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1、,路面养护设计新理念与新技术,公路养护技术国家工程研究中心中公高科养护科技股份有限公司,李 强,公路养护技术国家工程研究中心,2,内容提要,2, 发展背景及认识, 现状问题及需求, 创新理念及技术, 工程验证及示范,公路养护技术国家工程研究中心,3,发展背景行业需求基本认识,1. 发展背景及认识,公路养护技术国家工程研究中心,1.1 发展背景,4,公路：400 万公里高速：7.4 万公里国道：16.4 万公里省道：26.9 万公里,“十一五”期间：改建：55.0 万公里大修：16.7 万公里中修：36.4 万公里养护资金：8011 亿元,公路养护技术国家工程研究中心,1.1 发展背景,5,十二
2、五期间，部将组织开展以“五射六纵四横”等15条国道为重点的干线公路改造工程，加快路网结构优化升级，全面提高干线公路综合服务水平。 全国每年国省干线公路实施大中修养护（含预防性养护）的比重不少于17%。,公路养护技术国家工程研究中心,1.2 行业需求,6,快速检测技术 数据处理技术 快速检测装备 ,A. 路况快速检测,B. 养护决策分析,D. 养护工程实施,C. 养护方案设计,路况评价技术 优化决策技术 公路资产管理 ,路面病害诊断 路面结构设计 长期性能预测 ,快速养护材料 环保养护材料 旧路升级改造 ,公路养护管理技术需求,公路养护技术国家工程研究中心,1.3 基本认识（1）,7,公路养护技
3、术国家工程研究中心,1.3 基本认识（2）,8,公路养护科学决策技术在什么时间（When）？对哪些路段（Where）？采用何种养护对策（What）？,公路养护技术国家工程研究中心,9,国外现状国内现状存在问题任务要求,2. 现状问题及需求,公路养护技术国家工程研究中心,2.1 国外技术与应用现状,10,制订了独立的路面养护设计规范或指南：英国 DMRB：Pavement Design and Maintenance美国 AASHTO Guide for Design of N&R Pavement澳大利亚 Guide for Pavement Rehabilitation,公路养护技术国家工程
4、研究中心,2.1 国外技术与应用现状,11,构建了完善的养护分析和养护设计工作流程，主要包括：数据采集、路况评价、病害诊断、对策选择、方案设计、经济分析、方案比选等部分。,公路养护技术国家工程研究中心,2.1 国外技术与应用现状,12,开发了配套检测装备和设计软件，形成了相关工作标准和规范，对养护设计数据采集和模型参数标定有严格的规定和要求。英国：TRACS Type Surveys for Local Roads美国：Guidelines For Evaluation of Existing Pavements,公路养护技术国家工程研究中心,2.2 国内技术与应用现状,13,路况自动化检测成
5、套装备（CiCS、ABB、SCRIM）,1,公路技术状况评定标准（JTG H20-2007）,2,国省干线及高速公路路面管理系统（CPMS）,3,道路全寿命周期费用分析技术（HIBA）,4,公路养护技术国家工程研究中心,2.3 实践中存在的主要问题,14,1. 养护设计流程不够清晰，工作缺乏规范性,现阶段我国缺少专门针对“公路路面大中修养护设计”的实用技术和相关规范，尚未严格地建立起从路况检测、病害诊断、方案设计到方案决策的科学技术体系和工作流程。,公路养护技术国家工程研究中心,2.3 实践中存在的主要问题,15,2. 养护对策的选择缺乏科学依据,养护对策选择过于依赖经验，缺乏针对性。两种常规
6、做法：1）原结构修复；2）采用经验典型结构。路面结构形式较为单一，对于旧路结构性状和损坏机理缺乏深入全面的认识。,公路养护技术国家工程研究中心,2.3 实践中存在的主要问题,16,3. 养护方案设计对路面综合使用性能考虑不足,过于倚重力学设计指标（弯沉、拉应力等），对于结构层次及功能性的合理匹配、路面排水性能、路基技术状况，特别是力学指标和使用性能指标（路面损坏、平整度、车辙、抗滑性能等）的统一性缺乏全面考虑和定量研究。,公路养护技术国家工程研究中心,2.3 实践中存在的主要问题,17,4. 对养护方案的长期经济效益缺乏科学评价,在对养护方案进行综合比选时没有引入科学的评价方法，对各种备选养护
7、方案的经济性缺乏定量和长效的考虑，全寿命周期费用分析等先进技术的应用水平较低。,公路养护技术国家工程研究中心,2.3 实践中存在的主要问题,18,5. 管理程序有待完善，方案重视程度有待加强,设计管理程序多样化（工可、初设、施工图），周期偏长；养护工程（中修、大修、预防性养护）分类不尽相同；设计取费偏低，设计单位缺乏积极性和创造性，仅仅是业主意图的简单实现和复制。,公路养护技术国家工程研究中心,2.4 任务与要求,19,以构建“畅、安、舒、美”的公路交通环境为中心,推进决策科学化、技术进步和管理规范化,提高公路通行能力、路况水平、安全水平、出行服务水平和公路文明水平,指导思想,过程VS结果,公
8、路养护技术国家工程研究中心,2.4 任务与要求,20,科学组织大中修养护设计。针对路面大中修养护设计的需求和特点，提出路况详细数据的检测流程、指标、方法和要求，促进路面大中修养护设计数据采集的规范化和制度化；采用全寿命周期费用分析技术，综合考虑路面损坏、平整度、车辙和结构强度等多项指标，合理确定路面结构组合形式，设计优选路面大中修养护方案，全面提高养护工程质量，实现10年不大修。,推进决策科学化：,建立科学养护决策制度。建立包含路况检测与评定、养护标准设定与需求分析、养护方案比选、规划与计划编制4个关键环节的养护决策制度，初步实现在最佳时间、对最需养护的路段、采取最恰当的养护措施，提高公路养护
9、决策的科学化水平和养护资金使用效率。,公路养护技术国家工程研究中心,2.4 任务与要求,21,大力推广绿色养护技术。大力推广符合资源节约、节能减排的绿色养护技术。以沥青路面冷再生、沥青路面温拌、水泥路面就地利用、废旧轮胎沥青橡胶技术等为重点，解决路面耐久性不足导致的早期损坏、车辙、反射裂缝等常见病害。路面旧料回收率达到95%以上，循环利用率达到50%以上。,推进技术进步：,全面提升公路养护技术水平。以经济、环保、实用为衡量标准，转化、应用一批公路养护成熟技术，包括：养护科学决策成套技术、基于全寿命周期费用分析的路面养护设计技术等，基本实现养护成套技术的集成应用，以此带动和引领公路养护的技术进步
10、。,公路养护技术国家工程研究中心,2.4 任务与要求,22,加强路面预防性养护。要在示范工程中，积极采用经济、适用的预防性养护技术。重点对路面使用性能指数（PQI）在85以上，实施大修或改建超过4年的路段实施预防性养护。,提高公路路况水平：,加强路面大中修改造。全线路面技术状况指标达到良等水平（PQI85），优良路率达到90%以上，无次差等路。经过改造的路段路面技术状况（PQI）达到90以上。,公路养护技术国家工程研究中心,23,课题支撑设计理念设计方法关键技术,3. 创新理念及技术,公路养护技术国家工程研究中心,3.1 课题支撑,24,公路养护技术国家工程研究中心,3.2 研究目标,25,结
11、合我国公路养护管理的实际情况，建立一套科学的路面大中修养护设计技术体系，完善养护设计工作流程，促进公路养护决策科学化和管理规范化。,面向我国公路养护设计实践，提出一套针对性和操作性强的路面大中修养护设计方法，引导公路养护设计技术的发展与进步。,通过关键技术研发、集成和验证，形成一套技术先进且实用有效的公路路面大中修养护设计规范，科学指导路面大中修养护设计工作。,公路养护技术国家工程研究中心,3.3 设计理念,26,公路养护技术国家工程研究中心,3.3 设计理念,27,对路面使用性能进行全过程控制,路面长期使用性能（LTPP）：Long Term Pavement Performance从不同侧
12、面反映了路面技术状况对行车要求的满足或适应程度，包括功能性能和结构性能两个方面。功能性能主要表现为行驶舒适性、行车安全性、运行经济性等；结构性能则表现为路面损坏状况和结构承载能力。,公路养护技术国家工程研究中心,3.3 设计理念,28,对养护方案经济性进行科学评价,全寿命周期费用分析（LCCA）：Life Cycle Cost Analysis从项目的长期经济效益出发，在确定养护方案时，不仅考虑路面的初始性能和费用，而且还要全面考虑路面实施养护维修后，整个寿命周期内发生的各种费用（管理费用和用户费用）以及产生的效益，寻求满足经济优化目标的最佳投资方案。,公路养护技术国家工程研究中心,3.3 设
13、计理念,29,公路养护技术国家工程研究中心,3.4 设计方法,30,路面,公路养护技术国家工程研究中心,3.4 设计方法,31,公路养护技术国家工程研究中心,3.4 设计方法,32,1,养护数据采集,公路养护技术国家工程研究中心,3.4 设计方法,33,2,路面病害诊断,公路养护技术国家工程研究中心,3.4 设计方法,34,公路养护技术国家工程研究中心,3.4 设计方法,35,公路养护技术国家工程研究中心,3.4 设计方法,36,公路养护技术国家工程研究中心,3.5 关键技术,37,1. 路面长期使用性能跟踪观测及数据管理技术,通过对全国公路网实施长期、连续和规模化的路况自动化检测，建立了路面
14、长期使用性能大型数据库，数据规模超过30万公里、覆盖全国20个省市、时间跨度达到5年、数据指标超过25项（包括图像资料）。LTPP Datainfo提供了分析掌握各种分类条件下路面使用性能时空分布特征的主要功能。,公路养护技术国家工程研究中心,3.5 关键技术,38,基于LTPP Datainfo大型数据库和全国92条高速公路、373条普通干线公路调研结果，系统地研究并揭示了我国各类沥青路面结构在不同交通量等级下的大中修养护周期分布规律，构建了大中修养护周期与主要影响因素之间的互动关系模型，提出了延长路面大中修养护周期的综合技术方案。,2. 路面大中修养护周期分布规律及模型,公路养护技术国家工
15、程研究中心,3.5 关键技术,39,基于海量数据和多维多层次数据挖掘技术，研究建立了路面长期使用性能时空分布特征及预测理论，掌握了各种典型因素影响下的路面使用性能衰变规律，提出了适用于路面大中修养护设计的性能预测模型和参数标定方法。,3. 路面长期使用性能衰变规律及模型,公路养护技术国家工程研究中心,3.5 关键技术,40,针对项目级养护决策技术难题，利用建立了多维求解策略和层次分析模型，第一层次为基于模糊聚类理论的设计对象划分；第二层次为基于路况特征分析的养护性质确定；第三层次为基于主导病害模式和专家知识的养护对策选择。,4. 面向设计对象的病害诊断和养护对策选择方法,公路养护技术国家工程研
16、究中心,3.5 关键技术,41,通过关键技术研发、集成和验证，建立了科学的路面养护设计技术体系与标准，提出了包含路面损坏、平整度、车辙、结构强度等多项指标，综合考虑路面长期性能和全寿命周期费用的路面养护设计技术及方法。核心模型包括：基于“大中修养护周期”的面层厚度计算模型、基于“结构补偿”原理的加铺层厚度计算模型、项目级养护规划模型、全寿命周期费用分析模型等。,5. 基于LCCA的路面大中修养护设计核心模型,公路养护技术国家工程研究中心,3.6 支撑条件,42,公路养护技术国家工程研究中心,3.6 支撑条件,43,检测装备：,路面大中修数据快速采集系统（ORDiS）路面裂缝深度自动探测装置（C
17、DR）便携式路面病害数据采集系统（DCD）路面结构性能无损检测设备（FWD）公路养护设计专用雷达检测设备（MGPR）可变能量土基强度检测设备（MDCP）,公路养护技术国家工程研究中心,3.6 支撑条件,44,设计软件：,在对关键技术进行系统集成和大规模工程化验证的基础上，开发了路面大中修养护设计系统（PORD）软件平台，实现了路面养护设计的科学化和智能化。PORD系统采用人机互动的设计理念，具备数据管理、路况评价、病害诊断、方案设计、养护规划、经济分析与方案优选等功能。,公路养护技术国家工程研究中心,45,4. 工程验证及示范,河北石太高速公路、河北京港澳高速公路、山西大新高速公路、深高速（6）、四川攀枝花镀金线、吉林G202黑大线、北京延庆古龙路、河北G108、安徽G205等,公路养护技术国家工程研究中心,4. 工程验证及示范,46,公路养护技术国家工程研究中心,47,结束语,路面大中修养护设计是较新路设计更为复杂的一项技术工作，我们对于路面养护设计新理念及新技术的研究虽然已经取得一些阶段性的成果，但仍需更准确地把握我国公路养护设计现状和需求，更深入地了解国外先进的养护设计技术，更科学地构建路面大中修养护设计理论方法，引导我国公路养护设计技术的创新与发展。,李强公路养护技术国家工程研究中心养护工程技术事业部电话：13911709058邮箱：,谢谢请您批评指正！,
