从高速公路竣工通车的那一刻起,先天的设计、施工已成为历史,高速公路进入了运营养护阶段。在这一重要阶段中,高速公路养护维修工作的效果,直接影响到高速公路的寿命及其使用效能。对高速公路而言,建设是发展,养护也是发展,建养并重是可持续发展,更加重视和加强高速公路养护工作势在必行。从高速公路运营期间的养护维修角度去考量,如何维持或延长高速公路使用寿命,更具有客观性、实用性、有效性、针对性和迫切性。
高速公路构造物层级
高速公路作为大型的复杂工程,其各组成部分是多层次的,高速公路下一级构造物一般可分为桥梁、隧道、路基、路面等,桥梁可分为上部结构、下部结构、附属结构等,上部结构又可划分为支座、梁、桥面系等,桥面系又可分为桥面铺装、伸缩缝、防撞墙等,沥青路面可分为面层、基层、底基层、垫层等,面层可分为表面层、中面层、下面层等,如此可对高速公路构造物进行多层次的划分。
这里的项目(段)、下一级构造物、再下一级构造物等层级的划分是相对的,它的相对性不仅表现在纵向上,也表现在横向上,如同为沥青路面上面层的路面与其局部路面、同一片钢筋混凝土梁与其局部混凝土等。结合高速公路所处的运营时期(投产之初、运营中期、运营后期等)、构造物自身状况特点及其病害发生程度、服务需求、选定的维修范围、养护维修资金等因素,可有针对性地选取其中某一层级及其相邻上下(前后左右)层级,作为研究管理对象。
高速公路的“寿命”
高速公路寿命周期,广义是指从规划、设计、施工建设、运营维护至报废回收的时间(全寿命),狭义指高速公路交工运营后基本功能维持时间(运营维护阶段),其数量值为其下一层级所有构造物(含可更新构造物和不可更新构造物)中的最小寿命(更新)时间。高速公路某一构造物寿命为其理论设计使用时间的多因素修正值,通过构造物材料、使用年限、运行状况、交通量、自然影响等多种因素,运用经验、检测、测算等方式方法进行评估预测。
影响高速公路寿命的主要因素有很多,包括自身建成时的内在品质(设计标准、建设质量)、自然环境影响和车辆作用损耗、养护维修程度、更新频次等。
狭义高速公路寿命从时间维度上讲,是运营维护阶段全过程,从空间维度上看是整个系统。整体的寿命由局部的寿命决定。研究高速公路寿命,从整个系统中各局部在运营维护阶段全过程状况方面去考量。寿命是各结构部分,均在满足正常功能条件下的高质量寿命。
同寿命与高速公路养护
同寿命概念
构造物(局部)与其配套构造物基本功能维持的时间一致,称为同寿命。只有各层级构造物(同一构造物及其局部)同寿命,才有整体长寿命,没有局部的同寿命谈不上整体的合理长寿命。局部的同寿命是整体的长寿命的基础和前提。同寿命要求尽可能达到寿命(周期),并在构造物或其局部养护维修、更新时的寿命(周期)匹配。
任何构造物的寿命都是不同的,即使是相同的构造物,它们的原始品质、所处的环境区域、运营时间等都是有差异的。为了提高构造物寿命,一方面可以通过新工艺、新材料、新方法等的应用力度和加强质量管理等手段,使构造物在设计、建造时提高寿命基础;另一方面要通过加强对构造物科学及时的养护维修及寿命更新,恢复受损、功能降低的部分,提高使用寿命。
在养护工作中要使构造物(局部)与其配套构造物达到同寿命,全力补足低寿命构造物(局部)的短板,可以通过一个或若干个寿命更新,使其与相邻构造物或同一构造物与其局部达到寿命匹配。寿命更新是相对的,相对于构造物(局部)自身,其寿命更新是完成了一个寿命周期,而相对于与其配套的构造物(局部),则体现为寿命的延续。构造物的寿命更新系数值,随着层级的降低(构造物划分越细、越小)而逐渐增加,其维修更新的相对价格也随之降低,更新维修更加方便容易。
研究同寿命的意义,旨在提高养护维修效能,即提供优质服务,实现效益最大化。高速公路只有在养护维修过程中,才能更好地体现后天的寿命维持,如果构造物(局部)与配套构造物的寿命不匹配,构造物(局部)自身的长寿命是一种浪费。
高速公路养护维修的同寿命原则是,综合考虑大修改造期、历史年限、交通量及其组成、病害原因及程度、使用功能、服务要求、安全状况、技术能力、资金可能等多种因素,在养护维修决策、养护工程设计等工作中,使相邻层级构造物间或同一构造物与局部间的寿命(周期)匹配、寿命趋同。
同寿命要求
同寿命原则对于高速公路养护维修工作的总体要求是:“注重预防,有病必治;小病不大治,大病不乱治”。在高速公路养护维修工作实际中,同寿命原则的具体运用有多方面的要求。
首先,严格编制高速公路养护规划和计划,在初步界定高层次构造物寿命的基础上,对养护工程规模、范围、性质、时限、投入等综合分析、精心谋划。对有规划进行改造的路段不安排大规模的大修计划,对即将大修的路段不安排大规模的中修计划。
其次,准确定位养护维修工程性质,在准确定位低层次构造物寿命的基础上,在养护维修决策中,要客观准确确定决策对象日常保养、小修、中修、大修、改造的性质(可将规模较小的大修、中修工程按小修对待),最大限度地降低养护维修各环节成本,提高养护工作效率。
再次,科学选定构造物层级,这是保证高速公路养护维修决策、设计、实施等管理工作更加科学合理的前提和基础。高速公路中修、大修工程时一般以构造物为目标,其工作对象为构造物纵向不同结构;高速公路小修工程时一般以局部为目标,其工作对象为同一构造物不同局部。一般在中、低端截取相应的层级(局部)为对象,选取其相邻的上、下两个(前后左右)层级,以中间层级构造物作为主要养护维修管理对象,将其上、下两(前后左右)层级构造物作为管理重点目标对象。
同时,合理确定养护方案,综合考虑构造物实际状况、养护规模范围、适用技术、材料、维修工艺设备、结构组合、投入费用等因素,使高速公路各层级构造物(局部)寿命(周期)匹配,在满足服务功能的前提下,达到最佳效益。单层旧沥青混凝土路面局部破损时,应选用普通沥青混凝土进行修补。
此外,还要重点关注高速公路高层级构造物(不可更新、很难更新或更新次数较少的构造物),特别是特大桥梁、特长隧道等,强化定点监测、定期检测,如有问题及时研究处理,严格确保其正常功能及运营安全。加强高速公路低层级构造物(局部)的小修保养和及时更新,延缓功能损失和更新周期,维持基本功能,更好地发挥整体效能。加强预防性养护,采取相应工程措施,适时干预、影响、调节构造物使用状态,保护和维持各层级构造物正常使用寿命。