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1、,预防性养护决策与应用技术探讨,交通运输部公路科学研究院 公 路 养 护 管 理 研 究 中 心,潘宗俊 博士,交流提纲,2,国内外发展概况,3,现存问题,4,概述,1,5,预防性养护决策技术,预防性养护工程应用技术,一、概述,到2008年底，全国高速公路总里程达6.03万公里，达到70%的规划建设目标，有效改善了公共服务质量，为我国的国民经济发展发挥了不可估量的积极作用，同时也标志着持久的、大规模公路养护时代的来临。,一、概述,目前我国的高速公路和农村公路仍处于建设高峰期,同时,早期修建的高速公路和普通国省干线公路也陆续进入大、中修养护期，呈现出公路建设和养护双高峰重合的特点。这样对于公路养
2、护管理者来说,面临的养护任务越来越重,压力越来越大，如何搞好公路的养护特别是预防性养护,尽可能地延长道路使用寿命，已是一个不可回避的现实问题。,一、概述,养护工程分类：公路养护工程管理办法小修保养：是对管养范围内的公路及其沿线设施经常进行维护保养和修补其轻微损坏部分的作业。例如，沥青路面坑槽修补、沉陷、处理波浪处理等，水泥混凝土路面板块的局部修理。中修工程：是对公路及其沿线设施的一般性损坏部分进行定期的修理加固,以恢复公路原有技术状况的工程。例如，沥青路面整段封层罩面、路面严重病害的处理，水泥混凝土路面严重病害处理。大修工程：是对公路及其沿线设施的较大损坏进行周期性的综合修理，以全面恢复到原技
3、术标准的工程项目。例如，路面补强、重铺或加宽。改建工程：是对公路及其沿线设施因不适应现有交通量增长和载重需要而提高技术等级指标，显著提高其通行能力的较大工程项目。例如，公路技术等级或路面等级提高。,一、概述,养护性质分类预防性养护 为了让状态良好的道路系统保持更长时间，延缓未来的破坏，在不增加结构承载能力的前提下改善道路系统的功能状况的一种养护方式。矫正性养护 就是修补路面的局部损害或对某些特定病害进行的养护作业，适用于路面已经发生局部的结构性破损，但还没有波及全局的情况。,一、概述,一、概述,狭义定义 在周期性路面大中修养护之前，在路面技术状况处于良好状态的情况下，通过选择适当的时机，用适当
4、的、较低成本的养护措施，处治沥青路面裂缝、轻微车辙、松散（老化）等表面损坏和改善路面抗滑性能，以达到延缓路面损坏速度、延长路面养护周期、降低全寿命周期费用的目的养护方法。,一、概述,广义定义：涵盖公路各组成部分 在道路没有发生结构性破坏以前，为了更好的保持道路的良好运营状态，延缓道路未来的破坏，获取道路生命周期内的最大效益，在不增加结构承载能力的前提下，针对道路出现或可能出现的病害，在适当的时机，积极采取路基维护、路面维修、桥涵维修加固、附属设施维护等相应的综合技术措施，防止各类道路病害的发生或扩大，用以改善道路系统的总体功能状况，延长其使用寿命提升道路服务水平。,一、概述,目标 在道路全寿命
5、使用周期内，支出的全成本费用最少，取得的综合效益（包括道路管理者和使用者）最大是最理想的结果。,交流提纲,2,国内外发展概况,3,现存问题,4,概述,1,5,预防性养护决策技术,预防性养护工程应用技术,二、国内外发展概况,美国调查,二、国内外发展概况,美国明尼苏达州工程分类：日常养护预防性养护维修重建,二、国内外发展概况,美国明尼苏达州 第一步：先确定预防性养护总需求。获得方式：通过“路面管理系统”分析得到。,二、国内外发展概况,美国明尼苏达州第二步：根据总需求，分析确定并推荐适宜的预防性养护年度支出预算。,二、国内外发展概况,美国明尼苏达州第三步：在预算框架内，确定预防性养护技术措施。采取方
6、法：选择每种技术的合理比例，再根据费效比选择具体路段。,二、国内外发展概况,2006年AASHTO调查报告显示在美国和加拿大两国参与调查的34个州和5个省中；91.3%的州（省）实施了路面预防性养护项目；69.6%的州（省）存在路面预防性养护技术指南；但但大多还是依据工程师的经验制定预防性养护方案时。,二、国内外发展概况,我国近年来，开始对预防性养护的理念予以关注，开始研究预防性养护的施工技术，并在全国各地进行了不同程度的尝试，已取得了一定的实际效果。预防性养护观念和相关技术逐渐为广大公路工程技术人员所了解和接受，但总体上说，对预防性养护的认识仍处于初级阶段。传统养护模式的惯性：道路不坏不修，
7、在投资政策上是坏路优先。传统养护方式与预防性养护的交叉：工程分类有区别又有交叉，容易混扰，目前还未设置单独的预防性养护科目。,二、国内外发展概况,我国当前，我们对预防性养护的概念、关键技术和相关政策还缺乏全面、系统的认识，还未形成系统的、科学的预防性养护决策体系；预防性养护技术措施的应用种类要少于国外，且各地区间应用效果差异明显；各地区预防性养护资金占养护投资总额的比例虽有起伏，但投资绝对值在总体上是逐年增加的；多数情况下，预防性养护资金仍混于养护资金总额中，很少有专门的预防性养护资金计划，更缺少长期预防性养护投入的规划。,二、国内外发展概况,上海在20世纪90年代中后期，逐渐引进了“预防性养
8、护”的理念和技术，当时使用的预防性养护措施有稀浆封层、微表处等；2003年，上海市公路管理处联合同济大学对预防性养护技术的一些关键问题进行研究，于2004年铺筑了4条试验路，并对其进行了跟踪观测和分析；2006年1月，上海市公路管理处组织编写了上海市公路沥青路面预防性养护技术规程，于2007年2月1日起正式实施；2006年7月，上海市公路管理处将预防性养护模块纳入到原有的公路路面管理系统，利用系统的决策树模型进行辅助决策。目前沥青路面的预防措施有：稀浆封层、微表处、碎石封层、复合封层、薄层罩面、灌缝或封缝、雾封层和沥青再生剂等8种。,二、国内外发展概况,江苏2001年将乳化沥青稀浆封层技术应用
9、研究项目列入江苏省交通科技计划，作为预防性养护的重点推广技术；组织编制了乳化沥青稀浆封层技术应用指南和乳化沥青稀浆封层施工技术规程；2002年以来，江苏省将稀浆封层预防性养护技术的推广工作纳入养护工作计划和考核目标，全省平均每年实施300多公里。,二、国内外发展概况,山东2000年，开始引进智能化、高性能沥青洒布和碎石撒铺设备，并研究、推广沥青碎石封层预防性养护技术；2002年，大量配备使用高性能的灌缝设备和高质量的灌缝材料，每年全省沥青路面灌缝量平均在200万延米左右，起到了明显的预防性养护作用。以德州为例，2004年至2006年路面灌缝数量年均增加7.9万延米，而路面挖补数量年均下降3.6
10、万平方米，总体上路面养护投资年均节省109.6万元；2005年，开始提出全方位多层次预防性养护新理念，并用于指导公路养护工作；目前，用于预防性养护的主要技术有：灌缝贴封、沥青碎石封层、就地热修补、稀浆封层、微表处、薄层罩面、复合罩面等。,交流提纲,2,国内外发展概况,3,现存问题,4,概述,1,5,预防性养护决策技术,预防性养护工程应用技术,三、现存问题,问题1：缺乏科学的、可量化的决策指标，对路面缺陷的微观特征刻画不够具体。传统判断路面的养护需求经常使用宏观性、综合性路况指标，这难以反映路面细微病害的特点。预防性养护是在路面结构完好，路表没有或很少有破损的情况下采取的养护措施，该技术恰恰着眼
11、于车辙、裂缝、松散等单一类型的病害，综合性指标的应用将会严重削弱预防性养护技术的针对性和准确性。,三、现存问题,三、现存问题,问题2：最佳养护时机的触发值尚未得到预防性养护所谓触发值是为了便于与路况实测值或预测值进行比较而设定的限制数值。当路况实测值或预测值超出限值时，就产生了预防性养护需求，即当路面使用性能衰变到一定程度或低于触发值时，就要考虑对其进行某种预防性养护措施，以保全或恢复路面的使用性能。预防性养护措施只有在最佳的时机得到应用，才能取得良好的效益费用比。确定最佳的养护时机不仅要充分掌握原路面使用性能的变化趋势，还要充分掌握各种预防性养护措施使用性能的变化趋势。,三、现存问题,三、现
12、存问题,问题3：对各种预防性养护措施的使用性能掌握仍不够充分预防性养护材料、工艺日新月异。不同地域间材料、气候的差异性影响很大。我国地域辽阔，养护技术基础弱，因此我国研究预防性养护有其特殊性，也有一定的技术难度。,交流提纲,2,国内外发展概况,3,现存问题,4,概述,1,5,预防性养护工程应用技术,预防性养护决策技术,四、预防性养护决策技术,1.预防性养护决策机制,四、预防性养护决策技术,2.评价指标功能性裂缝率 松散率 行驶质量指数 抗滑性能指数 车辙深度指数,四、预防性养护决策技术,功能性裂缝率 沥青路面开裂是道路界普遍关心的问题，至今仍然是各国沥青路面最普遍的损坏现象之一。对于我国高速公
13、路普遍采用半刚性基层沥青路面结构，难以杜绝裂缝的出现。功能性裂缝率：功能性裂缝面积（包括龟裂、块状裂缝等非结构性裂缝的面积）与实测路面面积之比。式中：CR功能性裂缝率，；CA功能性裂缝总面积，m2；A测试段路面面积，m2；,四、预防性养护决策技术,松散 包括表面老化/氧化、贫油、松散、坑槽修补不良几种病害，以破损面积占总调查总面积的百分比计算。式中：LR松散率，%；LA松散面积，m2；A测试段路面面积，m2；,四、预防性养护决策技术,平整度 路面行驶舒适性、经济性和安全性最重要的标志。由于路面不平整引起的车辆振动，对车辆磨损、燃油消耗、行驶舒适、表面损坏和交通安全等产生直接影响。,四、预防性养
14、护决策技术,路面抗滑 路面抗滑性能是影响行车安全的主要因素，一般采用路面抗滑性能指数（SRI）作为评价指标。路面抗滑系数以横向力系数SFC表示。,四、预防性养护决策技术,车辙随着重载交通的快速增长和渠化作用的加剧，车辙已经逐渐成为我国高速公路路面损坏的主要形式之一。根据对我国部分省市高速公路路面损坏类型的现状调查，裂缝占路面损坏的比例经常超过60%，其次就是路面车辙损坏，车辙损坏有时会高达30%。,四、预防性养护决策技术,3.非适应性路况判别不适合预养护的公路技术状况包括以下6项：(1)结构性裂缝：路面有超过10%的中等程度或2%严重程度的龟裂；路面的横向裂缝或纵向裂缝较宽或较严重，无法有效填
15、封；(2)修补：路面有严重或大量修补，中等、严重程度的修补率15%以上；(3)变形：路面沥青结合料变形，出现大量推移、拥包等现象；(4)车辙：由于沥青混合料不稳定而产生的严重车辙；(5)排水：路基路面的排水条件不良，结构内部长期积水难以迅速排除(6)路基：路基强度不足，未能提供足够的承载力。,四、预防性养护决策技术,4.预防性养护分析流程设定大中修养护标准；符合要求进入候选路段。根据资金使用情况和路况水平确定大中修 养护计划，区分大修和中修的界限是路面结构强度是否足够。对于大中修路段以外路段的评定，设定预防性养护标准，符合资金和养护时机要求的进入预防性养护计划剩余路段进入小修和日常保养。,交流
16、提纲,2,国内外发展概况,3,现存问题,4,概述,1,5,预防性养护决策技术,预防性养护工程应用技术,典型养护技术灌缝 局部挖补 路面铣刨 微表处和稀浆封层 碎石封层 雾封层 热拌沥青混凝土罩面 沥青表层就地热再生,五、预防性养护工程应用技术,五、预防性养护工程应用技术,1.灌缝定义：指使用专用的灌缝材料和设备对沥青路面的纵向裂缝、横向裂缝进行封闭的施工。可分为灌缝胶灌缝、普通沥青灌缝。技术要点：及时性，做到“出现一条，灌封一条”。每年冬季应对路面裂缝进行集中灌缝处理。灌缝施工不得在雨天进行。,工程质量要求：（1）灌封材料填充饱满密实，与原路面平齐。（2）灌缝材料和粘缝带与路面粘结牢固，无脱开
17、。（3）裂缝处不渗水。,五、预防性养护工程应用技术,1.灌缝,五、预防性养护工程应用技术,2.局部挖补定义：指挖除小面积的病害路面，换填新的路面材料的施工，它分为病害路面的挖除和挖除路面的修复两个工序。路面挖补一般可以使用以下几种材料：热拌沥青混合料。AC-13、AC-16。乳化沥青常温混合料。稀浆封层混合料II型、III型。稀释沥青常温混合料。,工程质量要求：（1）压实度不低于95%（试验室密度）；（2）补必须彻底，开挖外缘应超出病害外缘；（3）修补路面与开挖线周围路面应保持平整，不低于周围路面；（4）接缝处不渗水。,五、预防性养护工程应用技术,技术要点：（1）修补材料与洞壁要有牢固的粘结；
18、（2）修补后的路面与开挖线周围路面应保持平整；（3）修补材料要经受住交通荷载和气候的考验。,2.局部挖补,五、预防性养护工程应用技术,3.路面铣刨定义：指使用铣刨机对某一深度范围内路面材料进行层状切削施工。一般应用于：高等级公路较大面积病害路面的铲除；高等级公路路面加铺前降低原路面标高；路面抗滑能力不足时的拉毛处理。,工程质量要求：（1）铣刨深度满足设计铣刨深度3mm要求；（2）铣刨宽度满足设计宽度20mm要求；（3）铣刨面清扫干净。,五、预防性养护工程应用技术,技术要点：（1）铣刨深度确定铣刨工艺；（2）分层阶梯状铣刨；（3）分幅铣刨带有充分的重叠复盖；（4）确保铣刨机和运载材料的自卸卡车始
19、终顺着交通流动方向行驶和工作。,3.路面铣刨,五、预防性养护工程应用技术,4.微表处和稀浆封层定义：采用专用机械设备将聚合物改性乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面上，并很快开放交通的具有高抗滑和耐久性能的薄层。一般适用于：原路面基层良好，横断面均匀。表面病害包括：中度纵、横向裂缝，车辙、少量表面不规则、抗滑能力低、轻到中度松散。,五、预防性养护工程应用技术,技术要点：（1）施工前，原路面的局部强度不足、重度裂缝、拥包等隆起型病害得到彻底处理。（2）摊铺设备标定。a.机器第一次使用时；b.机器每年的第一次使用时；c.原材料和配比发生较大变化时。（3）确
20、保施工用材料与设计时的一致，否则极易出现施工困难和施工质量问题。,4.微表处和稀浆封层,微表处施工,施工完成,五、预防性养护工程应用技术,五、预防性养护工程应用技术,5.碎石封层定义：使用同步碎石封层车将接近单一粒径的集料和符合一定要求的沥青结合料按照设计撒布率撒布、碾压得到的薄层。碎石封层主要起防水、防滑、耐磨和改善路表外观的作用，适用于二级及以下公路沥青面层的预防性养护，也可用于高等级路面加铺薄层罩面、磨耗层的应力缓冲层和各种防水层。碎石封层按施工工艺和设备可分为分步碎石封层和同步碎石封层。,五、预防性养护工程应用技术,5.同步碎石封层,技术要求：（1）高质量的机械设备是成功应用的前提；（
21、2）沥青洒布和集料撒车必须进行标定；（3）控制集料粉尘含量；（4）及时碾压，不得使用钢轮压路机。,工程质量要求：（1）沥青撒布率应满足设计值8%；（2）石料撒布率应满足设计值10%；（3）表面平整密实,无松散、油包、油丁、泛油、剥落、封面料明显散失等缺陷。,五、预防性养护工程应用技术,6.雾封层定义：将乳化沥青、改性乳化沥青以雾状喷洒在沥青路面上，封闭路面孔隙，修复路面老化，改善路面外观的一种沥青路面养护技术。技术要求：高质量的乳化沥青撒布车是雾封层成功应用的前提；沥青洒布和集料撒车必须进行标定。,五、预防性养护工程应用技术,6.雾封层,工程质量要求：（1）路面应表面均匀，无花露白，无条痕，无
22、泛油等现象，不污染其他构造物。（2）纵向搭接处应紧密、平整、顺直。（3）路面渗水系数应不超过20L/min。（4）沥青撒布率应满足设计值5%的范围。（5）路面摩擦系数应不低于原路面。,五、预防性养护工程应用技术,7.热拌沥青混凝土罩面 除满足公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）要求外，还应注意以下要求：原路面在罩面前必须完成坑槽、严重裂缝、沉陷、拥包、松散、车辙等病害的修复，并清除了路面上的泥土杂物。原路面必须喷洒粘层油，以保证路面结构的良好连接。,五、预防性养护工程应用技术,8.沥青表层就地热再生定义：指采用就地热再生设备对需维修的路面进行就地加热翻松、搅拌、摊铺等连续作业，最后用压路机碾压，一次成型新路面的施工方法。适用于高速公路沥青路面的预防性养护，以及罩面前原路面的病害处理。主要工艺：整形重铺复拌,五、预防性养护工程应用技术,技术要点：（1）准确的再生剂喷洒量；（2）适度的加热温度；（3）均匀的再生路面厚度；（4）纵缝密实无松散；（5）大吨位快速碾压。,8.沥青表层就地热再生,谢谢！,
