【高速公路养护工程管理存在的问题与改进措施：以某高速公路为例（开题报告+论文）17000字】

开题报告题目：高速公路养护工程管理存在的问题与改进措施—以某高速公路为例学生姓名：学号：2022年7月12日一、文献综述沥青路面养护时机和养护方法的选择对于维持或提高沥青路面使用性能有着重要的作用。而养护决策的目的在于选择合理的养护维修措施、养护时机和方法。为了维持和提高公路路面使用性能，国内外一些学者开展了关于公路路面养护决策的研究。由于路面结构和养护需求的不同，关于沥青路面养护决策所选择的方法也不同，故需要根据项目特点进行针对性的决策。（一）国外文献综述国外研究者在路面养护方面进行了大量的研究。一些欧美的发达国家在上世纪七十年代开始建立路面管理系统，在养护决策分析中常用的方法有决策树法和排序法。美国的亚利桑那州基于PAVER路面管理系统，引进马尔可夫决策模型，建立并运营网级路面管理系统。九十年代以后，许多学者开始将大量数学方法引入养护决策分析中，主要分为优先次序法和运筹学法两大类。其中，优先次序法中最具代表性的就是决策树法，决策树法分析过程比较简单、直观，在路面养护决策中应用较广泛，如美国的威斯康星州等多个州和加拿大的安大略省等都采用了决策树法。运筹学法主要有数学规划法、层次分析法和以遗传算法和神经网络为代表的人工智能法等，如Zimmerman通过调查美国一些州和加拿大的省级公路，认为线性规划法、非线性规划法、动态规划和0-1整数规划等数学规划方法可以用于路面管理系统；J.Farhan、SarfarazAhmed等运用层次分析法处理路面养护问题，发现该决策方法优于传统的路面路面养护决策方法；AbdelrahimAM等运用人工神经网络构建公路路面养护策略选择系统，发现该系统可以很好地处理复杂问题，选择最佳养护维修方案；T.F.Fwa等基于遗传算法建立了一种网级路面多目标养护决策方法，通过优化算法发现其强大的搜索特点和多功能处理能力非常适合路面养护的多目标优化分析。（二）国内文献综述在路面养护方法方面，国内学者也做了大量研究，发展可分为三个阶段，从一开始的以过往经验进行决策的定性法（如主观赋权法、决策树法、决策矩阵法和专家系统法等），发展到运用一定数学规化模型（如线性规划法、整数规划法和动态规划法等）进行决策的定量法，再到现在以层次分析法、模糊理论、灰色理论、人工神经网络和遗传算法为主的定性和定量相结合的综合性决策方法。曾胜等通过研究分析湖南省高速公路路面养护实际数据，采用决策树法建立适合当地的路面养护决策树模型。赵尘等基于动态规划原理，针对林区道路的分阶段养护管理，以期取得最佳效益，建立了动态规划模型并编制相关程序。李山从路面技术层考虑，采用0-1整数规划模型并将路面使用性能预测模型融入其中，建立了高速公路路面养护决策优化模型。邹培国、侯芸、付虎威等采用层次分析法进行了沥青路面养护决策优化的研究。殷晗宇、李艳龙基于灰色物元法进行路面养护辅助决策，结果分析该方法可以更有效的利用养护资金。除此以外，还有一些组合数学分析方法应用于路面养护决策中，例如熵权模糊层次决策、灰色模糊决策、混合遗传算法决策优化及其他综合性养护决策方法。综上所述，国内外大量学者对路面使用性能评价、预测及养护决策进行研究，形成了较为成熟的路面使用性能研究及路面养护决策理论体系。但是大多数研究的评价、预测模型和决策方法是基于网级路面及回归分析而得到的，缺乏对实际道路应用的适用性，过于标准化。面对各个地区，其自然和路面环境、路面结构、材料和养护管理水平等的不同，导致现有评价方法和预测模型的适用性及移植性较差，因此不同地区还需根据当地情况开展研究。而新疆干旱荒漠区高速公路目前处于由公路养护理念的“重建轻养”向“养管结合”的过渡时期，需要研究适合地区性的、符合当地实际路况的和针对项目级的路面使用性能评价、预测及养护决策方法，来为当地的养护管理工作人员提供参考和指导。二、选题的目的和意义（一）选题目的在新中国成立初期，中国通车总公路里程仅仅只有8.08万公里。20世纪80年代以来，我国基础设施建设特别是公路建设发展迅速。“十三五”期间，我国超额完成了《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中的两项“公路指标”，到2019年底为止，我国的公路里程总数为501.25万公里（实施养护的公路里程为495.31万公里），公路密度达到52.21公里/百平方公里，相比于去年，提升了1.73公里/百平方公里。其中，高速公路的里程数为15.5万公里，居于世界第一位，二级以上（含二级）的公路里程数为67.2万公里，农村公路的里程数达420万公里，符合条件的乡镇以及行政村，均已达到了硬化路全覆盖的程度，为加快推进交通强国建设提供了坚实有力的支撑。图12014-2019年中国公路总里程随着公路通车里程的急剧增加，在不断增长的重载交通作用与自然因素的综合作用下，道路使用性能逐渐衰减并出现病害，维护成本日益增加，2019年公路养护公共财政支出达到832.98亿元，占全国公路水路运输行业财政总支出的比例达到16.4%。长期以来，公路管理部门一直致力于公路工程项目施工过程全过程质量管理和成本控制的研究和实践，建好后如何管好、养好公路，成为政府部门急需解决的问题。随着我国对公路养护的不断重视，“重公路建设轻公路养护”的局面正在逐渐改观，但在养护管理方面主要着眼于制度建设和及技术措施的运用上，针对公路养护质量评价和质量管理体系方面的研究较为薄弱。随着城市化的加速推进，越来越多的普通国省干线公路以公路兼城市道路功能的标准实施建设，不但实现了公路的交通功能，同时还加设了市政管线、灯光、辅道、以及绿化等市政道路的功能。城市管理者对兼有城市道路功能公路养护提出了更高的要求，传统养护模式已无法满足养护精细化、管理专业化、项目绩效化的要求。为保证公路及公路设施处于完好状态，维持公路服务质量，实现公路工程的预期使用寿命，提高日常养护质量显得尤为重要。（二）研究意义YZ高速自2015年起逐渐实行养护市场化，由于推行市场化养护时间较短，缺少完善的养护质量管理体系，现行的养护管理根据国检考核标准、及相关养护规范进行，对公路的日常养护质量水平的指导意义不大。作为现代交通标志的高速公路，它的产生是社会经济发展的需要，是社会经济发展产生的现代产物，高速公路适应工业化和城市化的发展。而建设好的高速公路，随着时间的推移，路面、路况、及附属绿化、存在不同程度的问题，需要专门的人员来进行维修与保护，主要是为保障高速公路的质量，保障高速公路畅通的一项工作，基于此高速公路养护工程管理的研究具有重要意义。三、研究方案（框架）1绪论1.1研究背景及意义1.1.1研究背景1.1.2研究意义1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状1.2.2国内研究现状1.3主要研究内容2高速公路养护管理的必要性2.1高速公路养护管理简介2.2高速公路养护管理的重要性3YZ高速公路养护管理情况分析3.1工程情况3.2原有路面情况3.2.1养护历史3.2.2原有路面结构3.2.3原有路面检测3.3影响公路养护管理的因素3.3.1路面状况3.3.2交通流量3.3.3养护效益3.3.4行政因素4YZ高速公路养护管理存在的问题4.1路面病害调查4.1.1路面破损状况调查4.1.2路面弯沉检测4.1.3路面平整度检测4.1.4路面车辙检测4.2病害原因分析4.2.1路面车辙原因分析4.2.2路面裂缝原因分析5YZ高速公路养护管理的改进措施5.1设计阶段5.2施工阶段5.2.1加强路面预防性养护工作5.2.2严格把控预防性养护工程质量5.2.3改变道路养护考核方式5.2.4采用信息化工具辅助预养决策6结论四、进度计划2022年7月8日到2022年7月15日，完成开题报告；2022年7月16日到2022年9月3日，完成论文初稿；2022年9月4日到2022年9月10日，完成论文第一次修改；2022年9月11日到2022年9月18日，完成论文第二次修改；2022年9月19日到2022年9月20日，论文定稿。五、指导教师意见年月日STYLEREF"标题1"目录[68]采用国际平整度指数（IRI）来表示路面的凹凸不平整度，通过标准检测车以1km行驶距离的车身纵向位移累计值来得到IRI值，单位为m。按测试的目的，路面平整度测试的设备可以分为断面类检测和反应类检测。其中断面类检测设备主要有激光平整度仪和连续式平整度仪等，反应类检测设备有颠簸累积仪等。本次研究路面平整度采用CICS多功能路况检测车自带的多功能激光路面检测仪的高速激光平整度检测系统对上行线的行车道、超车道以及下行线的行车道进行检测。由图4-4可以明显的看到，上行线行车道路面平整度值大于超车道，主要原因是行车车辆的增加以及所在区域季节昼夜温差大导致的沥青老化和温缩裂缝等病害。还发现上行线行车道IRI值明显大于下行线IRI值，是因为下行线在2015年公路管养部门对该路段路面进行了4cm的改性沥青混凝土（AC-16C）的罩面处理，上行线在沥青老化等因素下IRI值较下行线高。图4-4上、下行线平整度检测4.1.4路面车辙检测车辙是路面结构层在渠化交通、高温下受到行车荷载反复作用形成的永久变形，是影响路面使用性能的重要因素之一，直接影响驾驶舒适性和安全性。路面车辙检测时以路面横向为水准线测得的最低点与最高点之差就是车辙。检测方法有路况综合检测车、横断面尺法和横断面仪等。本次研究采用CICS多功能路况检测车自带的多功能激光路面检测仪的高速激光车辙检测系统测量上下行线的车辙深度，利用车辙深度的大小来表征沥青路面车辙病害的严重程度。由图4-5可知，上行线行车道车辙深度RD均值为2.0mm，超车道RD均值为2.24mm；下行线行车道车辙深度RD均值为2.27mm，超车道RD均值为4.22mm。可以看出各车道的超车道车辙深度均值比行车道要高，因为该路段夏季温度较高，最高温度可达到46℃以上，地表温度则可达到80℃，加上渠化交通下行车道车流量相对超车道多，造成超车道的永久变形车辙现象比行车道的严重。而造成下行线的路面车辙深度RD均值比上行线的大的原因是，下行线车道超载重载的现象比上行线车道较严重。图4-5上、下行线车辙检测4.2病害原因分析根据前面的调查检测发现路面主要病害有横向裂缝、纵向裂缝、龟裂、块状裂缝、和车辙等，通过对上下行路面钻芯取样发现水稳基层整体良好，除了路面存在裂缝类病害时水稳芯样有开裂现象；坑探现场检测和室内路基填料试验发现路基填料虽然是级配不良砾，但是并没有产生盐渍化，并且在多年行车荷载作用下路基整体强度较高且稳定，说明路面养护只需日常养护、小修或中修即可。4.2.1路面车辙原因分析（1）超载重载的影响随着公路运营时间的变化，公路交通量也快速增长（如表4-1REF_Ref89421764\h），交通量的迅速增加造成沥青路面产生的变形难以得到及时恢复，再加上研究路段沿线重工业较发达，厂矿较多的缘故，造成路面上的重载、超载车辆日益增多，是导致该路段路面车辙和疲劳裂缝等病害现象增多的直接原因，通过上面的检测结果发现该路段的行车道车辙及路面破损状况等病害明显重于超车道，验证了路面上超载、重载的现象会对沥青路面使用性能产生一定的影响。表4-1历年年平均日交通量检测年份数据调查2017201820192020折算后的年平均日交通量（AADT）2310425469797997（2）气候条件该高速公路所在地为高低温过渡区（III区），夏季最高温度达到46℃以上，冬季最低温度在-10～-21℃，该区域季节及昼夜温差较大，一天之内温差最高可达20多摄氏度，夏季路表温度最高可达80℃。沥青是感温性材料，夏季高温时沥青材料会变软，会使沥青混合料使用性能发生衰减且在行车荷载反复作用下产生永久变形形成车辙。故夏季路表的高温也是导致路段路面形成车辙的重要原因之一。（3）沥青路面面层偏薄通过对钻取的芯样进行矿料级配分析，发现部分上面层AC-16C的面层厚度偏薄，不到4cm，而根据《公路沥青路面设计规范》可以查到沥青混合料的一层的最小压实厚度不宜小于它的公称最大粒径的2.5至3倍，故路面上面层中粒式沥青混凝土AC-16C的最小压实厚度宜在4～5cm，路面层厚度小会造成路面机械施工摊铺和碾压效果不佳，造成路面的耐久性和水稳定性不佳，易导致路面抵抗车辙的能力得到衰减。4.2.2路面裂缝原因分析（1）气候条件本地区温度差异的变化导致沥青这种感温性材料会发生收缩变形，当这种应力大于面层材料间的粘结应力时路面就会产生裂缝。其中沥青面层材料的低温收缩和沥青老化导致了路面块状裂缝的形成。该路段昼夜温差大，温度的周期性变化会导致沥青面层产生温度疲劳应力，从而产生疲劳破坏而产生裂缝。（2）超载重载的现象交通量和重载车辆的增加会导致沥青路面产生的变形难以得到及时恢复而形成疲劳裂缝，如果不进行养护就会慢慢形成横向裂缝；沥青面层厚度偏薄，再加上行车荷载作用就会导致路面结构强度不足形成纵向裂缝和龟裂等病害，严重的路段形成了路面松散。（3）半刚性基层通过对路面的勘探发现路面基层为水泥稳定砂砾，为半刚性基层结构。半刚性基层结构在我国沥青路面结构中使用比较多，但经过长时间的服役之后出现的问题相对也比较多。以水泥稳定砂砾为基层的半刚性基层结构在道路运营期间会产生基层反射裂缝，是因为水稳材料和沥青材料对环境的温度、湿度变化比较敏感，会在内部产生一种拉应力，一旦超过内部强度就会发生断裂形成裂缝，主要有温缩和干缩裂缝，这种裂缝在温缩应力和车辆荷载应力的作用下还会向上反射形成基层反射裂缝。而通过钻芯取样也发现部分芯样存在水稳基层存在裂缝的情况。（4）水损害水损害也是该路段的病害之一。本地区的降雨量虽然不大，但若出现路面病害不及时养护时，路面的雨水会流入那些未封闭处理的裂缝，下渗到路面面层或基层，再加上超载、重载车辆的荷载作用下，产生路面唧浆的现象。而且若下渗的水分慢慢侵入沥青与集料的界面，在超载、重载车辆的荷载作用下产生的动水压力会使沥青膜和集料的粘附性降低从集料上剥落，使得路面裂缝类病害进一步扩散或松散等病害进一步出现。5YZ高速公路养护管理的改进措施5.1设计阶段为估算设计道路上的交通量保留余量，并考虑交通量的增加率，以适当的间隔增加道路荷载。为避免道路的使用在远没有到达使用年限时就出现超载运营而损坏的情况，根据现场试验数据损坏调整控制材料参数；避免因为设计数据与实际不符的情况出现；注重路面结构组合，确保各层之间结构紧密性较强，并确定沥青混凝土面层的实际厚度，避免因为面层太薄导致裂缝的出现。一般来说，基层材料的选择必须保证收缩性较小，基层必须与面层有粘结面；并重视道路防水工作，避免由于排水不良等问题导致路面过于潮湿。5.2施工阶段选择有经验、技术过硬的施工人员和相应的施工机械，在适宜温度下严格按照施工规范和施工方案进行，注意路面压实等重要工序的施工，不给沥青路面留下任何质量隐患；严控原料的采购渠道，确保原料质量，特别是沥青和矿粉的质量，确保沥青粘度、耐水性、温度稳定性和抗老化性能处于较高水平。注意路面的预防性养护，应保证以最低的成本提高长沥青道路的使用寿命，避免病害现象的出现；实际运营阶段，应该开展高速入口车辆超限控制，降低行车荷载，避免车辆超载对于沥青路面造成危害；当遇到大面积结构损坏，不能进行路面预防性养护时，需要及时开展重建和大修工作。5.2.1加强路面预防性养护工作必须遵守检查制度，加强检查。根据检查频率进行细分，包括：日常检查、定期检查、专项检查和特殊检查。检查中如果遇到问题应该提早解决。为了更好地了解具体路况，必须保证每季度都开展一次定期的路面检查工作。专项检查工作开展的时间节点为：雨后、大风、雾、雪后的检查，检查的内容为：路基边坡、路面排水、坑槽、松散、沉陷、车辆事故造成的道路损坏、积水、结冰、湿滑等，并且必须提高对病害发展速度和程度的重视，并结合实际情况提供检查报告，根据实际情况填写维修保养报告。小修保养是高速公路预防性养护工作的重要组成部分。维修的目标是对道路和沿线设施造成轻微损坏的路段，这是一项与公路养护相结合的常规工作，其中经常出现各类型的小修、保养和修理工作，病害类型繁多、施工范围广泛、工作分散性较强、时限性较强、需要进行细分。YZ高速公路是地基层上的半刚性基层沥青路面，容易开裂和病害，造成水害。必须及时、精细的进行小修保养。如果保养不及时，疾病会迅速发展并造成横向裂缝、纵向裂缝、龟裂、块状裂缝、松散、沉陷、波浪拥抱、泛油、修补不良等路面病害，要及遵循相关规范科学的处理，并且需要在规定的时限内及时解决问题。遇到路面灌封、坑槽修补等现象，应该在第一时间选择最合理、有效的应对措施，提高施工质量，并避免出现新的“易损”路面。YZ高速必须开展日常养护工作，必须选择施工水平高、责任心强的施工队伍作为日常保养的队伍，高质量的施工水平和工艺能够改善路面质量，提高路面预防性养护的及时性。5.2.2严格把控预防性养护工程质量开展路面预防性养护工程工作时，预防性养护工程质量能够极大的改善养护效果，受到养护资金的影响，开展预防性养护工作难度较大，预防性养护工程的开展应该保证在六个要素下才能实现。①适用的措施。在长时间的交通压力和环境影响之后，路面上将会出现各种病害。预防性维护措施的种类繁多，但在应用领域、及时性、经济性和使用寿命方面有所不同。同样的预防性维护技术在不同道路和时期使用的效果差异性较大。预防性养护的第一步是认真管理原有路面的病害，并提前处理各类灌封、修补坑槽等问题，如果没有及时处理，养护工作的作用就无法完全发挥。②专业的队伍。开展预防性养护工程的企业必须具有一定的设计、施工资质和良好历史业绩，较高的团队技术水平，以及稳定、合理的技术人才团队。在选择预防性维修设计、施工单位时，应在招标文件中明确符合条件的公司及其员工的资质和业绩，以确保选择的企业具有足够的资历和能力。③精良的装备。公路施工中实施预防性养护技术的沥青路面技术必须有专门的机械设备，同时必须制定合理的养护计划，并确保设备能够进行正常、高效的运行。此外，专业设备的快速更新迫使高速公路管理部门应该及时了解行业的更新动态，提高设备的更新频率，调动设备人员增强创新精神，实施技术创新，以及设备创新和设备改进，充分发挥设备的实际作用。④优质的材料。预防性养护措施的材料主要指的是：胶结材料、砂石料、其他材料。对材料质量有较高的要求，并且，必须根据设计方案的规定选择材料，确保材料符合标准要求。⑤严格的管理。管理包括三方：业主、监督者和施工方。业主应该对项目进行整体规划。合同中包括质量管理和人员管理的规定。应该定期组织工地会议，邀请设计、业主、监理、施工单位四方参与，提高项目工程质量，加大对现场的进度、成本和安全的监控和管理力度，并制定严格的奖励和惩罚措施。⑥合适的季节。预防性维护工作应尽量避开雨季。雨水在预防性维护时可能会导致沥青路面出现剥落等问题，应该确保在施工和维护阶段没有下雨天气，以保障施工的实际效果。5.2.3改变道路养护考核方式较低的社会运输成本和较低的交通事故发生频率是高速运营管理部门的重要评价指标，使得高速运营管理部门可以加大对预防性养护的投入，特别是一些国企运营管理的高速公路，比较看重承担社会责任和服务人民出行。但是目前部分高速公路的道路管理养护单位并未开展预防性养护工作，特别是部分民营企业经营管理的高速管理部门，更看重的是收费带来的经济效益，如果路况允许，就不想在预防性维护上多投入资金，仅仅想维持目前的现状，没有进一步提高通行水平的意愿。如果改变考核模式，当地政府部门在对高速公路的管理评价指标中加入降低运输成本、减少事故、提高服务品质等指标，将对高速管理运营单位的维修计划和方案设计产生积极的影响。高速管理运营部门考虑道路的长远发展和社会效益，及时实施预防性养护工程，提高道路预防性养护工作的开展力度。5.2.4采用信息化工具辅助预养决策系统的主要功能是制定预防性养护维修策略，因此系统的设计也围绕着此功能展开。而针对不同路面状况的沥青路面制定养护维修策略时，首先了解道路的基本信息和损坏评价等内容，然后系统调用内部模型、专家知识等进行分析计算，得出最后结果。鉴于以上分析结果，采用了图5-1所示的框架图来表达系统的基本框架。图5-1沥青路面预防性养护决策信息化系统总体设计框架图6结论本文对YZ高速公路沥青路面技术状况和实时路况的数据收集、调查和分析为基础，确定高速公路运营管理沥青路面技术状况的变化情况，以及沥青路面预防性养护实施的效果，并针对实际情况设计科学合理的养护措施。首先介绍了介绍了沥青路面的各项预防性养护措施的特点及如何选择；其次详细介绍了预防性养护时机的选择方法，并在路面状况指数强度、车辙、平整度、破损达到什么指标就开始实施预防性养护进行了详细说明。在沥青路面预防性养护过程中，在合适的时机采取预防性措施，这不仅可以降低未来的修复养护成本，还可以提高路面技术状况，增加了路面使用寿命，对于高速公路运营管理单位来说实际上是降低了成本，增长了经济效益，对于社会来说保证了人们获得了优良的高速公路服务水平和快捷、安全的出行，促进了当地的经济发展。参考文献[1]李山.高速公路沥青路面使用性能预测及养护决策优化研究[D].重庆交通大学,2019.[2]朱欢.长益高速公路沥青路面养护维修决策方法研究[D].长沙理工大学,2018.[3]WeiC,TigheS.Developmentofpreventivemaintenancedecisiontreesbasedoncost-effectivenessanalysis:anOntariocasestudy[J].Transportationresearchrecord,2004,1866(1):9-19.[4]KangM,KimM,LeeJH.Analysisofrigidpavementdistressesoninterstatehighwayusingdecisiontreealgorithms[J].KSCEJournalofCivilEngineering,2010,14(2):123-130.[5]ZimmermanKA.PAVEMENTMANAGEMENTMETHODOLOGIESTOSELECTPROJECTSANDRECOMMENDPRESERVATIONTREATMENTS[J].NCHRPSynthesisofHighwayPractice,1995.[6]FarhanJ,FwaTF.Pavementmaintenanceprioritizationusinganalytichierarchyprocess[J].TransportationResearchRecord,2009,20