沥青路面预养护.ppt

沥青路面预防性养护技术同济大学同济大学 黄琴龙黄琴龙研究背景.社会背景公路（万公里）公路（万公里）公路（万公里）公路（万公里）020406080100120140160180200196519701975198019851990199520002005公路里程增长迅速公路里程增长迅速公路里程增长迅速公路里程增长迅速沥青路面占有铺面公路的沥青路面占有铺面公路的沥青路面占有铺面公路的沥青路面占有铺面公路的41.8%41.8%沥青路面的比例逐年增长沥青路面的比例逐年增长沥青路面的比例逐年增长沥青路面的比例逐年增长研究背景.社会背景162.5162.5亿人亿人亿人亿人365365亿人亿人亿人亿人124.5124.5亿吨亿吨亿吨亿吨199199亿吨亿吨亿吨亿吨2005200520202020公路客运量公路客运量公路货运量公路货运量高质量的公路网络高质量的公路网络安全、通畅、和谐、宜人安全、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在恰当的时间在恰当的时间对合适的路面对合适的路面采取正确的措施采取正确的措施预养护技术理念.理念最最佳佳时时间间路路路路面面面面状状状状况况况况使用时间使用时间使用时间使用时间/交通量交通量交通量交通量预养护触发点预养护触发点中修触发点中修触发点原路面原路面预养护技术理念.理念5 5 5 5101010101515151520202020失效失效失效失效差差差差次次次次中中中中良良良良优优优优下降下降下降下降4040404075757575的寿命的寿命的寿命的寿命下下下下降降降降4 4 4 40 0 0 012121212的寿命的寿命的寿命的寿命为获得与预养护同样的为获得与预养护同样的为获得与预养护同样的为获得与预养护同样的路况需要路况需要路况需要路况需要4 4 4 4美元维修费美元维修费美元维修费美元维修费预养护需要花费预养护需要花费预养护需要花费预养护需要花费1 1 1 1美元美元美元美元预养护技术理念.实施预养护技术理念.实施预养护路况标准.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PCI80957590SSI0.839.990.669.99RQI8.5010.07.0010.0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养护工作的分类 美国AASHTO、FHWA路面养护分类 预防性养护（Preventive Maintenance）日常养护（Routine Maintenance）反应性（修正性）养护（Reactive/Corrective Maintenance）美国路面保养基金会（The Foundation for Pavement Preservation）养护分类 预养护、恢复性养护和紧急养护 养护工作的分类养护工作的分类 我国的养护工作分类：公路沥青路面养护技术规范（JTJ 073.22001）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 预养护措施预养护措施 灌缝（Crack Sealing）雾状封层(Fog Seals)碎石封层（Chip Seal）砂封层（Sand/Flush Seal）稀浆封层(Slurry Seals)复合封层（Cape Seal）微表处(Microsurfacing)预养护措施预养护措施单层碎石封层 多层碎石封层 预养护措施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 预养护措施预养护措施 现场热再生(Hot In-Place Recycling)薄热拌沥青混凝土加铺层（Thin Hot-Mix AC Overlay）超薄抗滑层（Ultrathin Friction Course）刷入封层（Scrub Seal）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 0.240.30 12 稀浆封层 0.841.14 35 微表处 1.502.4 47 碎石封层 单层 0.961.32 47 多层 0.841.14 910 砂封层 0.601.5025 现场热再生 热翻松 0.91.61 35 重铺 1.502.40 812 重拌和 2.403.90 812 薄HMA加铺 密级配HMA 2834/t 710 OGFC 3940/t 812 预养护对策选择.措施稀浆封层（Slurry Seal）微表处（Microsurfacing）碎石封层（Chip Seal）复合封层（Cape Seal）超薄热拌沥青混凝土加铺层（THMO）灌缝或封缝（Crack Filling or Sealing）雾状封层（Fog Seal）沥青再生剂（Rejuvenators）技术特征：技术特征：工艺、性能、适用条件工艺、性能、适用条件 经济特征经济特征 使用寿命、单位费用使用寿命、单位费用预养护对策选择.原则技术上技术上满足要求满足要求性能上性能上符合工程特点符合工程特点经济上经济上比较节约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（AADT1000）中交通量（1000AADT5000）重交通量（AADT5000）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）AADT5000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项目级措施选择的步骤项目级措施选择的步骤项目级措施选择的步骤预养护对策选择.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项目措施选择的影响因素项目措施选择的影响因素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51510102015施工质量152520152520耐久性10201551510交通干扰10201551510行驶舒适性102015102015抗滑性102015102015噪音010551510美观01050105合计100100影响因素的权重系数影响因素的权重系数影响因素的权重系数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353524施工质量353513耐久性133524交通干扰354512行驶舒适性243524抗滑性354545噪音352412美观353535措施的影响因素属性值措施的影响因素属性值措施的影响因素属性值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.E.E.E.改建改建改建改建D.D.D.D.大（中）修大（中）修大（中）修大（中）修C.C.C.C.反应性养护反应性养护反应性养护反应性养护B.B.B.B.预养护预养护预养护预养护A.A.A.A.日常养护日常养护日常养护日常养护P PC CI I最佳预养护时间确定.方法费用效益分析法使用时间使用时间使用时间使用时间总总总总费费费费用用用用养护与维修年度费用养护与维修年度费用养护与维修年度费用养护与维修年度费用恢复同样性能的费用恢复同样性能的费用恢复同样性能的费用恢复同样性能的费用最佳养护与维修时间最佳养护与维修时间最佳养护与维修时间最佳养护与维修时间最佳预养护时间确定.步骤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）0Xy y0 0（PCIPCI）y=EQPCIy=EQPCI0 0(x)(x)A A0 0(PCI)(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）常规养护的效益（单指标）常规养护的效益（单指标）常规养护的效益（单指标）y(PCIy(PCI)0X Xy y0 0(PCI)(PCI)y=EQPCIy=EQPCI0 0(x)(x)A A0 0(PCI)(PCI)X X0 0路面使用时间（年）路面使用时间（年）路面使用时间（年）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）预养护的效益（单指标）预养护的效益（单指标）预养护的效益（单指标）y y0 0(PCIPCI)y=y=EQPCIEQPCIj j(x(x)X XejejX X0 0X Xsj sjA Aj j(PCI(PCI)y=EQPCIy=EQPCI0 0(x)(x)路面使用时间（年）路面使用时间（年）路面使用时间（年）路面使用时间（年）0X Xy(PCIy(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）常规养护的效益（多指标）常规养护的效益（多指标）常规养护的效益（多指标）A A0 0(PCI)(PCI)0y(PCIy(PCI)X Xy y0 0(PCI)(PCI)y=EQPCIy=EQPCI0 0(x)(x)X X1 1A A0 0(RQI)(RQI)y(RQIy(RQI)0X Xy y0 0(RQI)(RQI)y=EQRQIy=EQRQI0 0(x)(x)X X2 2A A0 0(BPN)(BPN)y(BPNy(BPN)0X Xy y0 0(BPN)(BPN)y=EQBPNy=EQBPN0 0(x)(x)X X3 3(X(X0 0)X X0 0X X0 0X X1 1XX2 2XX3 3最佳预养护时间确定.费用效益分析预养护的效益（多指标）预养护的效益（多指标）预养护的效益（多指标）预养护的效益（多指标）0X Xy y0 0(BPNBPN )y=EQBPNy=EQBPN0 0(x)(x)y=y=EQBPNEQBPNj j(x(x)X Xej3ej3X X3 3X Xsj sjA Aj j(BPN(BPN)y(BPNy(BPN)X Xej1ej1X X0 0X Xsj sj0X Xy y0 0(PCIPCI )y=EQPCIy=EQPCI0 0(x)(x)y=y=EQPCIEQPCIj j(x(x)A Aj j(PCI(PCI)y(PCIy(PCI)X Xej ej0X Xy y0 0(RQIRQI )y=EQRQIy=EQRQI0 0(x)(x)y=y=EQRQIEQRQIj j(x(x)X Xej2ej2X X2 2X Xsj sjA Aj j(PCI(PCI)y(RQIy(RQI)X Xej ejX Xej1ej1XXej2ej2XXej3ej3最佳预养护时间确定.费用效益分析预养护效益指数Preventive Benefit Index，简称PBI单指标多指标预养护效益指数预养护效益指数预养护效益指数预养护效益指数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预养护费用计算模型预养护费用计算模型预养护费用计算模型0t1t2t3=Xsjt4t5=Xej中（大）修费中（大）修费中（大）修费中（大）修费预养护措施费预养护措施费预养护措施费预养护措施费日常养护费日常养护费日常养护费日常养护费EUACEUACj j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最佳预养护时间的确定最佳预养护时间的确定最佳预养护时间的确定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