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路面专项养护工程质量评价体系

作者:核心期刊目录查询发布时间:2021-03-12

  随着国民经济的迅速发展、建设技术水平的不断提高,我国公路建设已发展到全面系统化层面,各省市高速公路网已基本建成。高速公路向建设难度大的超大跨度桥梁以及长大隧道等方向发展,并已逐步深入山区以及气候环境极其恶劣的地区。根据中国国务院2004年审议通过的《国家高速公路网规划》—“7918”高速公路网,国家将建设完成总里程达8.5万km高速公路。由交通运输部发布的《2017年公路水运交通运输行业发展统计公报》获知,截至2017年底,我国公路通车里程已达477万km,高速公路总里程已达13.65万km,现居世界第一位。其中,河南省公路通车总里程已达26.7万km,河南省高速公路通车总里程超过6600km。

路面专项养护工程质量评价体系

  伴随着高速公路事业的飞速发展,“以建为主”、“建养并重”、“以养为主”已成为高速公路管养模式的过去时、进行时和将来时,我国高速公路由大建设时代逐步转向养护时期。与此同时,我国从上世纪八十年代末开始建设的大批高速公路由于运营时间过长,货车长期超载严重等原因,造成高速公路及其配套设施出现较大程度的损害及老化现象,为了保障高速公路良好的运营状态,需要进行大规模维护和路面大修工作;另一方面,随着人民物质生活水平的不断提高,人们出行增多,各地区之间的交流更加频繁,交通工具数量的迅猛递增,货物运输量的不断增多等原因导致原有公路的使用质量和服务水平已不满足社会需求,大量的公路需要进行升级、改造以及扩建,表明大规模的高速公路(专项)养护时期已经来临。

  1公路路面质量评价指标体系研究

  1.1路面质量单项评价指标

  路面质量单项评价指标包括:路面破损情况、路面行驶质量、路面结构承载力、路面抗滑性能。路面破损一般可分为两大类:结构性破损和功能性破损。道路服务水平是反映路面行驶质量(RideQualityIndex)最直观的指标,它同路面平整度、车辆的动态响应以及乘客对舒适性的要求和颠簸的接受能力有关。路面强度评价的目的是确定路面的剩余寿命,亦即在达到预定的损坏状况之前还能使用的年数或者承受的标准轴载累计作用次数,同时分析路面出现过早损坏的原因,为加铺层结构设计提供设计参数和依据。路面抗滑性能由路面的两种表面构造提供,即微观构造和宏观构造。微观构造指集料表面的纹理或粗糙度,这种微观粗糙度是路面抗滑力的基本保证。宏观构造指路面集料之间形成的宏观粗纹理。在路面湿润时,薄膜水在轮胎与路面之间起到润滑作用,降低两者之间的接触程度和摩阻力,路面宏观构造可以为排除路表积水提供通道。

  1.2路面质量综合评价指标

  路面质量评价单项指标反映了路面某一方面的路况,指标直观,有利于准确地选择与实际情况相符的对策。但单项指标不能全面地反映路面的质量,不便于对不同道路的路况作相对比较。而综合指标能弥补这一不足,可以用一个指标对不同道路的路况作相对比较,安排优先次序。所以,在采用单项指标评价的同时,也采用下述的综合指标(ComprehensiveQualityIndex)进行评价。综合指标是通过某种方式由单项指标组合而成,组合原则有代换、加法、乘法、混合法和向量法。根据不同桥面材料分沥青混凝土路面和水泥混凝土路面,沥青混凝土路面分析主要为两种计算方法:加权算术平均值法、加权几何平均值法,水泥混泥土路面分析主要是分项指标加权法。针对沥青混凝土路面,以PQI作为路面综合评价指标,数值范围为0~100,其值越大,路况越好。水泥混凝土路面综合评定指标用PSI表示,PSI≥8.5时评价标准为优,PSI<4.5为差。

  2路面专项养护工程质量控制指标标准研究

  2.1公路工程项目质量评价指标体系

  评价标准是人们在评价活动中应用于对象的价值尺度和界限,而不同的路面养护措施具有不同的特点,为保证路面专项养护工程质量评价的科学性,应确定出合理的指标评价标准。因此,针对不对的路面专项养护措施,从立项阶段、勘测设计阶段、施工阶段、竣工检测和运营服务阶段等五方面系统研究各指标的评价标准,保证路面专项养护工程质量评价的统一性和严谨性。

  2.2指标控制指标与综合评定

  在设计阶段,对于各级公路沥青路面大中修和预防性养护设计。应通过旧路调查与评价,分析诊断路面病害原因,设计优选养护方案。其中,沥青路面大中修养护工程主要是针对路面技术状况存在一定程度衰减或衰减较为严重,仅依靠局部处治难以恢复路面性能,需对现有路面结构进行大范围的结构性维修或功能性修复时,所采取的养护措施。在施工阶段,沥青路面施工必须在得到开工令后方可开工,同时施工单位在施工过程中应随时对施工质量进行自检。监理应按规定要求进行试验,并对承包商的试验结果进行认定,如实际评定质量,计算合格率。当发现有质量低劣等异常情况时,应立即追加检查。施工过程中无论是否已经返工补救,所有数据均必须如实记录,不得丢弃;沥青混合料生产过程中,必须按规定的检查项目与频度,对各种原材料进行抽样试验,其质量应符合本规范规定的技术要求。每个检查项目的平行试验次数或一次试验的试样数必须按相关试验规定执行,并以平均值评价是否合格。未列入表中的材料的检查项目和频度按材料质量要求确定;沥青拌和厂必须按下列步骤对沥青混合料生产过程进行质量控制,并按规定的项目和频度检查沥青混合料产品的质量,如实计算产品的合格率。单点检验评价方法应符合相关试验规程的试样平行试验的要求。在交竣工阶段,施工单位应将全线以1~3km作为一个评定路段,每一侧车行道按规定频度,随机选取测点,对沥青面层进行全线自检,将单个测定值与表中的质量要求或允许偏差进行比较,计算合格率,然后计算一个评定路段的平均值、极差、标准差及变异系数。施工单位应在规定时间内提交全线检测结果及施工总结报告,申请交工验收。沥青路面交工时应检查验收沥青面层的各项质量指标,包括路面的厚度、压实度、平整度、渗水系数、构造深度、摩擦系数。在运营阶段,投入运营的所有高速公路应加强高速公路养护管理工作,及时掌握高速公路养护质量和服务水平,推进高速公路路况检测和养护质量评定工作的科学化、规范化和制度化。高速公路养护质量的检测和评定,应遵守国家和行业现行有关标准的规定。

  3路面专项养护工程质量评价体系构建

  3.1模糊综合评价法确定评价指标权重

  针对路面养护工程划分的多层次性、工程质量影响因素的复杂性以及定性指标的模糊性,部分文献指出应用模糊综合评价方法对公路工程项目质量进行综合评价。应用模糊综合评价法主要是建立综合评价数学模型。从现有的研究中可以看出应用模糊综合评价方法对公路工程项目质量进行综合评价,能够科学地,客观地对工程质量作出合理的评价,在某种程度上克服简单的加权平均法的缺陷。这种方法不仅可以对分部工程,单位工程作出综合评价结论,而且可对整个工程建设项目作出综合评价结论。可以从工程质量的综合评价结论中发现工程中存在的主要质量问题。为了使公路建设项目的质量达到预期的质量等级,可采用模糊综合评价法对影响工程质量的各个指标因素进行综合分析,用以指导制定工程项目各个施工环节的质量控制目标。

  3.2建立路面养护工程质量评价体系

  评价沥青路面面层质量水平的质量评定指标在JTGF/1-2004《公路工程质量检验评定标准》中有详细规定,各分项工程质量评定指标不同,都给出上下限值范围。质量评定评价内容主要包括基本要求(包括沥青混合料矿料级配、各项指标、拌合、沥青用量、基层碾压等),实测项目(包括压实度、平整度、弯沉、抗滑系数、厚度、中线平面偏位、纵断高程、宽度、横坡),外观鉴定(表面平整、搭接、积水漏水等)三个部分。对于路面质量评价指标的选取遵循四个原则:系统性原则、目标性原则、可操作性原则、代表性、简洁性原则。评价指标的选取应充分有效的指导路面质量评价工作。《公路工程质量检验评定标准》在沥青混凝土面层实测项目中规定了厚度、平整度等指标的权值,但是对中线平面偏位、纵断高程、高程、宽度这四项指标没有规定,说明这四项指标所占地位不是很重要,所以按照指标对路面质量的影响程度最终选取压实度、厚度、弯沉、平整度、渗水系数、抗滑性六项指标作为沥青路面质量评价指标。目前国内外学者进行相关研究后针对此问题对评价指标进行了更加细致的等级划分和评定方式,付晓在其硕士论文中对沥青路面的离析现象进行了五个等级的划分,沙爱民等对沥青路面质量控制指标也进行了相应划分。长安大学朱丽丽在硕士论文中还专门针对国内沥青路面质量现状进行分析后,认为国内传统的合格、不合格的划分方法比较简单而不能明显体现出沥青路面的质量,对已成型沥青路面的压实度,厚度,平整度等指标进行了优秀、合格以及不合格的划分。长安大学李海滨也对沥青路面质量评价指标进行了等级划分及对标准值进行定量定性分析。一般来说指标的划分等级越细,对沥青路面的评价就越精确,随着路面等级的不断提高,对沥青路面质量的各指标要求也越来越高,所以将指标划分得更细能满足其要求。但是为了避免繁琐,部分指标还是没必要进行更加详细的划分。

  4基于层次分析法的模糊综合评价

  4.1工程质量评价方法与模糊综合评价

  随着社会的发展,高等级公路对于国民经济和国家建设的重要性日益显著。又由于高等级公路建设在整个路网中所占的比例增大,使得拥有良好的公路养护管理显得尤为重要。而公路养护管理的关键是高等级公路养护质量评价。因此,研究简单、准确的高等级公路养护质量评价方法意义重大。评价有多种分类方法。按对象所处的阶段,评价分成事前评价、中间评价、事后评价和跟踪评价。按评价模式,可分成传统评价模式和现代评价模式。多目标模糊综合评估的方法核心思路是根据与评估总目标相关的单因素评估结果,构成相应的评估矩阵,并利用决定各因素重要性程度的权重因子进行模糊变换,最终得到对总目标的综合模糊评估结果。此方法适用于不仅影响因素很多,而且众多影响因素间的定量关系并不能明显的界定的情况。其建立的数学模型明了易懂,利于程序化。综合评价是指按预定的目的,确定研究对象的属性(指标),并将这种属性变为客观定量的计值或主观效用的行为。综合评价是对研究对象功能的一种量化描述。各种综合评价结果还可以用来研究对象的结构,并为优化结构指明方向。综合评价方法对比见表1。

  4.2基于层次分析法的模糊综合评价及应用

  层次分析法是除机理分析和统计分析外,数学应用于研究自然与社会现象的第三种方法,是系统分析的一种工具,是美国运筹学教授Saaty于70年代初期提出来的的思维层次化、数量化,再通过数学方法为分析、决策、预报或控制提供定量的依据,并从所给决策选项中给出最优项的一种方法。层次分析法将一个复杂的问题分解为三个层次:目标层、准则层和方案层。每个层次对应其上一层的因素有着被支配的联系,形成不同属性的层次关系。在构造出这种递阶层次后,层次分析法设定比较同一层次中两个元素间对于上一支配层中的元素的影响大小,通过标度的设定,得到互反的判断矩阵,在单一准则下通过此矩阵计算元素相对排序权重,最后进行一致性的检验,看是否符合要求。层次分析法基本步骤包括:确立问题及相关因素;建立层次结构模型;构造标度及两两对比判断矩阵;单一元素的权重计算;一致性检验。基于模糊理论和层次分析法特性,建造路面专项养护状态综合评估模型的主要思路如下:(1)建立适用于路面专项养护的层次分析模型,并对其进行优化,求出每一层指标的权重;(2)基于层次分析法构建的层次模型,建立适用于路面专项养护的状态综合模糊评估模型,通过优化,得出最终评价结果。路面专项养护工程质量评价体系应在评价体系建立的原则的基础上,尽可能全面体现公路工程项目质量评价内容三维模型。基于此,本文构建了公路工程项目质量评价体系,该评价体系模块由4个二级模块组成,即立项阶段质量评价体系、勘测设计阶段质量评价体系、施工阶段质量评价体系、营运服务阶段质量评价体系。

  5路面专项养护工程评价管理系统研究

  5.1我国高速公路管理系统的发展及现状

  我国在路面管理系统方面的研究与发展开始于1983年,在交通部主持下,通过中英两国政府的合作,交通部公路科学研究院实施引进了我国第一套路面管理系统,1985年在山东营口地区进行试点。虽然起步较晚,但管理系统的理论及开发研究得到了较快的发展。七五期间,我国在吸收先进路面管理系统经验和成果的基础上,通过国家重点公关项目“干线公路路面评价养护系统成套技术”的研究,建立了我国的干线公路路面管理系统Pave-mentManagementSystemforChinaHighways。随后该项目作为国家和交通部的八五重点推广项目,开始在全国29个省市推广应用。从1991年年底开始,广东、宁夏、四川等省市陆续开展了各自的网级、项目级路面管理系统,取得了良好的效果。目前,国内所建立的路面管理系统主要有两种形式,一种是对交通部所推广的CPMS的直接应用,如宁夏地区、沈大高速公路等;另一种是根据本地区实际情况基于CPMS所开发的系统,如河南省高速公路路面管理系统、河北省高速公路路面管理系统、广东省高速公路路面管理系统、广韶高速公路路面管理系统等。

  5.2数据库在评价管理系统中的应用

  高速公路专项养护评价管理系统是借助于计算机技术进行专项养护工程性能评价的计算机辅助计算管理系统。数据库作为这一系统的基础和核心,其规划和设计在整个系统中占有非常重要的地位,它不但起着存储各种信息,供统计、查询、分析等使用的作用,而且还关系到不同管理机构之间的数据传递。因此,在对高速公路管理业务需求详细分析的前提下,对高速公路专项工程验收的各项指标进行采集与检测,建立一个动态的、开放的数据库是必不可少的。

  6结语

  公路专项养护工程质量评价体系研究的应用,可以科学、客观地对路面专项养护工程项目质量进行管理和评价,可以为监管部门实施质量监管和制定政策提供参考和依据;为描述工程项目的质量水平提供了统一的管理和评价模型,为项目业主考核工程项目质量提供依据,也为施工单位自身质量管理提供了标准,促进施工单位的施工质量的持续改进。通过工程项目质量管理和评价指标体系的建立,对我国今后建立有效的工程项目质量评价体系和实施动态评价具有一定的借鉴意义。

  作者:韩少坤 张丽蓉 刘小艳 李田雨

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