（材料学专业论文）预防性养护政策及关键技术研究.pdf

摘要 预防性养护是一种有别于传统养护方式的养护新理念 是对道路有计划 经济有效 的一种维护方式 预防性养护以道路系统正常使用状态下的部分功能性缺失为对象 以 延缓道路损坏 延长道路使用寿命为目的 需在路面出现明显破坏之前进行 预防性养 护实施的关键在于计划的合理性 实施的及时性 资金的保证性 也就是说实施预防性 养护需要一系列相关的养护政策予以支持 然而目前国内对预防性养护政策的研究还没 有形成完善的体系 本文从预防性养护的发展 意义 作用出发 结合我国现行养护体 制 对预防性养护资金投入 保证机制 决策方法等进行了分析研究 论文在深入分析预防性养护特点的基础上 以推进预防性养护模式为切入点 认真 总结了国内外预防性养护资金投入政策和保证机制建立的优缺点 提出了适合我国使用 的预防性养护资金投入政策和保证机制 深入分析了现行路面使用性能评价指标 得出 了预防性养护的评价标准并总结了预防性养护实施的决策方法 同时 将研究结论在陕 西省的预防性养护工程中进行应用 取得了良好的效果 此外 还对国内外一些广泛应 用的路面预防性养护关键技术进行全面分析 为养护管理 设计 施工单位在决策时根 据不同路况及经济投入情况选取最佳的预防性养护措施提供参考 关键词 预防性养护 政策 关键技术 a b s t r a c t p a v e m e n tp r e v e n t i v em a i n t e n a n c ei san e wi d e aw h i c hi sd i f f e r e n tf r o mt h et r a d i t i o n a l m o d e i ti sap l a n n e da n de c o n o m i c a lm a i n t e n a n c em o d e t h eo b je c to fp r e v e n t i v e m a i n t e n a n c ei st h a tt h er o a ds y s t e mm i s s e sp a r t i a lf u n c t i o nu n d e rn o r m a lo p e r a t i n gc o n d i t i o n i t sp u r p o s ei st od e l a yt h ed a m a g ea n dp r o l o n gt h es e r v i c el i f eo ft h er o a d a n di tn e e d st ob e c a r r i e do u tb e f o r et h eo b v i o u sd a m a g ea p p e a r s t h e i m p l e m e n t a t i o n o fp r e v e n t i v e m a i n t e n a n c eh i n g eo nr a t i o n a l i t yo ft h ep l a n t i m e l i n e s so ft h ei m p l e m e n t a t i o n a n dg u a r a n t e e o ft h ef u n d w h i c hi sa l s ot os a y t h ei m p l e m e n t a t i o nn e e d sas e r i e so fc o r r e l a t i v em a i n t e n a n c e p o l i c i e st o o f f e rs u p p o r t s h o w e v e r t h es t u d yf o rp r e v e n t i v em a i n t e n a n c ep o l i t i e sd i dn o t s h a p es o p h i s t i c a t e ds y s t e mi n l a n dp r e s e n t l y t h e a r t i c l es t a r t sf r o mt h ed e v e l o p m e n t s i g n i f i c a n c ea n do p e r a t i o no fp r e v e n t i v em a i n t e n a n c e a n di n c o r p o r a t i o n w i t hc u r r e n t m a i n t e n a n c es y s t e mo fo u rc o u n t r y t h ef u n dp l u n g e g u a r a n t e em e c h a n i s ma n d d e c i s i o n m a k i n gt e c h n i q u e so f p r e v e n t i v em a i n t e n a n c ea r es t u d i e d o nt h ef o u n d a t i o no fa n a l y z i n gt h ec h a r a c t e ro fp r e v e n t i v em a i n t e n a n c ed e e p l y a n d t a k i n gp u s hc o n t i n g e n c ym a i n t e n a n c em o d ea sc u t i np o i n t t h et h e s e ss u m m a r i z e sf u n d p l u n g ep o l i c i e so fp r e v e n t i v em a i n t e n a n c ea th o m ea n da b r o a da n dt h em e r i t sa n df a u l t so f e s t a b l i s h i n gt h eg u a r a n t e em e c h a n i s m t h e ni tp u t s f o r w a r dt h ef u n dp l u n g ep o l i c i e sa n d g u a r a n t e em e c h a n i s mo fp r e v e n t i v em a i n t e n a n c ew h i c ha r es u i t t oo u rc o u n t r y i ta l s o a n a l y z e sc u r r e n te v a l u a t i n gi n d i c a t o r so fp a v e m e n ts u a b i l i t y a n dc o m e st ot h ee v a l u a t i o n c r i t e r i ao fp r e v e n t i v em a i n t e n a n c ea n dt h ed e c i s i o nm a k i n gt e c h n i q u e so fi t si m p l e m e n t a t i o n m e a n w h i l e t h er e s e a r c hc o n c l u s i o n sa r eu s e di nt h ep r e v e n t i v em a i n t e n a n c ep r o j e c ti ns h a n x i a n dt h e yg e tg o o de f f e c t s f u r t h e r m o r e t h ek e yt e c h n o l o g i e so fp a v e m e n tp r e v e n t i v e m a i n t e n a n c ew h i c ha r eu s e dw i d e l ya th o m ea n da b r o a da r ea n a l y z e do v e r a l l s u p p l y i n gt h e m a n a g e m e n tu n i t t h ed e s i g nu n i ta n dc o n s t r u c t i o nu n i tr e f e r e n c ew h e nt h e yc h o o s et h e o p t i m a lm e a s u r e k e yw o r d s p a v e m e n tp r e v e n t i v em a i n t e n a n c e p p m p o l i c y k e yt e c h n o l o g i e s 论文独创性声明 本人声明 本人所呈交的学位论文是在导师的指导下 独立进行研究工 作所取得的成果 除论文中已经注明引用的内容外 对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果 本声明的法律责任由本人承担 论文作者签名 弛丽 2 譬年多月2 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品 知识产权归属学 校 学校享有以任何方式发表 复制 公开阅览 借阅以及申请专利等权 利 本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时 署名单位仍然为长安大学 保密的论文在解密后应遵守此规定 论文作者签名 狐稼 导师签名 弓饮三亏 2 0 0 0 0 年多月2 日 2 d 目年占月2 日 长安人学硕卜学位论文 1 1 课题的提出及研究的意义 第一章绪论 1 1 1 问题的提出 公路是社会经济发展的产物 是现代国民经济和社会发展以及人们物质文化生活不 可缺少的重要交通基础设施 为适应新时期国民经济快速增长的需要 必须扎扎实实地 搞好交通基础设施建设 为社会发展战略当好先行 我国公路建设发展迅速 经统计 截至2 0 0 7 年底 全国公路总里程3 5 8 3 7 万公里 其中 国道1 3 7 3 万公里 省道2 5 5 2 万公里 县道5 1 4 4 万公里 乡道9 9 8 4 万公里 专用公路5 7 l 万公里 村道1 6 2 1 5 万 公里 等级公路2 5 3 5 4 万公里 其中 高速公路5 3 9 万公里 一级公路5 0 1 万公里 二级公路2 7 6 4 万公里 三级公路3 6 3 9 万公里 四级公路1 7 9 1 0 万公里 等外公路1 0 4 8 3 万公里 全国公路养护里程3 0 4 万公里 占总里程的8 4 8 t 1 1 高速公路及其他高等级 公路的建设 改善了我国公路的技术等级结构 改变了公路事业的落后面貌 同时也大 大缩短了我国同发达国家之间的差距 但是 随着公路网的逐渐完善 公路承担着越来 越重的交通运输任务 公路事业面临着一系列问题 1 道路使用性能衰减 公路暴露在大气中 长期承受着自然灾害侵袭 车辆磨损 意外事故损坏及人为破 坏 2 1 随着服务年限的延长 材料逐渐老化 路面表面防滑性能逐渐降低 反光性因路 面表面光滑而强烈 达到一定的程度后会影响汽车行驶速度 旅行时间 行驶安全性和 运输费用 为了评估和预测不同形式的损坏对路面使用与服务性能的影响 需要研究各 种损坏产生的原因及其表现形式 并按照产生的原因与表现形式合理地对它们进行分 类 分析研究其对路面结构 使用性能与路面寿命的影响 2 重建轻养的思想仍然存在 公路养护是公路建设的延续和发展 对公路使用功能的发挥起着至关重要的保障作 用 然而由于资金有限导致我国公路建设和养护资金投入比例严重失调 由此形成了公 路建设与养护在重视程度 投资力度 发展速度以及运行机制等方面的不协调 3 养护理念落后 我国公路在养护和维修的关系上 长期以来总是习惯于等到路面出现损坏后 才对 它进行维修 这样虽然可获得新建路面的使用性能 但存在对交通的影响较大 成本较 第一章绪论 高 废弃的材料对环境造成污染严重等问题 随着路面养护维修技术在新材料 新工艺 新设备等方面的不断发展和进步 这类方法已经很难反映现代路面养护维修技术的特点 和要求 也难与养护技术发展相适应 4 养护经验不足 公路养护工作有别于其他工作 具有工作对象的广泛性 实施的强制性 作业的及 时性 投入的高成本性 技术的复杂性等特剧3 l 而我们目前面临公路养护的理论知识 和实际经验不足 对路面出现的早期病害 产生病害的原因 破坏机理及养护技术与养 护管理等一系列问题没有引起足够重视的实际情况 从以上分析可知 由于存在诸多内因 外因等不利因素 要想有效延长公路使用寿 命 充分发挥其服务功能 就必须改变原有的养护方式 交通部 公路养护与管理发展 纲要 2 0 0 1 2 0 1 0 年 明确指出 公路基础设施的完好程度 运行效率和服务水平 将会对国民经济持续 快速 健康发展和人民生活水平的提高产生重要影响 为此 在 新的历史时期 必须要重视和加强公路养护与管理工作 努力构筑科学 高效的现代化 公路管理体系 1 1 2 研究的意义 为了保持建成的公路具有良好的使用性能 保证社会经济所要求的适用质量和服务 性能 保证国家的投资发挥最大的效益 必须遵循建养并重的方针 通过对现有路网的 技术改造和强化科学养护管理 由原有的被动型 应急型的传统养护方式 向预防型 周期型的科学化 现代化养护方式转变 预防性养护是以道路系统正常使用状态下的部 分功能性缺失为对象 以延缓道路损坏 延长路面使用寿命为目的 在路面出现明显破 坏之前进行 它有别于矫正性养护 是对现有道路有计划 经济有效的一项维护措施 4 1 图1 1 是一个相关的例子 清楚说明了实施预防性养护的意义 2 长安人学硕f 学位论文 图1 1预防性养护过程及相关费用示意图 预防性养护 p a v e m e n tp r e v e n t i v em a i n t e n a n c e p p m 是现有道路养护的一种新理 念 是在道路路面结构良好或是路面病害发生初期 即对其进行养护 不让道路病害进 一步向更深层次发展 从而达到延长路面使用寿命 保持道路完好率和平整度 提高道 路质量 降低道路寿命成本 延长中修或大修期限的作业方式和实用手法 它的作用在 于通过一些前置的措施和方法 使道路及其构造物内部和外部的病害隐患与不利条件得 到遏制 改善 与传统的道路养护遵循 坏了才修 不坏不修 的原则截然不同 强调预 防性 对路面结构几乎没有改进作用 5 1 a a s h t o 道路常委会对预防性养护最新的定义为 预防性养护是一种在路面状况 良好的情况下采取的对现有道路系统进行有计划的 基于费用 效益的养护策略 预防 性养护在没有提高路面结构能力的情况下 延迟路面的损坏 维持或改善路面现有的通 车条件 通过延长原有路面的使用寿命来推迟昂贵的大修和重建活动 6 a a s h t 0 样板州项目小组对其简单定义为 在适当的时间将适用的措施应用在适宜 的路面上 当某条公路或者某段公路进入大修阶段时 并非整条路或整段路都采取同一 种方案 而应根据路况调查结果采取合理的大修对策 当路面结构性能满足使用要求时 就可以采取预防性的养护措施 而不能盲目地对其进行补强重建 此外 由于影响道路服务水平的主要因素是路面技术状况 因此路面养护工作占到 道路整体养护工作的7 0 以上 而道路路面技术状况随时间的变化具有一定的规律性 亦符合预防性养护的基本概念 就目前的研究和应用而言 预防性养护主要是指对道路 路面的预防性养护 3 第一章绪论 1 预防性养护的必要性 1 有利于降低道路的全寿命成本 道路全寿命成本不仅考虑初期修建费和该路面结构的使用寿命 而且还考虑预定期 内可能采用的各种维修方案所发生的费用 美国战略公路研究计划 s h r p 的研究表 明 8 预防性养护在延缓路面使用性能恶化速率 延长路面使用寿命和节约寿命周期费 用等方面有重要意义 美国c r a f c o 公司路面解决方案中 通过对几十万千米不同等级公 路的跟踪研究和大量的养护维修实践调查统计得出 每投入1 元钱预防性养护资金 可 节约3 元 l o 元后期矫正性养护资金的结论 美国s h r p 计划的重要成果也指出了整 个路面使用周期内进行3 4 次的预防性养护 可节约养护费用4 5 一5 0 9 1 如图1 2 所示 图1 2 路面质量状况与预防性养护间的关系 2 满足人们对高标准的出行环境的要求 当道路严重损坏时 再采取措施进行养护的 反应型养护方式 已经不能适应目前国 民经济发展和道路交通需求 预防性养护在道路状况良好或是病害刚出现的早期就采取 措施进行修复 有效提高了公路使用性能 确保城市道路及各等级公路的完好和交通安 全 美国曾对对几十万公罩不同等级道路进行跟踪调查 发现这些道路的使用性能和寿 命有一个共同的变化特征 一条质量合格的道路 在使用寿命7 5 的时间内 性能下降 4 0 如不能及时养护 在随后1 2 的使用寿命时间内 性能再次下降4 0 从而造成 养护成本大幅度的增加 采取预防性养护将彻底改变上述情形 如图1 3 如果在路面 使用过程的某个最佳时机 进行若干预防性养护措施干预 路面状况将一直保持在较高 水平 4 长安人学硕l j 学位论文 悉 篓 目 蜜 时间 交通龟 防性养护措施触发值 修复 大修 底限 图1 3 路面正常衰减和采取预防性干预的关系 3 适应现代公路养护发展趋势 预防性养护是一种全新的养护理念 强调超前防范 与我国公路养护 预防为主 防治结合 的工作方针相吻合 且施工方便快捷 对交通影响不大 能给道路用户提供 机动性大 拥挤少 更加安全 舒适和耐久的路面 2 预防性养护的科学性 众所周知 任何事物的发展都有其内在规律 只要认识掌握并抓住其规律 就能把 握事物发展的方向 科学有效的处理存在的问题 公路是由一定材料组成的结构物 在 荷载的作用下其衰变有一定的规律性 预防性养护就是在我们掌握公路发展变化规律的 基础上 应用科学的检测方法对路况进行全方位调查 并根据调查结果正确地分析 预 测 评价 从而在适当的时机采取适当的措施对公路进行养护 3 预防性养护的可行性 科学技术的发展为预防性养护提供可能 近年来 公路事业的发展也使公路科技日 新月异 无论是路用材料的性能 道路的设计 路面结构 桥梁的承载力都可以通过科 学实验的方式来测定与预测 特别是各种材料的衰老规律都可以掌握 许多复杂的技术 问题都能借助计算机简化成数学问题得以解决 预防性养护所需的科学技术与科学方法 都己具备 公路部门技术人才的专业知识 丰富的公路养护经验 现代化的管理手段 特别是计算机技术与现代化测试手段 为实现预防性养护提供了保证 1 2 预防性养护的发展及应用 早在7 0 年代晚期 加拿大就意识到了路面预防性养护的好处并系统地应用预防性 养护的观念实施了一个路面管理计划 8 0 年代早期 渥太华市政部门也将及时进行路 5 第一章绪论 面养护的理念融入养护工程管理之中 美国公路管理部门包括联邦公路管理局 f h w a 路面维护机构 t h ef o u d a t i o no fp a v e m e n tp r e s e r v a t i o n f p 2 和美国各州公 路工作者协会 a a s h o 联合发起推动实行路面预防性养护策略 为了推动预防性养 护技术 已在6 个方面资助了5 0 个研究子课题 多次主办预防性养护专题讨论和论坛 同时 美国于2 0 世纪8 0 年代初提出道路预防性养护概念 这种概念有别于传统的道路 养护理念 其核心是要求采用最佳成本效益的养护措施 强调养护管理的计划性 主要 有两个观点 1 让状态良好的道路系统保持更长时间 k e e p i n gg o o dr o a d sg o o d 延缓未来的 破坏 在不增加结构承载能力的前提下改善系统的功能状况 2 在适当的时间 将适用的措施 应用在适宜的路面上 1 0 a p p l yt h er i g h tt r e a t m e n t a tt h er i g h tt i m eo nt h er i g h tp a v e m e n t 1 2 1 国外预防性养护的发展应用现状 1 1 1 6 1 美国 为了彻底改善美国公路现状 满足不断增长的旅行需求和公众对安全行驶质量和安 全物流的期望 美国公路部门把重点放在现有公路系统保值和养护的活动与策略方面 而不再首先维修最差的公路 资产管理 的概念为路面保值提供了新的动力 1 9 9 8 年美 国联邦公路管理局在机构重组时专门成立了资产管理办公室 主要职责是对全美国公路 基础设施资产系统化管理提供指导和权威性专家意见 并且把资产管理定位为一个商业 过程 一个决策框架 覆盖了很长的时间段 且把经济和工程因素均考虑在列 其管理 的资产也非常宽泛 并不局限于路面结构 2 0 0 3 年7 月 密执安州立大学和f p 2 建 立了国家路面保值中心 旨在引导政府 工业界及学术界共同努力 通过教育 研究及 扩大服务等方式促进路面保值技术的发展 使得路面寿命延长 并且在节省纳税人钱财 的同时改善驾车人的安全及舒适性 目前 美国已有3 4 个州声称制定了路面保值计划 国家公路研究所 n h i 开设了诸多路面保值培训课程 国家公路战略合作研究计划 n c m 冲 进行了多项相关研究 并发布了许多成果 同时 a a s h t o f p 2 和f h w a 主办了多次预防性养护专题研讨会 1 8 并准备用3 年的时间来支持预防性养护时机选择 的研究项目 2 澳大利亚 澳大利亚道路建设者的理念是 铺筑深厚的底基层和坚固的无结合料基层 上铺薄 6 长安人学硕i 学位论文 层沥青磨耗层 西澳大利亚的城市道路普遍采用铣刨掉表面层后铺筑应力吸收夹层 再 加铺3 c m 左右的薄层罩面 澳大利亚各州已建立起了类似于美国路面管理系统p m s 的资 产管理系统 包括优先次序建模 成本效益分析 需求分析等 3 法国 法国铺筑道路的理念是 铺筑足够坚固的基层 以保证每1 0 1 5 年重铺一层磨耗层 每隔2 0 年进行结构性加铺 所以重建工程较少 仅使用薄层 超薄层等几种加铺类型 路面保护及养护主要集中在抗滑 降噪 舒适性等功能性方面 养护成本较低 这主要 得益于原来路面结构足够强 4 南非 南非普遍采用了预裹沥青集料铺筑路面以防路面集料脱落 基本的路面养护措施主 要是各种基于研究及经验而选择的表面封层 每个养护项目都是根据已制定的设计指 南 包括决策树来策划决定的 而且在p m s 系统中 识别路面病害准则比较保守 使得 在路面寿命周期中较早进行养护干预 5 德国 微表处技术源于6 0 年代末至l j 7 0 年代的德国 是沥青路面早期预防性养护较典型 较 为有效的方法之一 与此同时 国际上一些大的沥青厂商也都纷纷把目光投向沥青路面预防性养护产品 市场 作为s h r p 参研单位的k o c h 针对沥青路面预防性养护提出了道路系统全解决方 案 s o l u t i o n 其中包括许多新方法和新材料 如反射裂缝应力吸收层系统 s t r a t a 微表处 m i c o s u r f a c i n g 雾封层 砂封层等众多知名的产品 由国外的经验可知 在路面使用一段时间后就得进行预防性养护 预防性养护在许 多发达国家如英国 德国 美国己被接受并广泛应用 但是在不同国家不同地区的发展 及应用程度存在很大的差异 同时 发达国家都比较重视预防性养护技术的研究与应用 一系列预防性养护新技术 新工艺 新材料 新设备得到合理的应用并取得了一定的经 济效益 1 2 2 国内预防性养护发展应用现状 1 上海市 在2 0 世纪9 0 年代中后期 逐渐引进了预防性养护的理念和技术 使用的预防性养 护措施有稀浆封层 微表处等 2 0 0 3 年 上海市公路管理处联合同济大学对预防性养护 7 第一章绪论 技术的一些关键问题进行研究 于2 0 0 4 年铺筑了4 条试验路 并对其进行了跟踪观测 和分析 2 0 0 6 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2 0 0 7 年2 月1 日起正式实施 2 0 0 6 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 常用的沥青路面预防措施有 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 2 江苏省 2 0 0 1 年 乳化沥青稀浆封层技术应用研究 项目列入当年江苏省交通科技研究计划 经过近2 年努力 从原材料 稀浆混合料质量控制 施工工艺 施工质量检查与验收等 各个方面 对该技术的施工实践作出了一系列的科学性总结 为其推广应用提供了重要 的指导作用 在此基础上 形成了 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 进一步推动了乳化沥青稀浆封层在全省的推广应用 自1 9 9 8 年 以来 在全省各地累计实施了近1 8 0 0 万平米稀浆封层 自2 0 0 2 年以来 江苏省对于稀 浆封层预防性养护 每市均设定了目标 全省平均每年实施3 0 0 多公里 实施效果良好 3 陕西省 2 0 0 3 年开始铺筑薄层罩面试验段 2 0 0 3 2 0 0 4 年铺筑碎石封层试验段 在试验段的 基础上 总结经验 改进工艺 逐步在全省推广预防性养护技术 2 0 0 5 年开始在高速公 路养护中开始使用微表处技术 乳化沥青稀浆封层技术 改性沥青薄层罩面等预防性养 护技术 结合陕西省的实际情况 总结了多年来全省公路养护的经验和教训 于2 0 0 5 年编制并下发了 陕西省公路养护技术指导意见 对微表处技术 乳化沥青稀浆封层 技术 改性沥青薄层罩面 表面涂涮沥再生技术等预防性养护技术的适用范围 材料要 求 施工工艺等进行了规定 4 山东省 在稀浆封层 同步碎石封层 灌缝等技术应用广泛的同时 展开了抗滑表层技术 路面施工养护专项技术及改性沥青应用技术 乳化沥青 稀浆封层 旧桥检测加固 公 路水毁治理等养护新技术的研究 但由于养护经费的紧缺 预防性养护新技术的发展仍 相对缓慢 但基本的预防性养护技术体系已形成 5 广东省 广东省高速公路有限公司与华南理工大学道路工程研究所通过进行 沥青路面预防 性养护与资产保值成套技术研究 寻求路面状况衰减规律 建立模型 在此基础上 选 8 长安大学硕上学位论文 择适当的时机及技术手段 合适的位置以及最低的寿命周期成本 下一步将进行超薄粘 结磨耗层及开级配磨耗层实验路实体工程 预计未来1 2 年内 将建立预防性养护综合 应用体系 19 1 由此可以看出 国内道路行业引入预防性养护概念是随着预防性养护技术措施或保 护路面的专有产品的引进 如稀浆封层 微表处 防水剂等 而为人们所认识 近年来 我国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 但是 我国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术仅有灌缝贴封 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 明显少于国外 且各地区间应用效果差异 明显 至于实现预防性养护的核心理念 建立综合应用体系 尚属空白 而且 重建设 轻养护 概念仍未扭转 更谈不上完全做到注重计划性 事前投入 国内一些单位实行 所谓的预防性养护只是注重预防性养护措施的应用 然而预防性养护是一个综合的系 统 各个环节是相辅相成的 缺一不可 在不符合条件的路面或在不合适的时间实施预 防性养护措施只是资源的浪费 对路面性能的维护毫无益处 不过 一些大型高速公路 管理公司 由于养护管理任务繁重 中断交通进行大修带来的经济及社会影响问题日益 突出 加之这些公司的运行资金相对充足 他们已尝试建立预防性养护及资产保值综合 应用体系 1 3 预防性养护目前存在的主要问题 通过对国内外预防性养护发展及应用现状的分析研究 可知目前预防性养护在我国 的应用中主要存在以下问题 1 思想认识不够 仍然实行 坏路先养 的原则 没有真正建立起预防性养护的理 念 不能做到有针对性地采取合理的养护措施 往往错过最佳养护时机 2 预防性资金投入不足 由于我国养护资金有限 公路养护历年欠账较多 基本 上处于 牙痛医牙 脚痛医脚 的有针对的 救护 方式 因此将大量的资金投入路面破损 严重 急需大中修及改建工程的路段 没有真正上意义开展预防性养护 3 没有全面建立起路面和桥梁管理系统 路况检测设备和手段落后或数量不足 不能及时采集和更新数据库 不能为养护决策提供科学的依据 9 第一章绪论 4 预防性养护技术研究和标准研究工作滞后 不能满足公路养护的实际需求 预 防性养护技术相对单一 机械化施 l 1 日 e 力不强 5 预防性养护的体制和保证机制工作尚待完善 没有建立一套完整的预防性养护 机制 没有形成预防性养护系统 预防性养护的路段与需要预防性的路段差距较大 而 且由于目前体制处于养管还未分离 存在养护人员多于道路里程的问题 传统意义的小 修预防性养护不能有效实施 1 4 本课题主要研究内容和技术关键 本文借鉴国内外预防性养护技术研究的成果 在调研国内部分省 市公路管理部门 预防性养护现状的基础上 从公路养护管理部门角度出发 掌握预防性养护推广应用的 细节 明确预防性养护实旋中的问题 探求合理养护和管理已建成的各种等级的公路 合理使用有限的资金 合理确定养护最佳的时机和方式的方法 形成预防性养护的实施 政策建议 为预防性养护保证体系的建立提供参考 1 4 1 研究的主要内容 1 系统地描述了国内外预防性养护推广应用的细节 存在的问题及本文的主要研 究内容 2 对预防性养护资金投入政策和保证机制的研究是本文的重点之一 主要在第二 章分析研究了国内外预防性养护资金的基本划拨方式 各类预防性养护技术的工程量及 造价 预防性养护资金投入政策和保证机制等问题 3 预防性养护决策机制和方法也是本文的重点 主要在第三章分析研究了预防性 养护的评价标准 信息来源 决策内容 过程 原则和效果检验方法等问题 4 对国内外一些广泛应用的路面预防性养护关键技术进行研究 为根据不同路况 及经济投入情况选取最佳的预防性养护措施提供参考 5 以陕西省路面预防性养护为例进行案例分析 运用本文所提出的研究方法对路 面状况进行评价 提出针对实际问题的决策方案 6 总结本文的主要研究成果 并对今后预防性养护研究工作提出建议 1 4 2 研究的技术路线 1 建立有效的预防性养护基本标准 收集准确的信息资料 确定要实施预防性养 护的路段 1 0 k 安大学硕j 学位论文 2 严格按照决策原则选择适合的预防性养护实机和恰当的预防性养护措施 3 在综合考虑养护资金政策和保证机制及长期使用效果的前提下 完成预防性养 护的决策工作 第二章预防件养护政策 第二章预防性养护政策 要确保预防性养护能够全面推广应用 就必须建立一整套包括资金政策 计划政策 监管政策 保证机制等在内的养护策略 其中 资金政策是预防性养护实施的经济基础 保证机制是预防性养护实施的前提保障 它们二者的有利结合是确保预防性养护工作进 入系统和持续发展轨道的关键因素 因此 为了确保能够更好地分析解决预防性养护的 关键问题 本章着重阐述和研究这两个方面的内容 2 1 预防性养护资金投入情况 2 1 1 国内预防性养护资金投入情况 预防性养护资金的来源渠道如何以及数量多寡 取决于其隶属关系及组织机构形 式 从我国多年的情况来看 目前普遍存在预防性养护资金不足的客观问题 究其原因 一方面是社会总资源本身的有限性 养护工作之前进行的公路建设已耗费了巨资 相应 地影响了后续养护工作的资金提供 另一方面 整个公路行业对预防性养护工作的重要 性虽然已经有了一定深度的认识 但还没有达到应有的认识高度 尚未受到与此相称的 足够重视 管理部门往往过度重视矫正性养护 而忽视了预防性养护工作的资金投入 1 上海市 2 0 0 6 年预防性养护投入资金8 1 9 2 5 5 万元 较2 0 0 0 年增长1 2 倍 2 0 0 0 年至2 0 0 6 年沥青路面预防性养护投资占总投资的比例从9 6 增长到5 4 6 增长了4 5 混凝 土路面预防性养护投资占总投资的比例从3 5 增长到8 2 增长了7 8 5 见表2 1 表2 1 上海市预防性养护投资情况 沥青路面水泥混凝土路面 预防性养 预防性养护 年份 占总投资的预防性养护预防性养护投占总投资的 护里程投资总额 比率 里程 k m 资总额 万元 比率 k m 万元 2 0 0 62 0 0 9 1 65 2 3 0 5 55 4 61 9 4 9 4 82 9 6 28 2 0 2 0 0 51 7 6 7 4 4l1 8 98 3 32 2 26 1 9 29 2 2 2 0 0 41 7 5 8 34 1 64 8 72 1 7 4 l2 6 7 27 3 1 2 0 0 31 7 5 8 32 5 3 23 8 2 2 1 7 4 1 1 6 1 2 5 5 o 2 0 0 21 4 5 9 52 3 2 63 2 7 2 5 4 9 5 8 1 4 2 2 4 9 8 2 0 0 1 1 6 5 2 73 9 8 66 2 9 2 2 8 1 41 6 3 15 8 o 2 0 0 0 1 5 6 7 5 9 9 9 6 2 4 0 4 69 53 5 1 2 k 安人学硕f 学位论文 2 江苏省 2 0 0 6 年预防性养护资金投入较2 0 0 1 年增加1 8 4 5 8 9 5 万元 是2 0 0 1 年的1 6 9 倍 2 0 0 1 年至2 0 0 6 年沥青路面预防性养护投资占总投资的比例从4 3 8 2 减少到15 6 8 减少了2 8 1 4 见表3 2 表2 2 江苏省预防性养护投资情况 养护投资情况 年份 预防性养护投资 万元 养护投资总额 万元 与总投资的比率 2 0 0 64 5 0 4 1 22 8 7 3 1 81 5 6 8 2 0 0 55 0 1 4 9 7 2 4 4 0 6 12 6 7 6 2 0 0 44 2 8 6 5 4 51 6 0 1 7 8 2 6 7 6 2 0 0 33 2 7 7 3 71 4 0 2 1 6 52 3 3 7 2 0 0 22 4 5 8 2 5 6 1 8 1 4 53 9 4 4 2 0 0 12 6 5 8 2 2 56 0 6 6 3 5 4 3 8 2 3 华北高速 2 0 0 6 年预防性养护资金投入较2 0 0 1 年增加2 7 8 6 8 万元 是2 0 0 1 年的9 3 4 倍 2 0 0 1 年至2 0 0 6 年沥青路面预防性养护投资占总投资的比例从1 7 4 3 增加到5 7 5 5 增加 了4 2 8 2 见表2 3 表2 3 华北高速预防性养护投资情况 养护投资情况 年份 预防性养护投资 万元 养护投资总额 万元 占总投资的比率 2 0 0 63 1 2 0 85 4 2 2 85 7 5 5 2 0 0 59 6 2 7 91 3 1 9 2 2 7 2 9 2 0 0 41 0 7 3 5 3 1 2 0 63 4 4 2 0 0 34 2 2 61 9 6 9 62 1 4 6 2 0 0 22 0 3 7 33 8 2 9 3 5 3 2 2 0 0 13 3 42 2 6 71 4 7 3 4 陕西省 2 0 0 0 年至2 0 0 6 年沥青路面预防性养护投资占总投资的比例从2 4 6 3 增长到 3 9 9 5 增长了0 6 2 倍 混凝土路面预防性养护投资占总投资的比例从4 4 5 增长到 1 9 4 增长了3 3 6 倍 干线公路及经营性公路路面养护投资情况见表2 4 和表2 5 1 3 第二章预防性养护政策 表2 4 陕两省干线公路历年路面预防性养护投资情况 沥青路面 水泥混凝十路面 年份预防性养护 预防性养护占总投资预防性养预防性养护 投资总额 万 的比率护里程投资总额 万 占总投资的 里程 k m 比率 元 k m 元 2 0 0 65 1 0 32 1 8 4 6 14 0 6 66 2 3 14 0 1 9 42 5 7 9 2 0 0 55 1 7 l1 5 5 0 7 44 5 0 06 1 3 53 7 5 6 92 5 6 4 7 2 0 0 45 1 7 4 21 1 0 1 14 0 5 3 5 9 3 3 3 1 9 2 3 9 1 9 2 0 0 3 5 0 2 7 9 9 1 1 4 1 4 65 7 3 72 6 9 82 4 7 7 2 0 0 24 8 6 17 3 4 33 3 8 45 8 8 42 5 3 19 8 6 2 0 0 14 8 2 47 7 1 5 63 5 85 6 2 72 3 5 7 11 9 2 0 0 04 8 2 28 0 2 63 6 55 3 41 9 3 57 9 表2 5 经营性公路历年路面预防性养护投资 沥青路面水泥混凝土路面 预防性养 预防性养护占总投资预防性养护占总投资 年份 预防性养护 护里程 投资总额 的比率 投资总额 的比率 k m 万元 里程 k r n 万元 2 0 0 6 1 7 0 11 6 0 0 43 9 2 34 2 8 61 4 2 01 3 o o 2 0 0 5 1 4 9 79 8 7 23 2 6 93 5 8 65 9 93 4 1 2 0 0 41 2 0 5 37 2 5 02 6 7 23 5 8 61 4 40 9 6 2 0 0 37 3 9 24 3 8 5 52 5 1 0 3 5 8 6 2 1 4 2 5 6 3 3 2 0 0 2 6 4 6 7 13 0 3 72 83 7 3 61 0 22 3 5 2 0 0 16 1 1 32 7 3 23 3 3 02 8 8 62 51 1 0 2 0 0 02 0 7 14 8 0 81 2 7 62 8 8 62 01 2 1 2 国内预防性养护资金投入特点 通过对以上省市预防性养护资金逐年投入情况的调查得知 我国预防性养护资金投 入具有以下特点 1 增长性 近年来 预防性养护在我国己被接受并进入广泛使用阶段 全国代表性地区及高速 公路的预防性养护预投资总额的比例虽有起伏 但是投资总体上呈逐年增长趋势 2 波动性 预防性养护理念虽已被接受 但在实施时容易受到外界因素的影响 具体反映在预 防性养护资金的投入上 本文调查研究发现 预防性养护投资占养护投资总额的比例变 化幅度很大 具有一定的波动性 如2 0 0 5 年受全国公路大检查的影响比例就很高 3 差异性 由于我国的预防性养护还处于起步阶段 国家仅提倡要大力推广 却并未对预防性 1 4 长安人学硕一i j 学位论文 养护的实施有严格的要求 加上各地对预防性养护的概念认识不一 投资的界定差异很 大 造成统计口径不一致 4 地区性 根据调查数据显示 我国不同地区预防性养护投资比例差异很大 经济发达地区投 资金额远远大于经济不发达地区 5 不稳定性 多数情况下 预防性养护资金仍混于养护资金总额中 受其他类型 养护资金需求的影响较大 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 投入规划 6 长期性 要使我国路况的总体水平都有显著的提升 预防性养护投入需逐年增加并延续较长 一段时间 待总体路况趋于相对稳定后 需要的投资规模有将趋于稳定 2 1 3 国外预防性养护资金投入情况 由于国外公路路网形成时期较早 现已进入养护维修的高峰期 因此也存在养护资 金短缺的客观现实 预防性养护的广泛应用 大大节约了养护资金 取得了良好的经济 效益 下面是美国亚利桑那 加利福尼亚 佐治亚 密歇根 蒙大拿 宾夕法尼亚六个 州养护资金投入情况 表2 6 六个州公路管理机构的路网数据 州名车道英里预防性养护 美元 修复 美元 重建 美元 亚利桑那 1 9 5 0 06 5 0 0 01 8 0 0 0 09 0 0 0 0 0 加利福尼亚 5 0 0 0 07 0 0 0 02 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 佐治弧 4 7 0 0 0 5 0 0 0 01 5 0 0 0 08 0 0 0 0 0 密歇根2 6 0 0 06 5 0 0 01 8 0 0 0 09 0 0 0 0 0 蒙人拿 2 5 0 0 05 0 0 0 01 7 5 0 0 07 5 0 0 0 0 宾夕法尼 6 4 3 6 0 7 5 o o o 2 0 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0 乍道英里 平均使用寿命 年 利桑那 1 9 5 0 071 01 6 加利福尼亚 5 0 0 0 08 1 01 5 佐治亚 4 7 0 0 071 11 6 密歇根 2 6 0 0 041 01 4 蒙大拿 2 5 0 0 051 01 6 宾夕法尼砸 6 4 3 6 0691 4 车道英里 采取不同养护方式平均损火的路面使h 寿命的白 分比 亚利桑那 1 9 5 0 0 58 01 0 0 加利福尼旺 5 0 0 0 01 28 01 0 0 1 5 第二章预防性养护政策 表2 6 六个州公路管理机构的路网数据 续 州名车道英里预防性养护 美元 修复 美元 重建 美元 佐治 4 7 0 0 057 01 0 0 密歇根 2 6 0 0 06 51 0 01 0 0 蒙人拿2 5 0 0 087 51 0 0 宾夕法尼亚 6 4 3 6 02 59 01 0 0 同时 美国明尼苏达州自1 9 9 2 年执行路面预防性养护管理以来 节约养护资金累 计7 亿美元 平均延长路面使用寿命5 7 年 密西根运输部门估计 大修和重建的费用是预防性养护的1 0 1 4 倍 自从1 9 9 2 年 密西根执行预防性养护计划以来 节省资金超过7 亿美元 2 0 0 7 年密西根运输部门已 经通过提高路面养护技术 使9 5 的高速公路和8 5 的一般公路路况达到良好 其养 护管理实践表吲2 0 路面预防性养护不仅仅是一项短期养护措施 还是优化资金分配的 有效管理工具 除能够延迟大修时间以外 还能平衡养护开支 因此 加利福尼亚公路局准备投资2 5 亿美元资助p p m 计划 沥青路面非常规养 护方法等研究 美国交通部计划到2 0 0 7 年使全美9 5 以上的高等级公路和8 5 以上的 普通等级公路的路面使用性能保持在良好以上 而且在可能的地方都进行预防性养护 2 1 4 国外预防性养护资金投入特点 通过对美国一些州的公路管理机构采取预防性养护 修复和重建等