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四川省瀝青路面管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

   2005-11-06 網(wǎng)友推薦 鄧碧鳳 7950

  隨著四川省高等級(jí)公路建設(shè)的迅速發(fā)展,傳統(tǒng)的路面養(yǎng)護(hù)管理已不適于高等級(jí)公路路面。1989年四川省與世界銀行簽訂新建成渝高速公路貸款協(xié)議。世界銀行要求在修建成渝公路的同時(shí),初步建成四川省的路面管理系統(tǒng)。1991年至1992年,四川省通過世界銀行引進(jìn)了英國(guó)、美國(guó)、加拿大、巴西等國(guó)的路面管理技術(shù),結(jié)合省情開始研究路面管理系統(tǒng)。1992年至1995年,又在學(xué)習(xí)交通部“干線公路瀝青路面管理系統(tǒng)(CPMS)”的基礎(chǔ)上,初步建成四川省瀝青路面管理系統(tǒng),連續(xù)三年在大件公路管理處,成都、樂山、內(nèi)江、雅安、涼山、攀枝花、綿陽(yáng)、遂寧、廣元、德陽(yáng)、甘孜、瀘
州、阿壩等單位和市、地、州應(yīng)用。??

1 四川省瀝青路面管理系統(tǒng)概況??

  四川省瀝青路面管理系統(tǒng)采取項(xiàng)目級(jí)和路網(wǎng)級(jí)有機(jī)結(jié)合,決策分析模型以項(xiàng)目決策系統(tǒng)為主,重點(diǎn)放在年度養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的制定和分析。同時(shí)根據(jù)相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行中、長(zhǎng)期路面養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的分析(路網(wǎng)級(jí)),以便因應(yīng)路況變化的可能趨勢(shì)考慮未來(lái)的養(yǎng)護(hù)策略。?
1.1 系統(tǒng)的組成?
1.1.1 編碼管理
  對(duì)所轄路網(wǎng)內(nèi)與路面管理有關(guān)的相對(duì)穩(wěn)定數(shù)據(jù)進(jìn)行建庫(kù)編碼管理。四川省瀝青路面系統(tǒng)有9類編碼,即路線編碼、政區(qū)編碼、管養(yǎng)單位界編碼、區(qū)間編碼、路段編碼、面層結(jié)構(gòu)編碼、連接層結(jié)構(gòu)編碼、基層結(jié)構(gòu)編碼、底層結(jié)構(gòu)編碼。為使國(guó)、省公路里程樁成為每條公路定位的準(zhǔn)繩,將全省路網(wǎng)劃分為:路線、區(qū)間、路段。區(qū)間的劃分:以交通量突變處,縣界、地區(qū)界、管養(yǎng)單位界為劃分點(diǎn)。路段的劃分一般是等長(zhǎng)度,除特殊情況外,以1km為一路段。路面的各種評(píng)價(jià)指標(biāo)均以路段為基本單位。
?1.1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理
  系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)庫(kù)包括交通量數(shù)據(jù)庫(kù)、路面病害數(shù)據(jù)庫(kù)、平整度數(shù)據(jù)庫(kù)、路面彎沉數(shù)據(jù)庫(kù)、路面抗滑數(shù)據(jù)庫(kù)、路面處治歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、宏觀數(shù)據(jù)庫(kù)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。?
  交通量數(shù)據(jù)為區(qū)間交通量,以交通量觀測(cè)站觀測(cè)的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。對(duì)于個(gè)別沒有交通觀測(cè)的區(qū)間,則采用現(xiàn)場(chǎng)抽樣調(diào)查和確定交叉口分流系數(shù),計(jì)算區(qū)間交通量。?
  路面病害、平整度、彎沉、抗滑數(shù)據(jù)均為現(xiàn)場(chǎng)采集的原始數(shù)據(jù)。路面病害數(shù)據(jù)通過路面病害數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)入系統(tǒng)路面病害庫(kù)。?
  綜合數(shù)據(jù)是將系統(tǒng)處理或計(jì)算后的數(shù)據(jù),按《柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范》通過計(jì)算機(jī)算出。?
1.1.3 數(shù)據(jù)采集
  (1)路面質(zhì)量數(shù)據(jù)采集可用一般或自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備,見表1。?

表1?

采件指標(biāo)

一般檢測(cè)設(shè)備

自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備

路面損壞(病害)

直 尺
病害數(shù)據(jù)采集儀

路面攝像車

平整度

三 米 直 尺

車載式顛簸累計(jì)儀,加拿大PT-300測(cè)量車

強(qiáng)度(彎沉)

貝克曼梁彎沉儀

自動(dòng)彎沉儀、加拿大Dynaflect測(cè)量車

抗滑

擺式磨擦系數(shù)測(cè)定儀

橫向力系數(shù)儀

  (2)系統(tǒng)建立初期對(duì)所管轄路網(wǎng)進(jìn)行一次完整的路況數(shù)據(jù)采集,以后再定期重復(fù)進(jìn)行,見表2 ?

表2?

采件指標(biāo)

采集時(shí)限

采集季節(jié)

路面損壞(病害)

1年

4~6月 mso-bidi-font-family:"Arial Unicode MS"'>

平整度

1~2年

9~10月

強(qiáng)度(彎沉)

1~2年

9~10月

抗滑

2年

春、秋季節(jié)

1.2 系統(tǒng)模型的建立
  建立系統(tǒng)模型包括路面破損評(píng)價(jià)模型、路面行駛質(zhì)量評(píng)價(jià)模型、路面強(qiáng)度(結(jié)構(gòu))評(píng)價(jià)模型、路面安全性能評(píng)價(jià)模型、路面狀況綜合評(píng)價(jià)模型、預(yù)測(cè)模型、決策模型等。?
1.2.1 路面破損評(píng)價(jià)模型
  采用路面綜合破損率(DR)和路面狀況指數(shù)(PCI)作為路面破損評(píng)價(jià)指標(biāo)。路面破損率為路面發(fā)生的各種破損加權(quán)折算的嚴(yán)重破損百分率。?

DR=AD÷AO?

  其中:

  AD:為評(píng)價(jià)路段的綜合破損面積(m2)。?
  AO:該路段總面積(m2)。?
  Dij:為第i類損壞,第j類嚴(yán)重程度的實(shí)際破損面積。?
  Kij:為第i類損壞,第j類嚴(yán)重程度的換算系數(shù),可在表3查得。?
  路面破損換算系數(shù)

表3?

類 型

龜 裂

網(wǎng) 裂

縱 裂

橫 裂

坑 槽

換算系數(shù)

輕 中 重
0.6 0.8 1.0

輕 重
0.2 0.4

輕 重
0.4 0.6

輕 重
0.20.4

輕 重
0.8 1.0

類 型

沉 陷

車 撤

波 浪

擁 包


松 散

泛油修補(bǔ)

換算系數(shù)

輕 重
0.4 1.0

輕 重
0.4 1.0

輕 重
0.4 0.8

輕 重0.40.8

輕 重0.20.4

0.1

  路況指數(shù)(PCI),與破損率(DR)關(guān)系為:

1.2.2 路面強(qiáng)度(結(jié)構(gòu))評(píng)價(jià)模型
  采用路面強(qiáng)度(結(jié)構(gòu))評(píng)價(jià)模型強(qiáng)度系數(shù)(SI),由下式確定:?

SI=Lr÷Lc?

  Lr——路面在當(dāng)前交通量下的容許彎沉,按《柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算。?
  Le——路面的實(shí)際彎沉。?
1.2.3 路面行駛質(zhì)量評(píng)價(jià)模型(RQI)?
  平整度是衡量路面行駛質(zhì)量的重要指標(biāo),采用檢測(cè)設(shè)備測(cè)定的值都需換算為國(guó)際平整度(IRI)。推薦的平整度關(guān)系模型為?

RQI=11.5-0.75×IRI

  其中:IRI是采用顛簸累積儀測(cè)定值換算。?
1.2.4 路面安全性能評(píng)價(jià)模型(SR)
  路面抗滑能力是安全性能評(píng)價(jià)的主要指標(biāo),用SR表示,以摩擦系數(shù)或橫向力系數(shù)代表路面抗滑性能。?
1.2.5 路面狀況綜合評(píng)價(jià)模型(PQI)?
  路面狀況綜合評(píng)價(jià)模型(PQI)為路面質(zhì)量指數(shù),關(guān)系式為:?

PQI=0.3PCI+0.3RQI+0.3SI+0.1SR?

1.2.6 路面質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)?

路面質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)涉及PCI、RQI、SI、SR、PQI,結(jié)合四川省過去瀝青路面質(zhì)量等級(jí)的劃分特點(diǎn),提出分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),列于表4。?

表4?

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
評(píng)價(jià)等級(jí)

SI

PCI

RQI

SR

PQI

優(yōu)

≥1.00

≥85

≥8.5

≥0.5


≥85

0.8~1.0

70~85

7.0~8.5

0.4~0.5

70~85

0.6~0.8

55~70

5.5~7.0

0.3~0.4

55~70

<0.6

40~55

4.0~5.5

0.2~08

40~55

 

≤40

≤4.0

≤0.2

≤40

1.2.7 預(yù)測(cè)模型
  預(yù)測(cè)是決策的前提,是制定中長(zhǎng)期路面養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的基礎(chǔ)。四川省瀝青路面管理系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型包括網(wǎng)級(jí)預(yù)測(cè)和項(xiàng)目級(jí)預(yù)測(cè)。?
  (1)網(wǎng)級(jí)預(yù)測(cè)?
  網(wǎng)級(jí)預(yù)測(cè)模型包括RQI和PCI預(yù)測(cè)模型,采用回歸分析,按不同交通量以路面使用時(shí)間為自變量建立S曲線模型。表5列出不同路面使用周期及其相應(yīng)的PCI、RQI初始值。

表5

路面類型編碼

路摸類型

使譽(yù)周期

PCI初始值

RQI初始值

1


表處

5

84

8.9

2

上拌下貫

6

89

8.8

3

瀝青混凝土

10

96

9.6

4

表處+補(bǔ)強(qiáng)

6

88

9.3

5

上拌下貫+補(bǔ)強(qiáng)

8

94

9.4

6

瀝青混凝土+補(bǔ)強(qiáng)

11

98

9.9

  (2)項(xiàng)目級(jí)預(yù)測(cè)?
  項(xiàng)目級(jí)預(yù)測(cè)是對(duì)路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI進(jìn)行預(yù)測(cè),選用S曲線模型。不同路面使用周期及其相應(yīng)的RQI初始值見表6。?

表6?

路面類型編碼

路面類型

style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:宋體'>使用周期

RQI初始值

B

稀漿封層

4年

8.0

C

表處

5年

8.0

D

上拌下貫

8年

8.5

E

瀝青混凝土

8年

9.0

F

表處+補(bǔ)強(qiáng)

10年

9.0

G

上拌下貫+補(bǔ)強(qiáng)

12年

9.5

H

瀝青混凝土+補(bǔ)強(qiáng)

12年

9.9

1.2.8 決策模型
  決策模型包括網(wǎng)級(jí)決策模型和項(xiàng)目級(jí)決策模型:?
  (1)網(wǎng)級(jí)決策模型?
  網(wǎng)級(jí)決策模型是對(duì)整個(gè)或部份路網(wǎng)的宏觀決策模型,據(jù)以制定公路養(yǎng)護(hù)政策,分析路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)需求,制定投資優(yōu)化方案。模型主要考慮的因素有道路等級(jí),交通量、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、路況指數(shù)PCI、強(qiáng)度指數(shù)SI。?
  不同交通量有不同的預(yù)測(cè)模型。在決策過程中,系統(tǒng)將各預(yù)測(cè)年度的RQI、PCI預(yù)測(cè)值與處治標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,確定是否需要處治。然后再考慮強(qiáng)度SI,決定采用何種處治措施。表7、表8分別列出處治標(biāo)準(zhǔn)及處治措施決策樹。

護(hù)計(jì)劃管理處治標(biāo)準(zhǔn)     表7?


項(xiàng)目

一、二級(jí)路標(biāo)準(zhǔn)

三、四級(jí)路標(biāo)準(zhǔn)

RQI

7.0

6.0

PCI

70.0

60.0

SI

0.8

0.6

  (2)項(xiàng)目級(jí)決策?
  項(xiàng)目級(jí)決策模型是將路況各評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)之后,按路面結(jié)構(gòu)、交通量、強(qiáng)度系數(shù),路況指數(shù)和路面行駛質(zhì)量指數(shù)依次建立的決策模型。結(jié)合四川瀝青路面現(xiàn)狀,適于四川瀝青路面處治的決策模型如表9。決策模型的處治措施編碼,見表10。處治措施得出后,利用系統(tǒng)的優(yōu)先排序模型PI=ΣOPi×Fi對(duì)處治路段優(yōu)先排序。優(yōu)先排序模型如表11。

網(wǎng)級(jí)決策樹      表8

一二級(jí)路

三四級(jí)路

RQI

PCI

SI≥0.6

SI<0.6

RQI

PCI

SI≥0.6

SI<0.6

≥7.0

≥70

0

0

≥6.0

≥60

0

0

70~50

1,7,0

4,7,0

60~40

1,7,0

7,0

<50

1,7

4,7

<40

7,1

7,4

7.0~5.5

≥70

0

0

6.0~4.5

≥60

0,1

0,4

70~50

1,3,0

4,0

60~40

7,1

7,4

<50

3

4,6

<40

1,2

4,5

5.5~4.0

≥70

1,3

4,0

4.5~3.0

≥60

0,1

0,4

70~50

3,1

4,6

60~40

1,2

4,5

<50

3

6

<40

1,2

4,5

<4.0

≥70

1,3

4,6

<3.0

≥60

1,2

4,5

70~50

3,1

6,4

60~40

2,1

4,5

<50

3

6

<40

2

6

處治措施編碼     表10?

處治措施

項(xiàng)目級(jí)處治編碼

網(wǎng)級(jí)處治編碼

處 治 措 施

項(xiàng)目級(jí)處治編碼

網(wǎng)級(jí)處治編碼

日常養(yǎng)護(hù)

A

0

瀝青混凝土

E

3

稀漿封層

B

7

表處+補(bǔ)強(qiáng)

F

4

表處 lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family: 宋體'>

C

1

上拌下貫+補(bǔ)強(qiáng)

G

5

上拌下貫

D

2

瀝青混凝土+補(bǔ)強(qiáng)

H

6

優(yōu)先排序模型取值表     表11

Fi

道路等級(jí)

SI

PCI

RQI

AADT

100

一:100

<0.4

 

 

>10000

90~100

二:100

0.4~0.6

0~30

0~3


8000~10000

80~90

三:90

0.6~0.7

30~50

3~4

6000~8000

60~80

四:80

0.7~0.8

50~70

4~6

4000~6000

40~60

 

0.8~0.9

70~80

6~8

2000~4000

20~40

 

0.9~1.0

80~90

8~9

1000~2000

20

 

>1.0

>90

>9

<1000

OPi

0.1

lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family: 宋體'>0.2

0.3

0.3

0.10

  模型    PI=∑OPi×Pi

   注:AADT——年平均日交通量;OPi——各排序指標(biāo)的權(quán)值;Fi——權(quán)重系數(shù)。

決策模型?     表9?

技術(shù)等級(jí):一、二級(jí)

SI分類

1,2

PCI分類

1,2

3

4,5

RQI分類

1,2

3

4,5

1,2

3

4,5

1,2

3

4,5

處治措施

重交通

A

A,C

C,E

A

A,C

E

B

lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family: 宋體'>C,E

E

中交通

A

A,C

D

A

A,C

E

B

C,E

E

輕交通

A

A

C

A

A

E

B

C

E

SI分類

3,4

PCI分類

1,2

3

4,5

RQI分類

1,2

3

4,5

1,2

lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family: 宋體'>3

4,5

1,2

3

4,5

處治措施

重交通

A

A,E

F

A

A,F(xiàn)

H

B

F

H

中交通

A

A

F

A

A,F(xiàn)

F

B

F

H

輕交通

A

A

F

A

A,F(xiàn)

lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family: 宋體'>F

B

F

H

技術(shù)等級(jí):三、四級(jí)

SI分類

1,2,3

CI類

 

 

4,5

 

2

 

5

2

 

45

1,2

3

4,5

處治措施

重交通

A

A

A,C

A

A,B

C

B

B,C

C

中交通

lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family: 宋體'>A

A

A

A

A

C

B

B,C

C

輕交通

A

A

A

A

A

C

B

B,C

C

SI分類

4

PCI分類

1,2

3

4,5

 

12

3

4,5

1,2

3

4,5

1,2

lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family: 宋體'>3

4,5

處治措施

重交通

A

A

E

A

A

E

B

C,B

F

中交通

A

A

E

A

A

E

B

B

F

輕交通

A

A

E

A

A

E

B

B

lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family: 宋體'>F

2 系統(tǒng)試運(yùn)行結(jié)果分析??

2.1 對(duì)現(xiàn)有路面狀況評(píng)價(jià)
  系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有路面狀況評(píng)價(jià)主要依據(jù)路況指數(shù)(病害)、路面行駛質(zhì)量指數(shù)(平整度)、路面強(qiáng)度系數(shù)(彎沉)、抗滑系數(shù)四大指標(biāo)。自1992年在全省試點(diǎn)以來(lái),曾對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析、評(píng)價(jià),提出試點(diǎn)路段養(yǎng)護(hù)計(jì)劃建議方案。1994年試點(diǎn)路段數(shù)據(jù)結(jié)果為:?
  (1)路況指標(biāo)(PCI)
  評(píng)定里程3640km,其中:優(yōu)等路791km,占21.7%;良等路1327km,占36.5%;中等路824km,占22.6%;次等路429km,占13.5%;差等路206km,占5.7。%?
  (2)路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)?
  評(píng)定里程3466km,其中:優(yōu)等路69.2km,占2.0%;良等路309.2km,占8.9%;中等路597km,占17.2%;次等路1500km,占44.5%;差等路949.6km,占27.4%。?
  (3)強(qiáng)度系數(shù)(SI)?
  評(píng)定里程3586km,其中:優(yōu)等路354.3km,占9.9%;良等路362.3km,占1.1%;中等路649.3km,占18.1%;差等路2220km,占61.9%。?
2.2 對(duì)試點(diǎn)路段結(jié)果分析
  各地區(qū)試點(diǎn)路段瀝青路面狀況匯總于表12。?

表12?

地區(qū)

各指標(biāo)平均值

地區(qū)

各指標(biāo)平均值

PQI

PIC

RQI

SI

SR

 

PIC

RQI

SI

SR

內(nèi)江

63.3

72.1

5.7

0.5

未測(cè)量

style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:7.5pt;font-family:宋體'>廣元

62.6

78.8

4.2

0.65

……

大件路

82.3

76.0

8.7

5.49

0.36

涼山

56.7

60.6

4.6

0.56

……

攀枝花

66.0

71.8

4.5

0.93

未測(cè)量

德陽(yáng)

59.1

lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:7.5pt;font-family:宋體'>74.6

4.8

0.31

……

雅安

59.2

63.2

5.7

0.35

……

樂山

60.3

65.7

4.7

0.64

……

綿陽(yáng)

63.9

82.8

4.2

0.64

……

甘孜

55.6

49.7

4.3

lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:7.5pt;font-family:宋體'>0.75

……

成都

63.2

73.9

5.6

0.5

……

瀘州

58.5

69.1

3.9

0.62

……

遂寧

61.6

83.3

4.6

0.32

 

省平均

61.04

70.01

4.85

0.57

 

  從表12數(shù)字表明:試點(diǎn)路段瀝青路面綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)(PQI=61)達(dá)到中級(jí),瀝青路面養(yǎng)護(hù)指標(biāo)(PCI=70)達(dá)到良級(jí),路面小修和養(yǎng)護(hù)基本符合部頒標(biāo)準(zhǔn)要求。然而,路面強(qiáng)度指標(biāo)(SI=0.57)和路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI=4.85)均不如人意,71%的路面平整度不好,61%的路面強(qiáng)度極差,合格率較低,主要原因是:?

  路面現(xiàn)時(shí)強(qiáng)度(彎沉)與現(xiàn)有交通量所需的強(qiáng)度差距太大。如按現(xiàn)有交通量計(jì)算,路面基層應(yīng)予補(bǔ)強(qiáng),路面面層所需瀝青混凝土厚度應(yīng)在4cm以上,而現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)卻是手?jǐn)[片石+2cm瀝青表處。據(jù)對(duì)13個(gè)地區(qū)路面彎沉數(shù)據(jù)分析,盡管有一些路段近兩年才進(jìn)行了大中修,但路面強(qiáng)度仍不合格,原因是受每公里造價(jià)限制,未按《柔性路面規(guī)范》設(shè)計(jì)要求實(shí)施,也有些路面破損嚴(yán)重,但路面基層強(qiáng)度好,只需少量投資中修罩面即可處治;但是往往重視不夠,以致路面基層嚴(yán)重破壞,社會(huì)反響很大后,才投入高于罩面幾倍的經(jīng)費(fèi)整治。?
  因此,要使四川現(xiàn)有瀝青路面良性循環(huán),一方面需投入大量資金進(jìn)行路面大修,另一方面還應(yīng)加強(qiáng)路面養(yǎng)護(hù)管理。?
  四川省瀝青路面管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用,已取得實(shí)際應(yīng)用成果。可以預(yù)期,四川省瀝青路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用,必將對(duì)全省路面的養(yǎng)護(hù)管理現(xiàn)代化、科學(xué)化起著積極的推動(dòng)作用。

 
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