谈高速公路沥青路面预防性养护方案

2022-09-21 16:43:00 来源:写作指导

摘要:目前,我国尚未建立起预防性养护机制,公路部门“重维修、轻预防”的现象普遍存在,而预防性养护的关键是预防性养护方案的设计。文中以衡炎高速为例,基于2020年对该高速公路路况检测,从沥青路面预防性养护路段划分方法、养护方案的选取、养护时机等三个方面对高速公路沥青路面预防性养护方案进行设计。

关键词:沥青路面;预防性养护;方案设计

0引言

预防性养护是利用各种养护技术和措施,在公路总体状况仍较好的情况下,为延缓病害时间,使其长期保持良好使用状态,最大限度地发挥公路设施功能。预防性养护的关键在于预防性养护方案的设计。高速公路沥青路面预防性养护方案设计原则:采用科学、细致的路段划分方法,精确确定路段养护需求,结合各种养护措施的使用性能和适用条件来选用预防性养护措施,确定科学的养护时机,以创造最大的决策效益[1-4]。本文以湖南衡炎高速为例,基于2020年该高速公路路况检测,从上述几个方面进行了高速公路沥青路面预防性养护方案设计。

1衡炎高速基本情况与2020年路况检测说明

湖南衡炎高速于2005年12月开建,2009年12月建成通车。京珠衡东大浦互通一期工程终点为该高速的起点,通过大浦互通与衡大高速公路连接,终点位于炎陵县分路口,为双向四车道,途经了衡东、攸县、茶陵、炎陵,在炎陵县分路口和炎陵高速公路对接,主线总长度为117.337km,平均日交通量达12268辆。根据JTG5210-2018《公路技术状况评定标准》[5]的相关规定:“公路网级公路技术状况评定应检测路面(PQI)、路基(SCI)、桥隧构造物(BCI)、沿线设施(TCI),而路面技术状况评定应检测路面损坏、路面平整度、路面车辙、路面跳车和路面抗滑性能或路面磨耗等5项指标,路面结构强度(弯沉)为非强制性检测指标,路面磨耗和路面抗滑性能为二选一指标,路面抗滑性能的最低检测频率为2年1次,其它指标均为1年1次。”2020年,公司对该高速公路进行了评定,包括:主线1条、连接线1条,评定长度总计208.84km,其中:衡炎高速主线评定长度总计191.74km。公路技术状况检测采用了人工、设备检测两种方式。其中:路基、沿线设施采用人工调查方式,路面检测采用自动化设备检测,结构强度抽检采用落锤式弯沉仪,路面抗滑采用横向力系数测试车。桥隧构造物技术状况直接引用“各管养单位最新的桥隧或涵洞定期检测报告”。表1为衡炎高速公路技术等级构成及路面类型分段信息表。

2  衡炎高速预防性养护路段划分

根据衡炎高速2020 年路况检测结果,具体的沥青路面预防性养护路段划分见表2.由衡炎高速2020年路面检测结果平均值与沥青路面预防性养护条件进行比对分析可知,被检测路段满足预防性养护要求。考虑到此高速养护维修频率较高、车流量一般,因此选用等长度分段法,以1km固定长度进行路段划分[6-8],如表4所示,其中列出了部分路段检测结果。通过以1km的固定长度对衡炎高速进行划分检测后,参照表4可知全部检测路段均可以进行相应的预防性养护。

3预防性养护方案确定

在划分完沥青路面预防性养护路段后,需要确定预防性养护方案,沥青路面预防性养护的典型技术如下。(1)常见的沥青路面预防性养护技术有:雾封层、微表处、稀浆封层、碎石封层、复合封层、纤维封层、超薄磨耗层、MOH材料类处理桥头跳车等。(2)沥青路面预防性养护技术应该根据交通量、交通组成、成本等,并参照本地区成熟的经验选取合适的技术方法。(3)对于病害情况较为复杂的路段,可以考虑采取多种养护措施同时进行。参考现行一般要求和技术规范,基于衡炎高速2020年路检结果,对沥青路面预防性养护方案进行选择。以衡炎高速K723+000~K724+000段的表面磨光病害(抗滑不足)为例,对预防性养护方案进行了选择。对于沥青路面的表面磨光病害处理,常用的方法包括雾封层、微表处和薄层罩面。这三种方法的技术特点及单位价格如表5所示。由表5可知,三种方法均对沥青路面表面磨光病害具有一定的改善效果。其中,超薄磨耗层主要从提高路面构造深度方面提高路面抗滑移性能,而微表处不仅可以提高路面构造深度,且造价更低。比较微表处和雾封层这两种方法,在相同的处治效果下,微表处使用费用更低,工期更短,因此,选择微表处预防性养护方法最佳。

4预防性养护时机确定

沥青路面使用性能受多种因素的影响,例如:环境因素、交通量、车辆荷载等,所以沥青路面使用性能不随时间直线变化,可使用经验法作为预防性养护实施时机决策方法[9-10]。一般情况下,沥青路面实施预防性养护,如表6所示。以衡炎高速K723+000~K724+000段的表面磨光病害(抗滑不足)为例,该路段使用3~4年,可以进行微表处预防性养护。对不满足通车3~4年,或总交通量达到设计交通量的40%的情况,要确定沥青路面预防性养护时机,需借助大数据的方法进行预测,具体方法如下:(1)收集地区其他高速公路的环境因素信息(如:降雨、温度、光照)和车辆信息(车辆荷载、行车类型、行车速度),并得到在这些因素影响下沥青路面破坏的类型和时间点。(2)通过神经网络、支持向量机等对收集到的大量数据进行学习,得到每种影响因素所占权重大小,建立预测模型。可采用Python编程,利用多层感知机神经网络,由一层隐藏层、输入层以及输出层构成,解决单级感知器线性不可分问题。该模型需要引入非线性函数,使隐藏层输出成为非线性变换,这种非线性函数就是激活函数,有了这样的非线性激活函数后,神经网络的表达能力更加强大了。(3)通过气象部门得到路段降水、温度、光照信息,合理利用交通附属设施得到该段路的车辆信息,建立实时变化的动态信息库,利用建立好的预测模型识别此信息库,得到路段的最佳预防性养护时机。

5结语

综上所述,文中以湖南衡炎高速为例,通过对高速公路沥青路面预防性养护方案的设计,得到以下结论:(1)考虑沥青路面预防性养护路段划分决策方法的可实现性、经济性和准确性,建议使用根据常规检测结果结合等长分段法或者变长分段法作为沥青路面预防性养护的路段划分决策方法。(2)预防性养护方案应结合各种养护措施的使用性能、适用条件以及成本来确定。(3)高速公路沥青路面最佳预防性养护时机确定可使用经验法,结合该路段技术状况、使用年限和车辆情况进行。

作者:陈志良 单位:湖南省交通规划勘察设计院有限公司