公路養(yǎng)護設計新理念

1、公路養(yǎng)護設計新理念經(jīng)過近20年的迅猛發(fā)展，我國公路基礎設施建設取得了舉 世矚目的成就，全國公路總里程已經(jīng)超過370萬公里，高速 公路超過6萬公里，四通八達的公路網(wǎng)絡，已經(jīng)成為我國經(jīng) 濟和社會發(fā)展的重要保障。發(fā)達國家的公路發(fā)展歷程充分證 明，隨著公路建設逐漸步出高峰期，之后必然會迎來大規(guī)模 的公路養(yǎng)護時代，而且公路養(yǎng)護是長期、持續(xù)和無止境的。 以我國高速公路發(fā)展為例（如圖1所示），1988年開始修（二）工程化驗證及示范公路養(yǎng)護設計新技術(shù)的工程化驗證及示范有以下幾種 途徑和方式：交通運輸部“和諧暢通路”創(chuàng)建活動試點工作（山 東、河北、浙江、江蘇、北京）；培育和申報國家級公路養(yǎng)護工程研究中心，建設包

2、 括公路養(yǎng)護設計技術(shù)在內(nèi)的大型研發(fā)驗證平臺和產(chǎn)業(yè)化示 范基地；在實體養(yǎng)護工程中應用（河北石太高速、山西大新 高速、深高速等）。結(jié)語交通運輸部公路科學研究院公路養(yǎng)護管理研究中心對 于公路養(yǎng)護設計新理念及新技術(shù)的研究雖然已經(jīng)取得一些 階段性的成果，但仍需更準確地把握我國公路養(yǎng)護設計現(xiàn)狀 和需求，更深入地了解國外先進的養(yǎng)護設計技術(shù)，更科學地 構(gòu)建路面大中修養(yǎng)護設計理論方法。實現(xiàn)既能完全滿足現(xiàn)有 的技術(shù)需求，又能提升公路養(yǎng)護設計的理論水平，引導我國 公路養(yǎng)護設計技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。建第一條高速公路，1998年為拉動內(nèi)需加快發(fā)展步伐， 2006年達到建設高峰，計劃2020年完成建設任務（8.5萬 公里國高

3、網(wǎng)），高速公路建設將經(jīng)歷近30年的發(fā)展周期。 與此同時，高速公路養(yǎng)護從無到有，養(yǎng)護需求及養(yǎng)護規(guī)模迅 速擴大，按照平均510年的大中修養(yǎng)護周期測算，到“十 一五”末期，我國高速公路的養(yǎng)護速度將超過建設速度；到 2020年，高速公路大中修養(yǎng)護的總體規(guī)模將達到8000公里/ 年，并長期維持在這一水平之上，初步形成一個巨大的公路 養(yǎng)護市場。毋庸置疑，我國公路發(fā)展的重點正快速由大規(guī)模 建設向大規(guī)模養(yǎng)護轉(zhuǎn)型，公路養(yǎng)護正成為我國公路發(fā)展的新 主題。為此，交通運輸部提出了 “建設是發(fā)展，養(yǎng)護管理也 是發(fā)展，而且是可持續(xù)發(fā)展”的科學發(fā)展觀，確立了公路養(yǎng) 護是國家公路網(wǎng)安全、暢通的重要保障的戰(zhàn)略地位。技術(shù)需求及存

4、在問題巨大的養(yǎng)護需求給公路養(yǎng)護管理工作帶來了前所未有 的壓力。與公路建設相比，我國公路養(yǎng)護是一個薄弱環(huán)節(jié)， 技術(shù)能力和保障能力嚴重不足，成為制約公路養(yǎng)護發(fā)展的瓶 頸。到目前為止，公路養(yǎng)護還遠沒有形成完整、有效的技術(shù) 支撐體系，需要通過系統(tǒng)的科學研究和技術(shù)創(chuàng)新予以解決。（一）公路養(yǎng)護技術(shù)需求根據(jù)我國公路養(yǎng)護管理現(xiàn)狀，在充分調(diào)研的基礎上，確 定如下四個方面為現(xiàn)階段公路養(yǎng)護管理領域亟需解決的重大技術(shù)問題：快速、準確、可靠的路網(wǎng)技術(shù)狀況監(jiān)測技術(shù)；科學的公路養(yǎng)護分析決策技術(shù)；先進的公路損壞原因診斷與養(yǎng)護設計技術(shù)；節(jié)能、環(huán)保型的公路養(yǎng)護材料及工藝。上述四方面關(guān)鍵技術(shù)貫穿了公路養(yǎng)護管理的全過程。本 文將結(jié)合

5、我們正在開展的西部項目研究工作，重點針對公路 養(yǎng)護設計技術(shù)進行闡述。（二）養(yǎng)護設計實踐中存在的問題與發(fā)達國家相比，我國路面損壞速度普遍過快，路面大 中修養(yǎng)護周期普遍過短，路面平均使用壽命僅為國外的35 50%。究其主要原因，在公路養(yǎng)護設計中存在以下幾方面突 出問題：技術(shù)層面（1）我國缺少獨立的瀝青路面大中修養(yǎng)護設計技術(shù)和 規(guī)范，現(xiàn)行路面大中修養(yǎng)護設計是借用公路瀝青路面設計 規(guī)范（JTG D50-2006）的方法。（2）在路面養(yǎng)護設計中，針對大修工程主要有以下三 種常規(guī)做法：采用原結(jié)構(gòu)修復；采用經(jīng)驗型典型結(jié)構(gòu)；按照 現(xiàn)行設計規(guī)范進行補強設計。針對中修工程，則主要依賴經(jīng) 驗，對于路面損壞機理缺乏深

6、入全面的認識，對養(yǎng)護方案的 選擇缺乏針對性。（3）在路面大修養(yǎng)護設計中，過于倚重力學設計方法， 選擇的力學指標（路面回彈彎沉）不夠科學，考慮的主要受 力方式相對于目前復雜的荷載狀況而言可能過于簡單。（4）設計的養(yǎng)護方案中，路面結(jié)構(gòu)形式單一（半剛性 基層+瀝青面層），對于結(jié)構(gòu)層次的合理匹配、路面排水性 能、路基狀況、路面的綜合使用性能（路面破損、平整度、 車轍、抗滑等）缺乏全面考慮和定量研究。（5）對路面大中修各種候選養(yǎng)護方案的經(jīng)濟性缺乏定 量的考慮，沒有引入科學的經(jīng)濟評價方法。管理層面（1）養(yǎng)護工程采用兩階段設計：方案設計（初步設計， 立項階段用于控制資金和規(guī)模）；施工圖設計（詳細設計， 可用

7、于工程實施）。在實際工作中，往往以施工圖設計為主 導，方案設計沒有得到應有的重視，有的與檢評業(yè)務結(jié)合， 有的與施工圖設計打包。（2）設計單位采用的養(yǎng)護設計方法大同小異，無法突 破現(xiàn)有規(guī)范的局限性，有的甚至無設計可言，僅僅是業(yè)主思 想的簡單實現(xiàn)。鑒于上述狀況，在公路養(yǎng)護設計實踐中，亟需建立一整 套從設計目標到設計方案，再到使用效果評估的“路面大中 修養(yǎng)護設計和評價綜合體系”。通過路面大中修養(yǎng)護設計成 套技術(shù)的應用，延長路面大中修養(yǎng)護周期，減少頻繁養(yǎng)護對 公路運營的干擾，提升公路養(yǎng)護管理在公眾心目中的形象。養(yǎng)護設計新理念科學的公路養(yǎng)護分析流程可以劃分為路網(wǎng)級和項目級 兩個層次，每個層次包含的主要工

8、作內(nèi)容及相關(guān)輔助技術(shù)如圖2所示。網(wǎng)級養(yǎng)護分析的主要目的是通過實施路網(wǎng)技術(shù)狀 況檢測，確定整體養(yǎng)護需求和項目建議，并據(jù)此制定科學合 理的養(yǎng)護計劃和養(yǎng)護規(guī)劃。而項目級養(yǎng)護分析則是針對擬實 施養(yǎng)護工程的具體路段，通過詳細檢測和科學分析，診斷路 而病害成因，確定養(yǎng)護性質(zhì)和養(yǎng)護單元，通過路面使用性能 及全壽命周期費用分析，提出具有針對性的養(yǎng)護設計方案（一組候選方案），并最終完成施工圖設計。養(yǎng)護設計新理念的提出主要是針對上述第二階段（項目 級）工作，其中包含以下兩個核心要素：（一）在養(yǎng)護設計中對路面使用性能進行全過程控制判 別路面質(zhì)量優(yōu)劣的終極標準是路面的使用性能（路面損壞狀 況、路面平整度、路面車轍、路

9、面抗滑性能、路面結(jié)構(gòu)性能 等），按照使用性能分析和設計路面結(jié)構(gòu)及路面材料已經(jīng)形 成一種必然趨勢。（二）在養(yǎng)護設計中對養(yǎng)護方案的經(jīng)濟性進行科學評價根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟條件，借助科學的分析方法一一壽命周期 費用分析方法進行方案比選和經(jīng)濟分析。綜上所述，基于使用性能和全壽命周期費用分析的路面 大中修養(yǎng)護設計方法，是從“結(jié)構(gòu)、材料、荷載、環(huán)境、經(jīng) 濟”幾方面綜合考慮，力求達到結(jié)構(gòu)設計與材料設計的統(tǒng)一、力學性能與使用性能的統(tǒng)一，技術(shù)指標與經(jīng)濟指標的統(tǒng)一。以經(jīng)濟指標作為優(yōu)化條件，通過壽命周期費用分析方法，來 選擇技術(shù)可行（既滿足力學要求又能滿足使用性能要求）， 同時最經(jīng)濟合理的路面大中修養(yǎng)護方案（養(yǎng)護時機、養(yǎng)護措

10、 施）。關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀關(guān)鍵技術(shù)“瀝青路面大中修養(yǎng)護設計技術(shù)研究”需要解決如下四 項關(guān)鍵技術(shù)問題：路況連續(xù)檢測與路面長期使用性能數(shù)據(jù)庫研究通過實施長期和規(guī)模化的路面使用性能檢測（包括路面 損壞、路面平整度和路面車轍等指標），建立基于GIS的路 而長期性能數(shù)據(jù)庫。檢測路網(wǎng)規(guī)模不小于2.5萬公里，檢測 里程不小于8萬公里，觀測時間35年。路面長期使用性能 數(shù)據(jù)庫是項目后續(xù)研究的基礎。路面使用性能衰變規(guī)律研究基于已經(jīng)建立的路面長期使用性能數(shù)據(jù)庫，總結(jié)分析各 種路面使用性能指標的典型衰變模式，結(jié)合國內(nèi)外已有研究成果，提出定量描述路面使用性能衰變規(guī)律的模型及參數(shù)， 并結(jié)合不同地區(qū)路況數(shù)據(jù)進行標定。路面大

11、中修養(yǎng)護周期規(guī)律跟蹤研究調(diào)查、跟蹤現(xiàn)有技術(shù)條件下，各種路面結(jié)構(gòu)在不同自然 氣候條件、交通量以及不同養(yǎng)護措施等因素影響下的路面大 中修養(yǎng)護周期分布規(guī)律。依據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，評價典型路面結(jié)構(gòu) 及養(yǎng)護工程措施對路面使用性能的影響，提出延長路面大中 修養(yǎng)護周期的建議。路面大中修養(yǎng)護設計方法研究引進全壽命周期費用分析的概念，構(gòu)建包含路面損壞、 路面平整度、路面車轍、路面抗滑和路面結(jié)構(gòu)強度等多項指 標在內(nèi)的路面大中修養(yǎng)護設計方法和設計成套技術(shù)。(一)研究進展及階段成果在路面長期使用性能數(shù)據(jù)庫研究方面：在試點省市建立了路網(wǎng)長期性能數(shù)據(jù)檢測、管理、 維護和分析的先進技術(shù)手段和工作機制；建立了大型路面長期使用性能數(shù)據(jù)庫(LTPP DataInfo)。在路面使用性能衰變規(guī)律研究方面：開發(fā)了大規(guī)模時間序列數(shù)據(jù)分析工具；預測模型的模型結(jié)構(gòu)，建模與標定方法；掌握了不同路面結(jié)構(gòu)、不同交通量、不同階段的路 面性能衰變速率。在路面大中修養(yǎng)護周期規(guī)律跟蹤研究方面：已經(jīng)完成了山東、浙江、河北、北京等省市的路面 大中修養(yǎng)護周期調(diào)查工作，取得了近3000組調(diào)查數(shù)據(jù)；通過對10個省市近8萬公里檢測和歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng) 計，初步掌握了瀝青路面的大中修養(yǎng)護周期。在路面大中修養(yǎng)護設計方法研究方面：提出了路面養(yǎng)護設計詳細數(shù)據(jù)調(diào)查方法及指南，確 定了路況指標量化方法、評價方法；研究了基于路面內(nèi)部缺陷檢