就水泥混凝土路面而言,预防性养护比矫正性养护具有更为重要的意义,因为在路面性能较好时花较少的钱使路面性能维持在较高的水平上,这种养护维修策略才是最优的。
通过分析高速公路全寿命周期内的设计、建设及后期运营养护管理,对路面养护规划进行研究,才能从全局的角度获得养护维修满足性能要求,经济合理的最佳对策。
全寿命周期的核心思想是在产品的全寿命周期内尽量降低资源的消耗,提高产品的效能。
公路项目全寿命管理的思想是要求公路建设和使用过程一体化,即在项目的建设过程中就充分考虑使用的情况,通过规划、设计、施工、经营等环节的充分结合,以使公路项目创造最大的经济效益、社会效益和环境效益,体现可持续发展的思想。
公路建设全寿命成本可以定义为在公路整个寿命周期内所发生的一切与建设、维护、管理等有关的费用。
图1 全寿命周期费用计算流程图
基于全寿命周期的水泥混凝土路面养护规划研究是一项复杂、长期的工作,将相应的理论应用于公路工程实践过程中将具有重要的现实意义。
本文以清连高速公路为例,对全寿命周期理论在路面养护规划中的应用进行分析,希望能够为水泥混凝土路面养护规划的相关研究提供一些借鉴与参考。
考虑清连高速公路的实际情况,本文拟定了清连高速公路养护策略的三种策略。
传统养护+大中修策略即按照传统的水泥混凝土路面的养护方式进行养护作业,当路面使用状况降至中等级别时,全线开始实施大中修,大中修工程实施完成后,高速公路养护仍然以传统式养护为主,直至再一次大中修开始。
预防性养护+中修策略即按照预防性养护实施标准,当路面使用状况降至中等级别时,全线开始实施中修,并将中修工程在2-3年的时间内完成,中修实施后,高速公路养护仍然以预防性养护为主,直至再一次中修开始。
预防性养护+专项养护策略可以说是预防性养护+中修策略的一个改进,该策略中的专项养护工程以中修实施的工程量为基础,将清连高速公路需要实施的三次中修化整为零,结合高速公路使用状况和病害发展趋势,以维持良好的路况指标为目的,对清连高速公路实施专项养护规划,从而为行车提供更加舒适的行驶环境,降低事故发生率,提高人、车、路的和谐程度。
通过计算,对不同养护策略的路面使用性能、路费收入以及养护建设成本进行估算,结合传统养护方式与预防性养护方式的对比分析,以及中修与专项养护方式的对比分析,对制定的三种养护策略方案进行比较。
方案二采用预防性养护措施,相对于方案一要节约养护资金67502.48万元,增加路费收费收入32303万元;
方案三采用专项养护措施,分析期内避免了大中修,增加收费收入约72697.5万元,可见,在经济分析角度看,方案三是最优选择。
方案二与方案一相比,方案一的路面状况指数较高,行驶舒适性比较好,服务水平比较高,此外,通过采取预防性养护措施,推迟了大中修时间,并在整个分析期中减少了大中修的次数,从而减少了大规模的道路维修重建过程中对周围环境的破坏,通过实施科学的预防性养护措施使道路始终具有较好的使用性能和较高的服务能力,从而大大降低了用户费用。
方案三与方案二相比,方案三的路面PCI值总体提高很多,PCI值在一定范围内小幅波动,从而使路面整体使用性能也得以大幅提高,进而为行车提供更加舒适的行驶环境,降低事故发生率,提高人、车、路的和谐程度。
此外,采用方案二,由于工程量集中于较短的时间内,涉及的影响因素较多,势必会对整条路线的交通状况造成影响,对社会经济的影响较大,而采用方案三,施工作业会在整个分析期内平缓持续进行,仅需要对局部路段进行短时间的交通管控,可以说几乎不会对全线的交通量产生影响,从而可以将由于交通压力对社会经济造成的影响降低到最小程度。
综合上述分析,本文建议清连高速公路养护工作采用方案三的养护策略,即采用预防性养护+专项养护策略,以预防性养护为重点,同时结合高速公路使用状况和病害发展趋势,依据中修年限与工程量设置每年的换板率和段落性加铺比例,从而实现维持良好路况指标的目的。
实施养护规划后路面PCI要比仅实施预防性养护和实施传统式养护方式总体上要提高很多,最主要的是,实施养护规划后,PCI值只在一定范围内小幅波动,从而使路面整体使用性能也得以大幅提高,进而为行车提供更加舒适的行驶环境,降低事故发生率,提高人、车、路的和谐程度。
此外,实施养护规划后,传统的大规模的维修任务和施工作业会在整个分析期内平缓持续进行,仅需要对局部路段进行短时间的交通管控,可以说几乎不会对全线的交通量产生影响,从而可以将由于交通压力对社会经济造成的影响降低到最小程度,这对于发挥清连高速公路在粤北地区重要的交通要道作用有着非常重要的意义。
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知识点:基于全寿命周期的水泥混凝土路面养护规划
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