo)和時(shí)間關(guān)系圖上為平行于時(shí)間軸的直線[5]。效益面積增量為：實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施以后的性能衰變曲線與未采用預(yù)養(yǎng)措施時(shí)的性能曲線以及上下效益基線圍成的面積。采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施后的效果，用效益面積增量與未采取預(yù)養(yǎng)措施時(shí)效益面積的比值表示。最佳預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)是基于效果費(fèi)用比得到的，最佳時(shí)機(jī)就是在費(fèi)用最小而效果最大時(shí)，即效果費(fèi)用比額E/C最大時(shí)是最佳的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。

2.4 排序法

進(jìn)行路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是根據(jù)特征來預(yù)估的，但是有些特征不容易被定量化，比如交通分布以及經(jīng)驗(yàn)和氣候條件的。因此，除了效益費(fèi)用以外，還可以對(duì)預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行整體的排序。排序法通常是通過安排養(yǎng)護(hù)的時(shí)間和對(duì)策，考慮到預(yù)算的約束以及優(yōu)先次序的要求來決策的項(xiàng)目規(guī)劃。路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)間的安排可以遵循已經(jīng)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。比如使用性能的標(biāo)準(zhǔn)PCI，如果路面的PCI低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就需要采取路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。在一定程度上路面的預(yù)防養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)和措施是分開的，可以使用性能參數(shù)進(jìn)行項(xiàng)目的排序，也可以使用經(jīng)濟(jì)分析參數(shù)進(jìn)行排序。

2.5 生命周期評(píng)估法

生命周期評(píng)估法是被廣泛應(yīng)用的方法，指在一定的時(shí)間內(nèi)通過路面的出現(xiàn)費(fèi)用以及折扣費(fèi)用來評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的過程。當(dāng)路面進(jìn)行修建或重建時(shí)，就會(huì)用到生命周期評(píng)估法。路面預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)推遲了昂貴的路面重修的活動(dòng)，但預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)要提前支付一定的費(fèi)用，在不同的時(shí)期支付同樣多的費(fèi)用，但有不同的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此要進(jìn)行一定的經(jīng)濟(jì)分析。這時(shí)的經(jīng)濟(jì)分析方法是把分析時(shí)期內(nèi)不同時(shí)間支付的費(fèi)用，按照一定的貼現(xiàn)率轉(zhuǎn)化為現(xiàn)值，根據(jù)現(xiàn)值在等值的基礎(chǔ)上比較各種實(shí)施方案。

交通的發(fā)展提高了車輛結(jié)構(gòu)的變化以及載重的比例，由于這些因素的影響，造成了半剛性的基層結(jié)構(gòu)路面還沒有達(dá)到設(shè)定的年限，就發(fā)生了結(jié)構(gòu)性的破壞。而在這時(shí)，我們可以運(yùn)用生命周期評(píng)估法，確定出半剛性基層的路面最合適的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，從而達(dá)到維修資金的最少投入，提高路況的質(zhì)量。

2.6 決策矩陣法

在國(guó)外，有些公路管理部門用決策矩陣作為路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的決策支持，比如密西根州運(yùn)輸部認(rèn)為薄層罩面路面的目的，是為了提高路面自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因此就把薄層罩面路面納入到預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)措施當(dāng)中。當(dāng)路面出現(xiàn)疲勞裂縫時(shí)，就不可以用微表處的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。當(dāng)路面出現(xiàn)嚴(yán)重的車轍以及橫向，縱向的裂縫時(shí)，一般也不建議使用微表處的措施。

3關(guān)于路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)確定方法的探討

行駛質(zhì)量指數(shù)法和破壞指數(shù)法是建立在路面平整度以及行駛舒適性的關(guān)系上提出的。公路用戶對(duì)不同等級(jí)的公路有不同的行駛舒適性的要求和期望，公路的行駛質(zhì)量指數(shù)與公路的平整度呈反比。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)得出，進(jìn)行路面維修和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策的主要依據(jù)是破壞指數(shù)法。在行使質(zhì)量很差時(shí)破壞指數(shù)所達(dá)到的界限值才被用作路面進(jìn)行重修或者大修的決策，在這種情況下，行駛質(zhì)量指數(shù)法的應(yīng)用時(shí)比較消極的。

對(duì)于基于路況的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)來說，不同破壞狀況的路面可能具有相同的PCI。有時(shí)候也會(huì)發(fā)生即使具有相近的PCI，但不同時(shí)期的路況變化情況是不同的。PCI一個(gè)綜合值，一般來說路面的損壞情況用PCI的值來衡量。首先，路面的損壞現(xiàn)象比較復(fù)雜，是由于路面結(jié)構(gòu)以及施工環(huán)境有所不同。PCI值僅僅是一個(gè)表面現(xiàn)象，是一種外觀的評(píng)價(jià)，忽略了實(shí)際情況，沒有深入了解具體引起路面破壞的原因是什么。因此，只憑PCI值不能決定采取哪一種具體的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。其次，PCI值的變化情況可以反映路面的使用性能，因此要使用PCI值及其變化率來作為使用性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。最后，我國(guó)的一部分路面出現(xiàn)了功能性破壞，并且破壞速度比較快，所以用PCI值作為預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)具有片面性。

效益費(fèi)用法，生命周期評(píng)估法和排序法是從經(jīng)濟(jì)方面來解決預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實(shí)際的辦法，但這些方法具有局限性。比如，用排序法進(jìn)行路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的選擇時(shí)，對(duì)優(yōu)先度排在前面的路段優(yōu)先進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，而對(duì)優(yōu)先度排在后面的路段則后進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。但是經(jīng)過時(shí)間的推移，可能發(fā)生之前優(yōu)先度排在后面的路段遭到嚴(yán)重破壞而錯(cuò)過了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最佳的時(shí)機(jī)，這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致路面的維護(hù)需要更大的維修成本。相反，優(yōu)先度排在前面的路段沒有進(jìn)行預(yù)防性的維護(hù)，但過段時(shí)間路況的變化可能不是很大。而且用不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排序，結(jié)果會(huì)不同。效益費(fèi)用法和生命周期評(píng)估法在使用過程中容易受到主觀影響，實(shí)際的操作比較難。因此，效益費(fèi)用法，生命周期評(píng)估法和排序法不適于作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的主導(dǎo)辦法。

決策矩陣法是利用了當(dāng)前的經(jīng)驗(yàn)，可以較好地適應(yīng)于當(dāng)?shù)氐臈l件，比較適用于項(xiàng)目級(jí)的決策工具。首先，決策矩陣法不能從一個(gè)管理部門轉(zhuǎn)移到另一個(gè)管理部門。其次，決策矩陣法不能包含多種路面破壞類型，也不適合網(wǎng)級(jí)路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。因此，針對(duì)具體的項(xiàng)目，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的選取過程要比較復(fù)雜，不只要考慮路面類型，還要考慮路面破壞的嚴(yán)重程度以及費(fèi)用效益等。最后，在對(duì)具體的項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)措施時(shí)需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。

4結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)的氣候以及地形變化比較大，在進(jìn)行路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)，要采用因地制宜的措施，根據(jù)不同的氣候特點(diǎn)以及路面的實(shí)際情況，選擇合適的預(yù)防養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，使路面可以繼續(xù)發(fā)揮其性能。路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)不僅要達(dá)到養(yǎng)護(hù)路面的效果，而且要減少資源浪費(fèi)。綜上所述，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的選取應(yīng)該基于路面的功能性能，在路面的功能惡化之前進(jìn)行預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)措施。因此，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)研究的突破口是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路面的功能衰變。若路面功能性損壞沒有得到及時(shí)的修復(fù)，則會(huì)加速路面結(jié)構(gòu)性的破壞。一般來說，路面的大修以及重修是針對(duì)結(jié)構(gòu)性的破壞的，而路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)只能解決功能性的損壞。

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