沥青路面预养护技术.

沥青路面预防性养护技术同济大学黄琴龙研究背景.社会背景公路（万公里）020406080100120140160180200196519701975198019851990199520002005公路里程增长迅速沥青路面占有铺面公路的41.8%沥青路面的比例逐年增长研究背景.社会背景162.5亿人365亿人124.5亿吨199亿吨20052020公路客运量公路货运量高质量的公路网络安全、通畅、和谐、宜人研究背景.技术背景•传统被动养护方式–不能缓解养护任务加重的压力–不能适应路面交通荷载重型化–不能缩小养护资金投入与需求的差距–对降低交通干扰和满足用户要求的贡献不足•预防性养护技术预养护技术理念.理念路面预防性养护是指在不增加路面结构承载力的前提下，对结构完好的路面或附属设施有计划地采取某种具有费用效益的措施，以达到保养路面系统、延缓损坏、保持或改进路面功能状况的目的——AASHTO在恰当的时间对合适的路面采取正确的措施预养护技术理念.理念最佳时间路面状况使用时间/交通量预养护触发点中修触发点原路面预养护技术理念.理念5101520失效差次中良优下降40％75％的寿命下降40％12％的寿命为获得与预养护同样的路况需要4美元维修费预养护需要花费1美元预养护技术理念.实施当前路面状况合适的路面预养护对策选择最佳预养护时间正确的措施恰当的时间预养护路况标准实施预养护预养护技术理念.实施制定计划纲要确定养护需求制定养护措施选择指南建立效果反馈机制形成分析程序预养护路况标准.评价指标•判断指标–路面状况指数（PCI）•检验指标–路面强度系数（SSI）–行驶质量指数（RQI）预养护路况标准.宏观标准路况指标预养护标准高速、一级其余等级PCI80~9575~90SSI0.83~9.990.66~9.99RQI8.50~10.07.00~10.0预养护路况标.微观标准•轻微或中等程度的横向裂缝、纵向裂缝•细小裂缝•深度小于25mm的车辙•轻微的表面不平整•各种程度的泛油、老化、松散•轻微或中等程度的抗滑不足•路面轻微渗水养护工作的分类•美国AASHTO、FHWA路面养护分类预防性养护（PreventiveMaintenance）日常养护（RoutineMaintenance）反应性（修正性）养护（Reactive/CorrectiveMaintenance）•美国路面保养基金会（TheFoundationforPavementPreservation）养护分类预养护、恢复性养护和紧急养护养护工作的分类•我国的养护工作分类：《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ073.2—2001）–日常巡视与检查；–小修保养；–中修工程；–大修工程；–改建工程；–专项养护工程路面预养护计划•制定计划纲要、制定进度安排•确定养护需求•制订养护措施选择指南•形成分析程序•效果反馈机制预养护措施•灌缝（CrackSealing）•雾状封层(FogSeals)•碎石封层（ChipSeal）•砂封层（Sand/FlushSeal）•稀浆封层(SlurrySeals)•复合封层（CapeSeal）•微表处(Microsurfacing)预养护措施单层碎石封层多层碎石封层预养护措施砂封层复合封层稀浆封层工艺示意微表处工艺预养护措施•现场热再生(HotIn-PlaceRecycling)•薄热拌沥青混凝土加铺层（ThinHot-MixACOverlay）•超薄抗滑层（UltrathinFrictionCourse）•刷入封层（ScrubSeal）热翻松工艺示意重铺处理工艺重拌和处理工艺示意预养护措施的单位成本和使用寿命处置类型单位费用us/m2期望寿命（年）雾状封层0.24~0.301~2稀浆封层0.84~1.143~5微表处1.50~2.44~7碎石封层单层0.96~1.324~7多层0.84~1.149~10砂封层0.60~1.502~5现场热再生热翻松0.9~1.613~5重铺1.50~2.408~12重拌和2.40~3.908~12薄HMA加铺密级配HMA28~34/t7~10OGFC39~40/t8~12预养护对策选择.措施•稀浆封层（SlurrySeal）•微表处（Microsurfacing）•碎石封层（ChipSeal）•复合封层（CapeSeal）•超薄热拌沥青混凝土加铺层（THMO）•灌缝或封缝（CrackFillingorSealing）•雾状封层（FogSeal）•沥青再生剂（Rejuvenators）技术特征：工艺、性能、适用条件经济特征使用寿命、单位费用预养护对策选择.原则技术上满足要求性能上符合工程特点经济上比较节约预养护对策选择.方法•预养护对策库建立–决策矩阵法•预养护措施费用效益分析–当量年度费用分析法•预养护措施项目级分析–综合评判法预养护对策选择.对策库建立•影响因素–路面损坏状况因素•主导损坏类型•损坏程度–公路等级因素•高等级公路（高速、一级）•普通公路–交通量因素•小交通量（AADT≤1000）•中交通量（1000＜AADT≤5000）•重交通量（AADT＞5000）预养护对策选择.对策库建立•上海市沥青路面预养护对策库项目参数预养护措施（1）（2）（3）（4）AADT1000●●●●1000~5000●●●●5000●公路等级高等级●普通等级●●●●路面主导损坏类型及程度裂缝类细小裂缝－●●纵向裂缝轻●●●●中●重预养护对策选择.费用效益分析•考虑因素–预养护措施的使用寿命–预养护措施的单位费用•预养护措施费用效益分析–等效年度费用法（EAC）–计算公式EAC单位成本等效年度费用（）＝期望寿命预养护对策选择.项目级分析•第一步：确定预养护对策选择影响因素•第二步：确定每个影响因素的权重系数Wij•第三步：确定各待选措施的特征属性值Cij•第四步：计算每项措施的综合评判系数k•第五步：以k值最高为标准选择最合适措施项目级措施选择的步骤nijijj=1k=CW预养护对策选择.项目级分析•可获得的材料•施工质量•耐久性•交通干扰•行驶舒适性•抗滑性•噪音•美观项目措施选择的影响因素预养护对策选择.项目级分析影响因素高等级公路权重系数普通公路权重系数推荐范围代表值推荐范围代表值可获得的材料5~151010~2015施工质量15~252015~2520耐久性10~20155~1510交通干扰10~20155~1510行驶舒适性10~201510~2015抗滑性10~201510~2015噪音0~1055~1510美观0~1050~105合计－100－100影响因素的权重系数预养护对策选择.项目级分析影响因素稀浆封层微表处碎石封层可获得的材料3~53~52~4施工质量3~53~51~3耐久性1~33~52~4交通干扰3~54~51~2行驶舒适性2~43~52~4抗滑性3~54~54~5噪音3~52~41~2美观3~53~53~5措施的影响因素属性值最佳预养护时间的确定•最佳预养护时间的确定方法•最佳预养护时间的确定步骤•路面预养护费用效益分析•上海市最佳预养护时间的确定最佳预养护时间确定.方法•路面状况触发法20406080100E.改建D.大（中）修C.反应性养护B.预养护A.日常养护PCI最佳预养护时间确定.方法•费用效益分析法使用时间总费用养护与维修年度费用恢复同样性能的费用最佳养护与维修时间最佳预养护时间确定.步骤路面状况预养护路况标准预养护对策选择预养护时间范围最合适的预养护措施选择预养护时间方案选择效益分析指标计算各时间方案的预养护效益计算各时间方案的EUAC计算各时间方案的效益费用比最佳预养护时间最佳预养护时间确定.比选方案•预养护时间范围的确定–确定指标：PCI–确定标准：PCI的预养护标准•预养护时间方案的选择方法–时间间隔法•第1、2、3、4年–用户自定义法•第1、2.5、4年最佳预养护时间确定.费用效益分析•预养护效益的表征方法–路面性能曲线下的面积，即效益面积y（PCI）0Xy0（PCI）y=EQPCI0(x)A0(PCI)X0路面使用时间（年）最佳预养护时间确定.费用效益分析•预养护效益的分析指标–选择原则•可量化、可随时间跟踪•能够反映预养护措施的最大特点•在应用预养护措施前后发生改变–与预养护措施有关•表面加铺类措施：PCI、RQI、BPN•填补类和表面活性剂类措施：PCI最佳预养护时间确定.费用效益分析常规养护的效益（单指标）y(PCI)0Xy0(PCI)y=EQPCI0(x)A0(PCI)X0路面使用时间（年）最佳预养护时间确定.费用效益分析预养护的效益（单指标）y0(PCI)y=EQPCIj(x)XejX0XsjAj(PCI)y=EQPCI0(x)路面使用时间（年）0Xy(PCI)最佳预养护时间确定.费用效益分析常规养护的效益（多指标）A0(PCI)0y(PCI)Xy0(PCI)y=EQPCI0(x)X1A0(RQI)y(RQI)0Xy0(RQI)y=EQRQI0(x)X2A0(BPN)y(BPN)0Xy0(BPN)y=EQBPN0(x)X3(X0)X0X0X1X2X3最佳预养护时间确定.费用效益分析预养护的效益（多指标）0Xy0(BPN)y=EQBPN0(x)y=EQBPNj(x)Xej3X3XsjAj(BPN)y(BPN)Xej1X0Xsj0Xy0(PCI)y=EQPCI0(x)y=EQPCIj(x)Aj(PCI)y(PCI)Xej0Xy0(RQI)y=EQRQI0(x)y=EQRQIj(x)Xej2X2XsjAj(PCI)y(RQI)XejXej1Xej2Xej3最佳预养护时间确定.费用效益分析•预养护效益指数–PreventiveBenefitIndex，简称PBI•单指标•多指标预养护效益指数jjPBI=A(PCI)jjjj123PBI=SB(PCI)+SB(RQI)+SB(BPN)0jjPCIPCIASBPCIA最佳预养护时间确定.费用效益分析•预养护费用的表征方法–等效平均年度费用法–计算指标：EUAC•预养护费用的计算项目–日常养护费–预养护措施费–路面中修费最佳预养护时间确定.费用效益分析预养护费用计算模型0t1t2t3=Xsjt4t5=Xej中（大）修费预养护措施费日常养护费EUACj最佳预养护时间确定.费用效益分析•评判指标–效益费用比，简称BCR•计算公式：•判定标准：BCR最大最佳预养护时间的确定jjjPBIBCR=EUAC最佳预养护时间确定.上海市的分析•针对11级公路分别选择一条代表性公路•常规养护和预养护的路况模型–公路设施管理系统中的现有数据–中修时间和路面状况的假定–预养护后路面性能的假定01baxPPIPPIe最佳预养护时间确定.上海市的分析公路等级各预养护措施的最佳预养护时间（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）高速公路22222222一级甲等33333333一级乙等33333333二级甲等44444444二级乙等33333333二级丙等33333333三级甲等44444444三级乙等33333333三级丙等33333333三级丁等44444444四级44444444叶新支路.稀浆封层稀浆封层施工现场叶新支路.稀浆封层施工后3个月施工后9个月上海外环线.微表处微表处刚施工后的路面对比上海外环线.微表处施工前路面上海外环线.微表处微表处施工半年后的路面外观沪宁高速.沥再生沥再生的施工现场沪宁高速.沥再生施工前路面浦星公路.同步碎石同步碎石封层施工现场浦星公路.同步碎石施工前路面施工后10天