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农村公路沥青路面预防性养护技术的选择与经济性分析

来源:国家规划重点课题数据中心 发布时间:2024-09-27 浏览次数:

一、研究背景与意义

农村公路是农村关键基础设施,对农村经济发展、社会稳定意义重大,能降成本、提附加值、促产业多元、方便出行、推进城乡一体化,灾害时还能保障安全。众多路面类型中,沥青路面应用广泛,但受交通流量、车辆载重及自然环境影响,会出现裂缝等病害,影响行车安全、降低使用寿命,维修成本也会增加。传统“事后维修”成本高、影响大。预防性养护技术可在路面状况好或病害初期采取措施,具有成本低、效益高、对交通影响小等优势。对农村公路而言,推广该技术可节省资金、保障畅通、降低隐患,意义重大。

二、国内外研究现状

(一)国外研究现状

国外在沥青路面预防性养护技术上起步早,理论、标准成熟且应用广泛。美国20世纪80年代推广该理念,建起完善路面管理系统,能实时监测评估并制定计划,FHWA发布指南手册,还广泛应用多种技术,不断研发新材料、设备。欧洲成果显著,德国注重研究创新,开发新型材料工艺,建立严格标准规范;英国强调系统综合,建立完善体系实现全寿命周期管理,技术应用广泛。日本独具特色,注重早期检测预防,开发先进检测设备,及时采取措施,还通过培训宣传,提高养护人员对预防性养护的认知和重视程度。

(二)国内研究现状

国内在沥青路面预防性养护技术方面的研究起步相对较晚,但近年来随着我国公路建设的快速发展和对公路养护重视程度的不断提高,预防性养护技术的研究和应用也取得了长足进步。20世纪90年代以来,我国开始引入预防性养护理念,并逐步开展相关研究和实践。目前,国内在预防性养护技术方面已经取得了一定的成果,如开发了适合我国国情的预防性养护材料和技术,建立了相应的技术标准和规范。然而,与国外相比,我国在预防性养护技术的理论研究、技术应用和养护管理水平等方面仍存在一定差距。

三、预防性养护的目的及意义

预防性养护即在公路路面结构良好或是路面病害发生初期进行养护,防止公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目的。

公路的预防性养护是个系统工程,需通过对路况调查、分析与评价,提出有效的对策,制定科学的养护计划,把握正确的时机,适时进行预防性养护,以保证公路始终保持良好的技术状况。对于农村公路而言,预防性养护能有效应对农村公路建设初期资金不充裕、设计指标较低、施工质量水平较弱等先天不足问题,以及道路建成通车后受环境、气候等因素影响和农村交通荷载日益加大的情况,保持路面的良好服务状态。

四、预防性养护措施

(一)养护时机的选择

沥青路面在其寿命周期内可分为三个阶段:一是建成投入使用开始,沥青逐渐被氧化、损耗;二是沥青路面出现微小裂缝、小坑槽或脱皮现象;三是路面出现较大面积裂缝,并贯通形成龟裂,最终出现结构问题。路面预防性养护是对公路路面采取的一种积极的养护方式,应在路面尚处于良好状态时进行。准确把握养护时机至关重要,若养护过早,会造成资源浪费;若养护过晚,病害已发展严重,预防性养护效果将大打折扣。因此,需要通过定期的路况检测和评估,结合路面的使用年限、交通流量、气候条件等因素,综合确定最佳的养护时机。

(二)具体养护技术及经济性分析

1. 就地维修技术

(1) 应用情况:沥青路面在长时间使用过程中,会受到路况、人为损坏、来往车辆碾压等多种因素影响,可能出现路面裂缝等问题。维修施工应采用就地制宜的维护方案,利用机械装备把已经发生收缩的路面进行清除,然后把乳化沥青匀称地平铺在路面上,最后进行修复路面,使修复路面的高度与原路面的高度一致。

(2) 经济性分析:就地维修技术主要针对局部路面裂缝等问题进行修复,材料和设备使用相对较少,施工成本较低。同时,该技术施工速度快,对交通的影响较小,能减少因交通管制带来的经济损失。然而,如果裂缝问题较为严重或分布范围较广,可能需要多次维修,增加总体成本。

2. 碎石封层

(1) 应用情况:碎石封层主要是处理一些较小的裂缝,避免路面上的雨水等渗入路面内部结构,进一步提升路面的抗滑性能,对路面松散、硬化等问题有一定的延缓作用。该技术不适用于较大的车流量或者速度较大的公路,对于路面有较小的裂缝、有轻微泛油、需要增大摩擦系数等问题的路面比较合适。

(2) 经济性分析:碎石封层技术材料成本相对较低,施工工艺简单,施工效率高。它能有效延长路面的使用寿命,减少后期大规模维修的频率,从而降低长期养护成本。但是,如果碎石封层施工质量不佳,可能会出现碎石脱落等情况,需要再次进行维修,增加额外成本。

3. 微表面维护技术

(1) 应用情况:微表面维护技术在日常维护中使用较多。在施工过程中,技术人员必须对路面具体情况进行分析,比如对使用性能和发生的病害进行评价分析,确定病害在路面上发生的位置。

(2) 经济性分析:微表面维护技术可以改善路面的抗滑性能、平整度和耐久性,提高路面的使用质量。该技术使用的材料和设备成本适中,施工速度快,对交通的影响较小。与传统的维修方法相比,微表面维护技术能在较长时间内保持路面的良好性能,减少维修次数,具有较好的经济性。但如果路面病害较为严重,微表面维护技术可能无法达到理想的修复效果,需要结合其他养护技术进行综合处理,增加成本。

五、研究方法与技术路线

(一)研究方法

1. 文献研究法:通过查阅国内外相关的学术文献、研究报告、技术标准等,了解沥青路面预防性养护技术的最新研究成果和发展趋势,为课题研究提供理论支持。

2. 实地调查法:对农村公路沥青路面进行实地考察,收集路面的技术状况、交通流量、气候条件等数据,分析路面病害的类型、程度和分布情况,为预防性养护技术的选择提供依据。

3. 案例分析法:选取国内外典型的农村公路沥青路面预防性养护案例进行分析,总结成功经验和失败教训,为课题研究提供实践参考。

4. 经济性分析法:建立预防性养护技术的经济性评价模型,对不同养护技术的成本和效益进行分析和比较,为养护决策提供经济依据。

(二)技术路线

1. 第一阶段:资料收集与整理

(1) 收集国内外关于农村公路沥青路面预防性养护技术的研究资料、技术标准和规范。

(2) 调查农村公路沥青路面的基本情况,包括路面结构、交通流量、气候条件等。

2. 第二阶段:路况检测与评估

(1) 采用先进的检测设备和技术,对农村公路沥青路面进行全面检测,评估路面的技术状况和病害情况。

(2) 根据检测结果,确定需要进行预防性养护的路段和病害类型。

3. 第三阶段:预防性养护技术选择

(1) 结合路况检测结果和农村公路的实际情况,分析不同预防性养护技术的适用性和优缺点。

(2) 通过经济性分析和综合比较,选择最适合农村公路沥青路面的预防性养护技术。

4. 第四阶段:养护方案设计与实施

(1) 根据选择的预防性养护技术,设计详细的养护方案,包括养护材料、设备、施工工艺等。

(2) 按照养护方案组织实施预防性养护工作,确保施工质量和安全。

5. 第五阶段:效果评估与总结

(1) 对预防性养护后的农村公路沥青路面进行效果评估,分析养护效果是否达到预期目标。

(2) 总结课题研究的成果和经验,提出改进建议和进一步研究的方向。

六、预期成果与创新点

(一)预期成果

1. 形成一套适合农村公路沥青路面的预防性养护技术选择方法和经济性评价体系,为农村公路养护部门提供科学合理的决策依据。

2. 提出针对不同病害类型和路况条件的农村公路沥青路面预防性养护技术方案,提高农村公路沥青路面的养护质量和效果。

3. 通过实际工程应用,验证预防性养护技术的有效性和经济性,为农村公路沥青路面预防性养护技术的推广应用提供实践支持。

4. 发表相关学术论文,提升课题研究的影响力和学术价值。

(二)创新点

1. 技术选择方法创新:结合农村公路的特点和实际情况,建立一套综合考虑路况、交通流量、气候条件、养护成本等因素的预防性养护技术选择模型,提高技术选择的科学性和准确性。

2. 经济性评价体系创新:构建包含全生命周期成本的预防性养护经济性评价体系,不仅考虑养护工程的直接成本,还考虑养护对路面使用寿命、交通流量、社会效益等方面的影响,为养护决策提供更全面的经济依据。

3. 综合养护技术创新:将多种预防性养护技术进行有机结合,形成一套适合农村公路沥青路面的综合养护技术方案,提高养护效果和经济效益。

七、结论

通过前期研究,本课题得出以下结论:农村公路作为农村地区的重要基础设施,其沥青路面预防性养护意义重大。合适的预防性养护技术能显著延长路面使用寿命、提升行车舒适度与安全性。

在技术选择上,需综合考虑农村公路交通量、路面损坏状况、气候条件等因素。经济性分析表明,不同技术成本效益差异明显。科学合理选择预防性养护技术,不仅能以较低成本有效延缓路面性能衰减,还能减少后期大规模维修费用。后续研究将深入探讨各类技术具体应用及经济性量化评估,为农村公路养护决策提供精准、科学的依据,助力农村公路可持续高质量发展。