怎样判断预防性养护的最佳时机

本文摘编自中国公路学会养护与管理分会《养护与管理》

　　“预防性养护最佳时间是6年”

　　王选仓（ 长安大学公路学院教授）

　　咱们国家的公路，特别是高速公路已经差不多7万公里，前一阶段是以建为主，到了现在，可以说已经达了一个建养并重的时期，这近7万公路的高速公路，目前已经有三分之一进入到养护、大修期。近几年，全国各地高速公路的大修、养护比较频繁。这次会议有很多公路养护的决策者来参加，既有方向性，又有实用性。

　　刚才，不少专家提到，目前公路养护还是处于经验型，以眼观的路况作为确定养护时机的方法，这种方法就是我们以前经常说到的：公路养护是一种纠错型、治病型的养护。随着社会发展进入到了小康水平，公众对公路服务水平要求的提高，公路养护不一定达到设计、使用指标的下限才去进行处理，所以，预防性养护提到了日程。预防性养护最关键的一个问题，就是养护的最佳时机。

　　有关养护方面的研究，我们觉得目前最缺的应该是养护新技术的质量标准。所以我从研究现状、预防性养护全寿命周期费用模型、全寿命周期分析方法和计算实例这四个方面做一个汇报。路面养护可分为预防性养护和纠正性养护两种。预防性养护就是从全寿命周期费用这个角度确定一个全寿命周期费用最低的这样一个最佳点。目前，这个最佳点的确定方法应该是比较多的，涉及到路况的检验评定、时机的确定、行驶质量指数和破坏指数法、基于时间或路况的方法、费用效益评估法、排序法、生命周期费用评估法、决策树/决策矩阵和基于老化的方法，以及基于数据包若分析的预防性养护时机和对策的方法，以及生命周期费用评估方法。预防性养护的核心思想就是成本效益的最大化。作为全寿命周期的分析方法，首先，是全寿命周期费用模型的建立，也就是说，从理论上要有一套评价建设费用(设计费、初建费)、用户费用、社会费用的计算模型。建设费用这部分，包含设计费、初建费、日常养护费、预防性养护工程费、大中修费用和路面残值这六个方面；用户的费用包含车辆运营费、延误费和行程时间费；

　　社会费用包括事故费、噪音、空气污染、折现及可靠性费用。这是我们建立的有关新建公路养护和全寿命周期费用分析的一个框图。从有关分析的数据，相关模型的建立，初步方案的选定，根据全寿命周期方法来确定最佳的养护周期。这是根据年日常养护费和路况指数相互量之间建立起的分析模型。

　　用户模型是我们国家有关道路养护、道路评价的一个弱项。世界银行先后在这方面做了一些研究，国内自上世纪80年代后90年代初期开始，也做了一些相关的实验，建立了一些模型，我们现在用的模型是在国内研究的基础上，结合90年代我们承担交通部几个课题如：《沥青路面可靠性研究》、《水泥路面可靠性研究》和《路基可靠性的研究》等修订的用户模型。

　　路面残值模型，这是建立在路面状况评价标准，根据弯沉系数结构强度、路况指数、行驶质量指数建立的评价标准和各自的权重系数。

　　路面使用性能预测，应该说国内研究的这方面比较多，但是预测比较准的方法还是比较缺乏的。全寿命周期费用分析的影响因素，首要的，不同的分析期可以得到不同的最佳时间。这里，我们分别采取10年、20年两种模型。不同的贴现率得到的结果也不相同。这里的贴现率采用的4%至15%，这个可以采用国家统计部门公布的有关贴现率的数据。

　　作为全寿命周期方法，可以根据现值法、年度等额费用法、收益率法、效益—费用比法等来进行评定。根据河北道路的实际数据：

　　河北某公路自1 9 9 8 年建成以来，经过几年的运营，客货流量增加，该路面出现了网裂、龟裂、坑槽等病害情况，于2004年进行了罩面。为使路保持在较好水平下，建议对其采用稀浆封层进行预防性养护。

　　以2004年为分析周期，路况和交通量调查数据如表1：

　　交通量年平均增长率为10%，交通组成见表2。

　　依据预测的路况和交通量，根据当地经验，采用1厘米稀浆封层进行预防性养护，根据路况衰变规律制定其养护时机为第4年，第5年和第6年时（从2004年起），并以不采用预防性养护措施为对比方案。

　　采用10年的分析期限和8%的贴现率。根据当地经验和定额计算，1厘米国产稀浆封层的成本为27.51元。

　　根据不同的养护方案，考虑不同的时间，根据前面的计算模型分析计算下来，可以得到最佳的养护时机。根据这个例子，采用稀浆封层，预防性养护最佳时间应该是6年，这和当地的工程实践应该是比较吻合的。

　　现在全国大部分省，路面的使用寿命基本都是6至7年，和我们用上述模型计算下来的结果基本吻合。

　　“针对现状的评估更重要”

　　沈忠仁（四川省交通运输厅公路局总工程师 高工）

　　王教授比较系统地讲了预防性养护最佳时机的问题，做了很深入的研究，根据分析模型计算出结果，这也是大家很感兴趣的。我想先谈一下我个人的感受，刚才王教授这个模型是对路面进行预防性养护时机的预测，但是我要补充的是，路在这6年期间的变化很大，这期间在正常情况下，有些是可预测的，但像一些突发性的自然灾害，比如：雪灾、地震等不可预测的情况发生，那么这个模型就可能会出现一定的偏差。我们原来的概念是，一段路经过了几年后，路面出现损坏，我们就现状进行评价，它现在是否该做预防性养护，如果该做，该采取怎么样的方法、技术手段，是什么时间做，根据这些情况预算出来的预算指标，投入与产出效果如何。

　　所以，我的观点是，针对现状进行分析、决策，什么时间做、怎么做，更为重要些。我们更注重在实践中对当时道路的评价，当第一年把路修好的时候，我不一定去评价，但是当路面出现问题的时候，我们就要思考、评价，作为管理部门就要决策是否需要养护了，这样是不是会更加值得我们深入地探讨一下。

　　“规律性评价不适用所有”

　　王选仓（长安大学公路学院 教授）

　　沈总提出的问题非常具有实际意义，实际上，现状的预防性养护要掌握的时机是不在出现较大范围、较大程度的裂缝、坑槽、车辙等这些破坏，在道路建成后，就该对每种病害指标有个预测，像年检，其实就是对道路的一个“体检”过程。陕西省每年都会对道路，特别是高速公路做检查，检查后，在变化曲线上，将要达到规定的破坏点，也就是理论上说的拐点，这个时候就要对病害进行处理。个别特殊情况，比如施工异常或者是出现自然灾害的时候，就不太好用这种规律性的评价方法。

　　“不能超越发展阶段”

　　祖熙宇（辽宁省交通厅公路管理局副局长 高工）

　　由于我们的养护工作所处的形势，重建轻养的局面仍然存在，所以要做到预防性养护还是比较困难。这个概念是从国外引进来的，国外的公路发展已经达到了一定的程度，路已经非常稳定，没有什么大规模的建设了，所以使用预防性养护的环境很好，都是按照正常的规律增长的。而我们国家目前还没有进入到这样一个良性的阶段。过去是重建轻养，以建为主，现在是建养并重，但我个人认为还是偏重建设；今后如果能够达到以养为主的阶段，我们才能够真正具备做好预防性养护的时机和条件。但我们不能等到那个时候才去做这个工作，现在我们着手开始研究是很必要的，到时候把我们现在的研究成果运用到工作当中，就可以水到渠成。

　　此外，建设标准低、工程质量差、超限超载现象的大量存在限制了预防性养护的推广。尤其是普通道路的建设，刚才几位也都提到了，有很多问题不能得到根本解决，像半刚性基层反射裂缝、路面结构以及路面采用的材料的各种模量值配比，还有现在提出的由于半刚性基层模量值过高造成上面层剪应力过大、面层压实度等等问题如果不能得到很好地解决，那就谈不上预防性养护问题，因为整个的基础条件就已经出现问题了。还有一些如使用环境、气候条件、车辆超载等等，这些条件导致道路严重损坏，预防性养护也就无从谈起。

　　作为预防性养护来讲，最佳时机、最佳方案，如何评定这种全过程的研究还不够深入、系统，这就需要我们从养护管理角度对路面的检测、评价、决策、设计、施工以及施工后的评估这样全过程地进行研究。

　　“说矫正性养护更合适”

　　曾赟（公路养护与管理专家委员会委员 研究员）

　　我觉得王教授全寿命分析的这个例子很好，但是我希望大家千万不要以为微表处在6年的时候做是最好的时机，这个例子中的时间只是基于这条路这样的交通量以及原来的路况决定的一个数据，总体来说，我不太赞成6年以后再去做，因为这时的路面可能已经出现了很多问题了。其次，我有个建议，希望在分析全寿命的时候纳入更多不同的措施和施工方案。

　　第三就是期望值，也就是我希望我的路况在什么样的状态下，这种期望值不一样，所采取的措施也就不同，什么样的措施得到什么样的结果。这里我是同意倪教授的观点，微表处一定有他的适用性，在前些年， 为什么微表处会发展得这么快，尤其是在高速公路方面，我认为最关键的是我们的高速公路刚修好没几年，表面的沥青混合料出现了比较大的问题，比如说孔隙率过大，渗水很厉害，带来的相应问题就是水损坏严重，坑槽太多。这样的情况下，我们就使用微表处的方法先把坑槽盖上以防水。在这样的状况下使用，我个人不认为它属于预防性养护的概念。应该是一种矫正性养护或者纠正性养护。

　　前一段我们修的路大部分属于半刚性、基层的沥青路面，沥青层的厚度普遍偏薄，带来的最大的问题就是路面产生了很多很明显的半刚性裂缝，这个时候谈不上预防性养护的问题，这又回到我们的标准或者说规范的问题上了。半刚性基层的弯沉、P C R等系数指标都非常好，但是路况就是不好。问题就出在我们路面本身的结构上面，所以我觉得在我们的养护方案选取的时候，该针对不同的路面和病害特征来选取合适的养护方法。在前些年，尤其是5年前建成的路，大部分是反射裂缝带来的问题，数量远远高于路面表面的问题，而预防性养护一般都是解决表面功能问题的，所以我建议，在这种情况下使用预防性养护要有针对性。