高速公路路面养护需求分析方法探索与实践

养护质量养护需求分析是公路养护决策的关键技术之一，也是养护方案咨询的重要内容。目前，养护需求分析研究大多集中在路网级决策中，针对单条路的养护需求分析研究很少并且缺少科学合理的方法。本文依托京沪高速公路养护工程，探索与实践一种养护需求分析方法，该方法对科学养护决策，保障路面长期使用性能具有重要的意义。

项目概况

京沪高速河北段(以下简称“京沪高速”)始建于1998年，2000年12月正式通车。本文挑选某一路段作为研究对象，路段全长30.251公里，为双向四车道高速公路。

2015年检测单位对京沪高速全线行车道上下行方向进行了检测，检测指标有路面损坏状况、平整度、车辙、抗滑性能、路面结构强度。依据《公路技术状况评定标准》(JTG—2007)对检测结果进行评价分析。

由评价结果可以看出，全线技术状况指标评价均为优等，并且各指标优良路率均达到90%以上，京沪高速营运至今路况维持在较好水平。

路面养护需求分析

路面性能预测

路面长期使用性能是养护需求分析的关键影响因素。随着使用时间或累计轴载作用次数的增加，路面将产生不同程度的损坏，其使用性能也将不断恶化。当损坏发展到一定程度时，就需要采取某种养护措施以恢复或提高其使用性能。对管理部门或决策者而言，为了在时间和空间上合理分配有限的养护资金和可用资源，使公路维持良好的技术状况和服务水平，不仅需要掌握其当前的技术状况，还必须预先估计新建路面或者路面采用各种养护措施后，其使用性能可能发生的变化规律。

另外，由于数据检测时间与养护工程实施存在时间差，势必造成路况数据的进一步衰减。因此，在设定养护决策标准时，应充分考虑路况衰减的因素，利用长期性能预测模型确定合理的养护标准。

本文采用经典的GM(1，1)模型对未来年度的使用性能进行预测，出于模型精度和实际需求的考虑，预测年限设定为2年。通过京沪高速2012年至2015年的路况连续观测数据库，建立京沪高速的性能衰减模型并对模型参数进行标定。GM(1，1)模型的基本建模过程参考相关文献。

通过分析可知，预测模型的关键是对发展系数a和灰色作用量b标定，经过标定后最终确定衰变模型如下:

设定养护标准

养护决策标准是对路面技术状况作出的一种技术限定，是控制路线中长期养护规模以及路面整体使用性能的一项核心参数。养护标准设置的高低，会直接影响到路面的养护需求，同时也会间接地影响到用户费用。

利用养护标准可以筛选养护路段，通过对筛选路段养护工程的实施提高路面养护质量和服务水平:预测年度的PQI、PCI和ＲQI均指标达到“十三五养护规划”92分以上的养护目标的要求。京沪高速养护标准的确定综合考虑了其养护目标、路况水平、养护投资、交通状况、修建年代等因素;另外考虑检测与养护之间存在时间差造成的路况衰减和养护工程安排情况。利用该流程图最终确定路段的养护标准。

判断养护类型

根据养护标准可以筛选出需要养护的路段，而各养护路段的养护类型(日常养护、预防性养护、中修、大修)需要采用科学的方法进行划分。目前养护类型主要是根据路况指标确定，可采用决策树和决策矩阵法，本文采用决策树法进行各养护路段的判定，决策树.

确定养护路段

在利用养护标准对京沪高速2017年的路况预测值进行筛选并判断养护类型后，考虑到按照养护标准严格筛选的结果在空间上很难保证其连续性。因此，本文针对养护需求原始分析结果进行了优化合并，以便于养护工程的施工，然后结合各路段的养护历史确定最终的养护路段，经分析具有养护需求的路段里程为:日常养护46.204km，预防性养护14.298km。

评价养护质量

针对确定的养护路段，分析拟定的养护路段实施相应的养护工程后，项目路段能达到的养护质量和服务水平。在确定项目路段的养护质量时，主要基于如下两项基本原则:

(1)对于拟养护路段，当其实施养护工程后，养护质量应该满足设计和工程验收的标准;(2)对于仅需采取日常养护措施的路段，其路面使用性能按照路面长期性能预测模型反映的规律正常衰变。路段按照拟定的养护路段实施养护工程后。

2017年路况水平(预测值)是指若养护路段不采取任何大中修和预防性养护措施，仅进行日常养护的情况下，路况的衰减结果。由养护质量分析结果可知，在实施养护工程后，路段的路况水平得到了恢复且PQI、PCI和ＲQI均达到了92分以上的目标。

结论

本文结合具体的养护工程，探索与实践一种养护需求分析方法。首先对京沪高速进行科学的路况检测与各项技术状况指标评价，为之后科学进行养护决策奠定了基础。根据京沪高速检测数据的特点，运用GM(1，1)模型预测路面使用性能。按照确定原则和时间差综合确定养护标准，利用决策树模型确定已筛选养护路段的养护类型，优化合并养护路段，最后对预测年度养护路段的养护质量进行了评价。

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