公路的预养护一般指公路的预防性养护,它是一种新理念,是指公路养护部门在路基、路面、桥涵、隧道以及其他道路设施的结构良好或病害、损毁发生初期,即对其进行养护,延缓公路病害、损毁的发生或进一步扩大,从而达到延长公路使用寿命、保持公路完好率、提高公路质量和服务水平、降低公路寿命成本、延长中修或大修期限目的的作业方式。
上世纪80年代。以美国为主的许多西方国家开始进行大规模的公路网重建工作,他们在总结以往公路养护经验的基础上提出了预防性养护这一概念。
预防性养护尽管在资金投入上要早于传统的养护模式,但综合效益突出,一般情况下一个周期内可节约养护费用45%至50%。同时国内外大量研究也表明,一条建设质量合格的公路,如果在一个设计周期内进行3至4次的预防性养护,则可延长10年至15年的使用寿命。但预防性养护仅仅适用于沥青路面表面层的修复,而不能解决路面结构出现病害。
1 . 养护性质分类
1.1 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。
1.2 矫正性养护 就是修补路面的局部损害或对某些特定的病害进行的养护作业,适用于路面已经发生局部性破坏,但还没有波及全局的情况。
2 预防性养护的定义
2.1 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的养护方法。
2.2 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。
3 预防性养护的目标与效果
3.1 目标 在道路全寿命使用周期内,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。
3.2 预防性养护的效果
研究表明,路面的使用性能不是直线下降的。在使用初期,其服务能力下降较缓慢,但当损坏状况超过某一限值时,路面的服务能力就开始急剧下降,病害急剧增多。若在此之前就采取预防性养护措施,则可及时阻止这种发展趋势,从而使路面始终维持较好的服务状况,可以有效地延长路面的寿命,减少平时的矫正性养护次数。图1为养护性质划分图,图2为预防性养护和矫正性养护的效果比较示意图,从图中可以看出两种不同养护策略对路面的不同作用。
从对路面性能的影响来看,预防性养护有更大的优势。矫正性养护策略是等路面损坏蔓延到了必须维修的程度后才采取的响应措施。进行路面矫正性养护时,路面经常处于较差的服务状况。而采取预防性养护,当路面还处于良好使用状况时,就采取预防性养护措施,及时阻止路面状况的急剧下降。这种举措不仅能获得更长的道路使用寿命,而且在路面使用寿命期间,始终能维持较好的道路服务水平,由此产生良好的社会和经济效益。
从施工工艺上来讲,矫正性养护往往对路面进行大规模返修以恢复其结构功能,施工难度、规模都较大,费时费力,对交通的影响也较大。预防性养护施工则比较简单,快速,如采用微表处和稀浆封层技术,只用一种专用施工机械——改性稀浆封层机,以较少的劳动力(每机配5~7人)10min即可修复完1000~1500㎡的沥青路面。而且,由于路面始终处于较好性能状态,减少了紧急养护的必要。
就费用而言,通过寿命周期费用分析和实践证明,预防性养护具有最好的经济性。美国亚利桑那州公路部门就道路养护工程费用做过如下比较:
(1)铺筑完沥青混凝土路面后,不做任何中间的维修与养护,行车20年后,进行大维修;
(2)铺筑完沥青混凝土路面后,行车10年后,做一次修补性养护,然后再做一次沥青混凝土罩面;
(3)按预防性养护的要求,对于已铺的沥青混凝土路面,根据路面检测结果,及时定期地做预防性养护。
对三种维修养护方式的经济分析表明:第一种方式的养护工程费用是第三种的163%,第二种方式
为第三种方式的155%。因此,预防性养护是最经济的。
预防性养护是一种主动性的养护策略,它根据路面的状况,有计划地采取预防性措施来对道路进行养护,改变了过去在路面损坏后才采取措施的被动状况。另外,进行预防性养护,养护费用可以平摊在各年份内,养护管理部门也可以有计划的调配资金。
4 预防性养护最优时间选择
预防性养护决策的核心在于养护时间的选择,这是达到预防性养护经济性目标的关键。而对给定的路面,选择的预防性养护技术措施相关的最优时间,使得养护成本最小而养护效果最好。在这里,可以应用寿命周期成本法,即“为了使用户所用的系统具有经济寿命周期成本,在系统的开发阶段将寿命周期成本作为设计的参数,而对系统进行徹底的分析比较后作出决策的方法”。在预防性养护决策分析中,特殊之处是分别将养护技术措施在寿命周期内不同时间实施作为必选方案,进行效益成本评价,得到寿命周期成本最低的方案,也即与养护技术措施相关的最优时间。如果可行的养护技术措施不止一种,则将多种措施的最优时间作为比选方案,再次进行分析决策。
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