王允川

（成武縣公路事業(yè)發(fā)展中心，山東 成武縣 274200）

1 引言

隨著通車里程和使用年限的不斷增加，我國公路交通事業(yè)開始由快速建設(shè)階段向養(yǎng)護管理階段過渡[1]。高速公路是道路系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其瀝青路面的質(zhì)量將直接關(guān)系到整個路網(wǎng)的運輸效率。高速公路往往承擔著較大的運輸壓力，投入使用后在諸多內(nèi)外因素的作用下，路面將不可避免地出現(xiàn)質(zhì)量問題。加強對瀝青路面的維護和管理，有利于提高人們的交通出行舒適度，推動交通運輸業(yè)的發(fā)展，同時也對延長公路的使用壽命、保障交通安全、提高道路通行效率具有重要的意義。研究將以鄆鄄高速公路項目為例，基于對瀝青道路的質(zhì)量衰減規(guī)律分析，提出可操作的預(yù)防性管養(yǎng)方案，為鄆鄄高速公路的路面提供長期的預(yù)防性管養(yǎng)措施。

2 瀝青道路的常見問題

鄆城至鄄城高速公路東連兗鄆高速、與濟廣高速交叉，西接擬建魯豫省際黃河大橋，與河南高速公路聯(lián)網(wǎng)，是菏澤市北部地區(qū)與河南省之間東西向重要通道。瀝青路面是鄆鄄高速公路的行車部分，由于外部環(huán)境所引起的破壞影響和車輛行駛所產(chǎn)生的巨大壓力，其路面韌性和平整度會有所變化，直接影響行車舒適性和交通安全。隨著公路使用時間的增加，瀝青路面會出現(xiàn)開裂、油化、沉降等各種各樣的問題，這些問題的產(chǎn)生受到內(nèi)在和外在兩個方面的影響[2]。

內(nèi)在原因主要是在路面施工時，施工技術(shù)原因?qū)е碌臑r青路面本身質(zhì)量不高而引發(fā)后續(xù)的路面質(zhì)量問題。比如，在配置瀝青混合料時用料比例不合理，或在攪拌時攪拌不均以及攤鋪和碾壓時施工不到位，這些因素可能使公路投入使用后期加速出現(xiàn)路面裂縫、沉降等現(xiàn)象。外部原因則是公路受到周邊自然環(huán)境因素的影響而開裂，風吹雨淋以及低溫、高溫等極端氣候條件也會影響瀝青路面的平整度。同時，在國家經(jīng)濟建設(shè)中，高速公路承載著極大的交通量，其車流量大、重載車輛多，路面承載壓力大，可能導致路面產(chǎn)生坑槽和車轍，嚴重損害路面平整度。

3 瀝青路面的預(yù)防性管養(yǎng)技術(shù)

3.1 瀝青路路面質(zhì)量評價指標體系

開裂、油化、坑槽等損傷是路面質(zhì)量惡化的標志，嚴重影響了行車的舒適度和安全性，并提高了路面的維護成本。但對路面進行修整之前，需要對路面的整體質(zhì)量進行評估以安排合適的維修方案。在評價瀝青路面使用性能時，瀝青路面的狀態(tài)數(shù)據(jù)是最基本的數(shù)據(jù)，它可以真實地反映每一條道路的基本情況以及其性能的變化趨勢。由于高速公路的使用性能有多個指標，需要從多個方面對其進行單獨的評價，才能更好地體現(xiàn)出其路面質(zhì)量。根據(jù)JTG F80/1—2017《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準第一冊土建工程》和JTG 2182—2020《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準第二冊機電工程》并考慮以往的經(jīng)驗，研究制定了如表1 所示的路面質(zhì)量評價指標體系，并使用層次分析法和專家法確定了各指標的權(quán)重系數(shù)。

表1 瀝青路路面質(zhì)量評價指標體系

3.2 路面質(zhì)量預(yù)測

確定路面質(zhì)量評價指標體系后，將對路面質(zhì)量進行預(yù)測，以在路面質(zhì)量大幅衰減之前制訂預(yù)防性管養(yǎng)方案。路面質(zhì)量衰變預(yù)測指的是在對路段的路況基本信息和影響因素有充分了解的情況下，利用預(yù)測模型對路面質(zhì)量的未來變化趨勢展開分析和預(yù)測。

基于灰色理論的預(yù)測模型需要的檢測數(shù)據(jù)較少且容易實現(xiàn)，因此，研究選取灰色模型進行預(yù)測分析。以2022 年1 月~2023 年6 月鄆鄄高速公路已完工路段的歷史檢測數(shù)據(jù)作為模型的輸入數(shù)據(jù)，對其路面質(zhì)量指標數(shù)值預(yù)測。預(yù)測的結(jié)果如圖1 所示，灰色模型的預(yù)測結(jié)果較為準確，除了2022 年4 月~11 月預(yù)測結(jié)果與實測結(jié)果均存在0.2 的誤差，其他時間的預(yù)測結(jié)果均與實測結(jié)果一致?？梢娔Ｐ途哂休^高的預(yù)測精度，可以投入使用，通過預(yù)測未來路面質(zhì)量分數(shù)為預(yù)防性管養(yǎng)方案的確定提供數(shù)據(jù)支持。

圖1 模型預(yù)測結(jié)果

3.3 基于質(zhì)量預(yù)測的預(yù)防性管養(yǎng)方案確定

在我國，高速公路的預(yù)防性管養(yǎng)技術(shù)剛剛起步，業(yè)界仍沿用著過去的養(yǎng)護方法，對預(yù)防性管養(yǎng)技術(shù)的理解尚處于初步了解階段，因此，一些早期工程缺乏預(yù)防性管養(yǎng)措施，導致路面或者其結(jié)構(gòu)存在嚴重問題，后期養(yǎng)護收效甚微。預(yù)防性管養(yǎng)技術(shù)可以在路面病害發(fā)生之前及早采取措施以維持路面質(zhì)量，延長路面的使用壽命，減少維修費用。預(yù)防性管養(yǎng)技術(shù)的核心思想是在最好的養(yǎng)護時機以最小的費用，采取最有效的養(yǎng)護措施達到最佳的養(yǎng)護效果。預(yù)防性維護的實施時機與管養(yǎng)工作的經(jīng)濟效益及效率有著直接的聯(lián)系。

根據(jù)瀝青路面質(zhì)量預(yù)測和將出現(xiàn)的問題，建立預(yù)防性養(yǎng)護計劃并將其付諸實施是非常有必要的。養(yǎng)護計劃的流程如圖2 所示。第一步是收集和分析歷史數(shù)據(jù)，然后建立預(yù)測模型對路面質(zhì)量進行預(yù)測，生成預(yù)測報告。若報告顯示路面質(zhì)量滿足養(yǎng)護條件，需要對道路進行修整或重建。反之，則擬訂預(yù)防性的具體養(yǎng)護方案，在考慮效益和成本的條件下確定最佳養(yǎng)護時機，最后根據(jù)預(yù)測結(jié)果判斷問題類型確定最終的預(yù)防性養(yǎng)護方案。例如，在判斷路面可能出現(xiàn)老化問題的時候，可以采用還原劑封層技術(shù)，在老化的瀝青路面上噴灑特殊的還原劑或回填劑以更新老化的瀝青，并推遲路面的老化時間。為預(yù)防路面早期出現(xiàn)的磨損問題，可以利用薄層覆蓋養(yǎng)護技術(shù)，使用攤鋪機將改性乳化瀝青均勻地噴灑到高速公路表面，然后通過鋼輪壓路機對路面進行碾壓。為防止裂縫導致雨水滲漏，可采用霧封層養(yǎng)護技術(shù)，在路面噴灑乳化瀝青以形成穩(wěn)定防護層，盡可能地減少雨水滲漏[3]。

圖2 養(yǎng)護計劃確定流程

確定最佳養(yǎng)護時機的方法如圖3 所示，在對地方概況、路面概況和路面質(zhì)量預(yù)測模型的分析結(jié)果相結(jié)合，計算不同方案的養(yǎng)護費用。并考慮養(yǎng)護所需時間、模型預(yù)測結(jié)果和最低養(yǎng)護水平得出不同方案在不同時間內(nèi)的效益面積。通過比較養(yǎng)護費用和綜合效益的比值確定最佳的養(yǎng)護時間。并根據(jù)不同的養(yǎng)護計劃進行了成本-收益比較分析，得出成本-收益比較高的計劃是最優(yōu)的計劃。然后，根據(jù)該模型，求出每一種預(yù)防養(yǎng)護方法的等額成本年數(shù)，并選取最少的一種方法為最佳預(yù)防養(yǎng)護方法。

圖3 最佳養(yǎng)護時間確定方法

3.4 管養(yǎng)措施

確定預(yù)防性養(yǎng)護計劃后，需要根據(jù)鄆鄄高速公路的項目概況，對現(xiàn)有的管養(yǎng)體系進行革新建設(shè)，制定相應(yīng)的管養(yǎng)措施以配合預(yù)防性的道路養(yǎng)護計劃。

首先，是要完善現(xiàn)有的管理養(yǎng)護體系，高速公路的維護與管理是一項復雜而又龐大的工作系統(tǒng)，維護與管理的難度大。為了提高路面的整體質(zhì)量，必須以國家交通部門的有關(guān)法規(guī)為依據(jù)，建立一種具有較高可行性、與道路交通發(fā)展狀況相適應(yīng)的管理制度，并在有關(guān)的準則和規(guī)范的約束下展開養(yǎng)護工作。在管理部門中，要對管理人員和崗位進行合理的劃分與安排，確保瀝青路面的維護管理工作能夠高效率地進行。

其次，需要提升路面質(zhì)量檢測的數(shù)字化水平。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，道路交通管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息化水平也在不斷提高。為確保高速公路系統(tǒng)的正常運行，必須提高公路監(jiān)測水平，使其向智能化、自動化方向發(fā)展。相應(yīng)地，也必須提升瀝青路面質(zhì)量檢測的信息化水平，利用衛(wèi)星定位、建筑信息模型技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等，對瀝青路面的狀態(tài)展開詳細的監(jiān)控和管理。

再次，還需加強對管養(yǎng)部門人員的職業(yè)道德和技術(shù)培訓。管養(yǎng)部門人員的職業(yè)道德和技術(shù)對管養(yǎng)工作的質(zhì)量有直接影響，特別是在目前我國公路交通系統(tǒng)快速發(fā)展的情況下，公路工程項目的數(shù)量以及規(guī)模都出現(xiàn)了前所未有的增長，但是專業(yè)的養(yǎng)護人員人手匱乏，部分工作人員的專業(yè)技術(shù)水平較低，缺乏相應(yīng)的職業(yè)道德素養(yǎng)。為此，要加大人員的專業(yè)技術(shù)培訓力度，延長培訓時間，提高他們的工作責任心，將養(yǎng)護管理工作的每一個環(huán)節(jié)都做好。

最后，要推進養(yǎng)護設(shè)備的更新?lián)Q代。隨著瀝青路面養(yǎng)護工作的展開，對機械設(shè)備的需求在不斷增加，特別是在極端惡劣的環(huán)境下，開展瀝青路面養(yǎng)護工作，對機械化和自動化程度較高的機械設(shè)備需求更大。為了確保公路交通體系的正常運行，就必須加大對機械設(shè)備的采購投資，加大對養(yǎng)護機械設(shè)備和技術(shù)的研發(fā)，加速各種型號與種類的機械設(shè)備的更新，從而使路面管養(yǎng)達到更高的自動化、智能化水平。

4 結(jié)語

為延長瀝青道路的使用壽命，及早進行路面維護，本文提出了基于路面質(zhì)量水平預(yù)測模型的預(yù)防性管養(yǎng)技術(shù)。實驗結(jié)果表明，路面質(zhì)量水平預(yù)測模型的預(yù)測誤差為0.2，預(yù)測精度較高。基于路面質(zhì)量預(yù)測，提出了完善現(xiàn)有的管理養(yǎng)護體系、加強路面質(zhì)量檢測的數(shù)字化水平、加強對管養(yǎng)部門人員的職業(yè)道德和技術(shù)培訓和推進養(yǎng)護設(shè)備的更新?lián)Q代等管養(yǎng)措施。為實現(xiàn)瀝青道路的預(yù)防性管養(yǎng)，需要完善現(xiàn)有的管理養(yǎng)護體系，提升路面質(zhì)量檢測的數(shù)字化水平，加強對管養(yǎng)部門人員的職業(yè)道德和技術(shù)培訓，最后要推進養(yǎng)護設(shè)備的更新?lián)Q代，為瀝青道路的預(yù)防性養(yǎng)護提供了理論基礎(chǔ)。