摘 要

通過對浙江省普通干線公路瀝青路面預防性養護技術使用情況進行廣泛調研，依據路況衰變數據以及現場路面狀況，對預防性養護技術的應用效果進行分析。采用層次分析法(AHP)建立的4層評價體系結構，從路面性能提升、費用效益、施工和環境等4個方面對預防性養護技術進行綜合比選。計算得到選定的5種預防性養護技術綜合權重占比排序依次為：同步碎石封層＞纖維瀝青碎石封層＞薄層罩面＞微表處＞TIT嵌固封層瀝青網sinoasphalt.com。為促進預防性養護技術在浙江省推廣應用，保證路面養護質量提供了數據支撐和技術比選體系。

關鍵詞 瀝青路面 | 預防性養護 | 應用效果 | 層次分析法 | 比選

普通干線公路在服役的過程中除了受結構和材料的影響外，還受環境和交通荷載的影響[1]。在多種因素作用下，往往使得路面過早出現車轍、裂縫等不同形式病害，如不及時進行養護管理，路面將在設計使用壽命前就進入大修期[2，3]。預防性養護是在公路壽命期內，通過適當的時機和合理的養護措施，延長公路使用壽命而預先采取的主動防護工程[4-6]，預防性養護技術的優劣將直接影響到公路養護的成敗[7]?！笆濉币詠?，浙江公路立足行業發展需求，在公路養護方面積極引進、消化、吸收了多種預防性養護新技術，但各種養護新技術在浙江省的工程應用效果卻表現得參差不齊，因此需要對多種養護技術的應用效果進行評價以及比選，進而優選出適宜推廣應用的預防性養護技術。

在養護技術的比選中，不應僅考慮經濟效益指標，還需同時考慮其他指標對各項養護技術的優劣進行綜合評判，優秀的養護技術應該具有路面性能高、造價低、對環境無污染等優點[8]。所以養護技術的比選是一個多層次、多屬性的復雜系統決策問題[7]。層次分析法(AHP)是對一些較為復雜、較為模糊的問題做出決策的簡易方法，它特別適用于那些難于完全定量分析的問題[9，10]。

本工作通過對“十三五”期間浙江省普通干線公路應用的預防性養護技術進行調研和統計，并廣泛聽取各實施主體的意見和建議，全面掌握預防性養護工程路段的詳細信息。根據各路段的路況數據變化情況以及現場路面狀況，對各項養護技術的工程應用效果進行評價，并采用AHP法綜合考慮多項評價指標對各項養護技術進行比選，優選出適宜在浙江省推廣應用的預防性養護技術，為進一步提升路況、保證路面養護質量提供依據。

預防性養護技術調研及比選方案

浙江省常用預防性養護技術調研

浙江省瀝青路面封層類預防性養護措施主要有：纖維瀝青碎石封層、同步碎石封層、TIT嵌固封層、微表處。本工作共收集22個預防性養護工程路段及其連續4年路況年檢數據，其中應用纖維瀝青碎石封層技術的路段有8個、同步碎石封層5個，TIT嵌固封層3個、微表處4個、3cmAC-13Ｃ薄層罩面3個，其中3cmAC-13薄層罩面是行業普遍應用的預防性養護措施，主要用于后續預防性養護技術比選工作。各項預防性養護技術基本信息見表1，表中路段編號以每項技術名稱的大寫首字母＋數字表示，造價為2016年應用各項技術所需的價錢(不含病害處理費用)，AADT為每項養護技術所對應路段交通量的均值。

比選方案

(1)預防性養護技術評價指標

關于一項新型的預防性養護技術，經濟效益是衡量其優劣的主要評價指標，可通過費用-效益分析得到。本工作選擇采用等效年度費用法(EAC)進行各項預防性養護技術費用-效益的計算，其中EAC＝單位成本/預期壽命[11]，最小費用值所對應的預防性養護技術具有最佳的經濟效益。關于各項預防性養護技術的預期壽命值，本工作利用各路段的連續4年路況數據，對PCI變化規律進行分析，選定負指數模型y＝a·e-bx來對各路段所采用的預防性養護技術壽命進行預測，以PCI指數衰減到80的時間點作為該項預防性養護技術的壽命終點[12]，應用相同技術的各路段預期壽命均值即為所對應預防性養護技術的預期壽命。

對于預防性養護技術的比選，本工作除了考慮經濟性評價指標外，還考慮了路面采取預防性養護后的初始路面損壞狀況指數(PCI)和路面行駛質量指數(RQI)、施工設備、交通干擾以及環境影響共6項評價指標，其中，PCI和RQI衡量的是養護技術對路用性能提升的程度；施工設備是指采用的養護技術是否需要專用設備，交通干擾指在施工過程中交通封閉的狀態，施工設備和交通干擾衡量的是養護技術施工的難易程度；環境指標衡量的是養護技術對環境的友好程度。上述指標中路面初始PCI和RQI、EAC為定量指標，施工設備、交通干擾、環境指標為定性指標。

(2)建立比選模型

AHP法能夠在兩兩比較判斷矩陣建立的基礎上，分步驟分層次地融合決策者因素與復雜的外在因素。同時，該方法可以將不同的養護技術進行相互之間的對比，從多個層次進行深入剖析，進而給出養護技術優劣排序。

本問題為4層結構，具有1個目標層，2個準則層和1個方案層。決策的目標為纖維瀝青碎石封層、同步碎石封層、TIT嵌固封層、微表處、薄層罩面。準則層考慮4種因素：路面性能提升、費用效益、施工和環境，其中路面性能提升和施工準則下各有1個子準則層。路面性能提升準則下考慮PCI和RQI，施工準則下考慮施工設備和交通干擾，層次模型詳見圖1。

預防性養護技術工程應用效果

纖維瀝青碎石封層

本文根據纖維瀝青碎石封層技術在浙江省的工程應用情況，共篩選出了8個具有代表性的工程，主要依據路面指數PCI和RQI隨應用年份的變化情況以及現場路面狀況，對纖維瀝青碎石封層技術的工程應用效果進行評價。圖2為應用纖維瀝青碎石封層技術的各路段路面指數PCI和RQI隨使用時間的變化情況，圖中的優秀、良和中是參照《公路技術狀況評定標準》(JTG5210-2018)對PCI和RQI指標的等級劃分。從圖2(a)可看出，實施纖維瀝青碎石封層技術后，各路段的PCI指標隨應用年份的增加逐漸衰減，且不同路段的PCI指標變化差異較大，總體上各路段在應用纖維瀝青碎石封層技術3年后，路面狀況指數PCI可以維持在良等級以上。從圖2(b)可看出，各路段的RQI指標保持相對穩定，隨著應用年份的增加，RQI指標值衰減速率較小，在使用3年后路面狀況指數RQI大體可以維持在優秀等級以上。

圖3為應用纖維瀝青碎石封層技術的路段現場路面狀況，本文僅以X1、X3、X6和X8路段的現場路況進行展示。調研發現應用纖維瀝青碎石封層預防性養護技術的路段路面狀況良好，僅有個別存在局部病害，如局部修補、橫向裂縫、網裂以及剝落等。

同步碎石封層

對于同步碎石封層技術，共篩選出了5個具有代表性的工程。圖4為應用同步碎石封層技術的各路段路面指數PCI和RQI隨時間變化情況。由圖4(a)可看出，實施同步碎石封層技術后，T2和T3路段的PCI指標值隨應用年份的增加出現一定的衰減，但上述2個路段在應用同步碎石封層技術4年后PCI指標值扔可維持在良等級以上，對于T1、T4和T5路段，各路段PCI指標值隨應用年份增加變化不大，其中T1和T5路段在應用該技術的4年后PCI指標值可維持在優秀等級以上。從圖4(b)可看出，T1、T2和T5路段的RQI指標值保持相對穩定，T3和T4路段的RQI指標值隨應用年份的增加出現了一定的衰減，但在應用同步碎石封層技術4年后上述2個路段的RQI指標值可以保持在良等級以上。

圖5為應用同步碎石封層技術的路段現場路面狀況，本文僅以T1、T2、T4和T5路段的現場路況進行展示。調研發現應用同步碎石封層預防性養護技術的路段路面狀況良好，個別路段僅存在裂縫病害以及局部修補情況。

TIT嵌固封層

對于TIT嵌固封層技術，共選出了3個具有代表性的工程。圖6為應用TIT嵌固封層技術的各路段路面指數PCI和RQI隨時間變化情況。由圖6(a)可知，實施TIT嵌固封層技術3年后，各路段的PCI指標值出現明顯的衰減趨勢，在應用該技術的第4年各路段PCI指標值已經降到了中等級。從圖6(b)可看出，各路段在應用TIT嵌固封層技術之初的RQI指標值既表現的較低，RQI指標隨應用年份的增加保持相對穩定，在應用TIT嵌固封層技術4年后RQI指標可以保持在良等級水平。

圖7為應用TIT嵌固封層技術的路段現場路面狀況，本文僅以Q1和Q2路段的現場路況進行展示。調研發現各路段路面狀況良好，個別路段僅存在網裂情況。

微表處

對于微表處技術，共選出5個具有代表性的工程。圖8為應用微表處技術的各路段路面指數PCI和RQI隨時間的變化情況。由圖8(a)可看出，路段Ｗ4的路面PCI指標較好，在應用微表處技術4年后仍能保持優秀等級，但其他路段的路面PCI指數較差，其中Ｗ1和Ｗ3路段的PCI指標值隨應用年份增加下降的最為明顯，在應用微表處技術4年后路面PCI指數已經降到了中等級。從圖8(b)可看出，各路段的RQI指標值隨應用年份的增加基本保持穩定，且各路段在應用微表處技術3年后，路面狀況指數RQI可以維持在優秀等級以上。

圖9為應用微表處技術的路段現場路面狀況。調研發現各路段都存在裂縫病害，個別路段還存在輕微車轍、剝落以及局部修補情況。

預防性養護技術比選

應用AHP法對預防性養護技術進行比選，首先要對評價指標進行規范化處理，即定量指標無量綱化，定性指標定量化，評價指標中的費用指標與其他指標值取值有差異，其他指標取值越大代表越優秀，而費用指標取值越小代表越優秀。根據AHP法，確定各項預防性養護技術受路面性能、經濟、施工和環境等4個方面因素影響，由專家評分法建立指標層的判斷矩陣。

(1)準則層對于目標層權重計算。

對于路面性能提升、費用效益、施工和環境等4個準則的重要性排序為：費用效益＞路面性能提升＞施工＞環境影響。則可建立判斷矩陣形式如表3所示。

(2)準則層對于準則層權重計算。

矩陣填寫依據為：對于路面性能提升準則下的2個子準則的重要性，PCI＞RQI；對于施工準則下的2個子準則的重要性，施工設備＞交通干擾。分別建立準則層與子準則層的判斷矩陣見表4和表5所示。

(3)方案層對于準則層權重計算。

表6至表11是準則層與方案層間的判斷矩陣。

(4)綜合權重計算。

由上文計算結果可得到各養護方法的評價權重集，并以圖10展示出。從圖中可看出，各預防性養護技術綜合權重排序為：同步碎石封層＞纖維瀝青碎石封層＞微表處＞薄層罩面＞TIT嵌固封層。

結語

(1)同步碎石封層和纖維瀝青碎石封層技術能夠滿足預期使用壽命在3年以上的要求。

(2)通過考慮路用性能提升、費用效益、施工和環境評價指標，建立基于AHP法的預防性養護技術比選模型。并根據專家評分法建立的判斷矩陣，計算得到綜合權重占比最高的預防性養護技術。

(3)同步碎石封層和纖維瀝青碎石封層技術的綜合權重占比高于3cmAC-13C薄層罩面，且同步碎石封層為最佳的預防性養護技術。

聲明：“本研究得到浙江省自然科學基金資助，項目編號為LQY18E080001”。