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重慶市土木建筑學(xué)會(huì)

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英國(guó)與美國(guó)有效維護(hù)道路的方法探討

發(fā)布日期：2014-07-14  瀏覽次數(shù)：2347
  �。▉�(lái)自Fugro公司組織的基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)管理大會(huì)——作者M(jìn)ike Woof ）許多發(fā)達(dá)國(guó)家，即使不是大多數(shù)，認(rèn)為投資交通基礎(chǔ)設(shè)施是理所當(dāng)然的，這就導(dǎo)致了維護(hù)資金投入不足，造成潛在的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用短缺問(wèn)題。在許多發(fā)展中國(guó)家，交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張迅速，但如何維護(hù)這些路網(wǎng)也未給予足夠的重視。
　　Fugro公司組織的資產(chǎn)管理大會(huì)在伯明翰舉行，重點(diǎn)探討發(fā)達(dá)國(guó)家，如英國(guó)和美國(guó)，出現(xiàn)的道路維護(hù)問(wèn)題。當(dāng)然，許多同樣的問(wèn)題也存在于正在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施投資的發(fā)展中國(guó)家，他們也需要建立長(zhǎng)期的道路維護(hù)策略以保護(hù)其資產(chǎn)。一些演講者就提高基礎(chǔ)設(shè)施管理效率和削減預(yù)算等系列主題進(jìn)行了演講。
　　Pascal Laumet是美國(guó)AgileAssets公司基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)管理產(chǎn)品開發(fā)主管，AgileAssets公司是全球領(lǐng)先的提供綜合資產(chǎn)管理解決方案的咨詢公司，在美國(guó)擁有一批重大合約。公司聲稱需要更好地利用資源進(jìn)行道路維護(hù)，Laumet說(shuō)：“路網(wǎng)正日益老化，必須安全地進(jìn)行管理”。他解釋說(shuō)協(xié)調(diào)好資源是非常有益的，“我們看到的是，資源協(xié)調(diào)正緩慢向綜合化方向發(fā)展”。
　　但是一些業(yè)主在這一點(diǎn)上仍然行動(dòng)緩慢，Laumet說(shuō)：“數(shù)據(jù)移動(dòng)性也是一個(gè)大問(wèn)題，這些管理系統(tǒng)之間是相對(duì)獨(dú)立的，不能相互調(diào)用數(shù)據(jù)。”
　　他說(shuō)業(yè)主們需要合適的工具進(jìn)行資產(chǎn)管理。“如果你希望優(yōu)化你的橋梁管理項(xiàng)目，只要選擇合適的方案就可以節(jié)約更多的經(jīng)費(fèi)，你選擇的方案越好，經(jīng)費(fèi)節(jié)約的潛力越大”。
　　AgileAssets公司在國(guó)家運(yùn)輸部門有好幾個(gè)合約，紐瓦克市是其中一個(gè)客戶，采用公司建議的方案對(duì)其有限的預(yù)算進(jìn)行了優(yōu)化。Laumet說(shuō)：“在一個(gè)4年周期內(nèi)，紐瓦克市節(jié)約了9百萬(wàn)美元。他們改變了處理事務(wù)的方法”。
　　Laumet補(bǔ)充說(shuō)，公司的其他客戶也改進(jìn)了他們的運(yùn)營(yíng)方式。“總的思路是打破筒倉(cāng)效應(yīng)，實(shí)行資產(chǎn)通盤管理，戰(zhàn)略性思維具有巨大的優(yōu)勢(shì)，更好的分析問(wèn)題和管理需要全局考慮，我們可以通過(guò)協(xié)調(diào)相關(guān)項(xiàng)目節(jié)約更多經(jīng)費(fèi)。”
　　Alex Wright是運(yùn)輸研究所（Transport Research Laboratory，TRL）的技術(shù)部門經(jīng)理，他論述了采用激光雷達(dá)（LIDAR）技術(shù)收集數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。他說(shuō)：“激光雷達(dá)技術(shù)可用于測(cè)量各種各樣的資產(chǎn)”。
　　Wright解釋說(shuō)，在傳統(tǒng)觀念上，LIDAR是一種機(jī)載技術(shù)，用于直升機(jī)在100~400m低空飛行時(shí)掃描目標(biāo)，新的技術(shù)正在推向市場(chǎng)。過(guò)去，直升機(jī)的費(fèi)用是限制LIDAR系統(tǒng)大范圍使用的障礙，Wright說(shuō)：“主要原因是直升機(jī)的價(jià)格太高，難于推廣，但如果安裝在汽車上，LIDAR就比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用了。”
　　Wright解釋說(shuō)，新的車載LIDAR系統(tǒng)比航空測(cè)量具有更大的優(yōu)勢(shì)。“你可以在橋下和隧道中進(jìn)行測(cè)量，這在空中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。”Wright繼續(xù)說(shuō)：“你可以使用LIDAR測(cè)量道路的整個(gè)寬度，獲得3D模型，當(dāng)然你還需要一個(gè)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)。LIDAR還有很多應(yīng)用，如辨別標(biāo)識(shí)和頂部跨線橋，也可以用來(lái)識(shí)別不安全特征。”
　　測(cè)量精度是一個(gè)問(wèn)題，Wright補(bǔ)充說(shuō)：“通過(guò)后處理，如采用參考基站或參考點(diǎn)，可以提高測(cè)量精度”。Wright解釋說(shuō)，如果要在英國(guó)繁忙的M25高速公路進(jìn)行測(cè)量，僅需測(cè)量白色邊線到中界線的距離，就可以確定交通管理間距。Wright指出LIDAR技術(shù)在這些應(yīng)用場(chǎng)合被證明是有價(jià)值的，“我們估計(jì)測(cè)量精度可以精確到幾個(gè)厘米。”
　　J?gen Krarup是Greenwood TSD公司的高級(jí)工程師，該公司是專門從事彎沉儀技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)，彎沉儀是用來(lái)評(píng)估道路狀況的有效工具。Greenwood TSD公司多年前就已經(jīng)開發(fā)了高速?gòu)澇羶x（TSD）系統(tǒng)，可以用于路面機(jī)械特性分析，能夠檢測(cè)瀝青面層的水平應(yīng)力和垂直撓度。滾輪式彎沉儀可以在瀝青路面開裂前檢測(cè)其承載能力，突出顯示需要維修的區(qū)域，可以幫助在破壞發(fā)生前完成維護(hù)工作，減少維護(hù)費(fèi)用。Krarup說(shuō)一項(xiàng)具有專利技術(shù)的多普勒激光傳感器系統(tǒng)被用來(lái)測(cè)量撓曲速度而不是位移，位移可以根據(jù)速度精確計(jì)算得到。他評(píng)論說(shuō)：“在加利福利亞州的一條公路上，可以檢測(cè)出2m長(zhǎng)度內(nèi)2mm的誤差”。
　　根據(jù)Krarup所說(shuō)，TSD系統(tǒng)可以在高達(dá)80km/h速度下進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，與同類僅能進(jìn)行低速測(cè)量的技術(shù)相比，它具有更高的效率和更多的功能。這套系統(tǒng)已經(jīng)被證明是行之有效的，在澳大利亞還進(jìn)行了1.8萬(wàn)公里道路、歷時(shí)5個(gè)月的數(shù)據(jù)記錄實(shí)例驗(yàn)證。該系統(tǒng)的用戶遍及英國(guó)、丹麥、意大利、波蘭、南非、中國(guó)和美國(guó)。
　　據(jù)Krarup所說(shuō)，TSD系統(tǒng)測(cè)量每一個(gè)多普勒激光傳感器所在位置的路面垂直撓曲速度，這些速度是路面對(duì)真實(shí)設(shè)計(jì)軸載的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。他解釋說(shuō)，這是用滾輪載荷代替模擬卡車沖擊載荷產(chǎn)生的撓曲速度。當(dāng)大多數(shù)道路工作集中于路面維護(hù)時(shí)，從這一設(shè)備得到的數(shù)據(jù)價(jià)值是巨大的，它提示了即將發(fā)生破壞區(qū)域的準(zhǔn)確位置。
　　Rod Eddies是Fugro公司的區(qū)域服務(wù)經(jīng)理，他解釋說(shuō)管理地面風(fēng)險(xiǎn)很關(guān)鍵，特別是英國(guó)，經(jīng)歷了幾十年，有一些地方甚至經(jīng)歷了幾個(gè)世紀(jì)的工業(yè)活動(dòng)。他說(shuō)：“這個(gè)小島上布滿了廢棄的礦山和采石場(chǎng)，不利于建設(shè)良好的路面結(jié)構(gòu)”。
　　Eddies說(shuō)，由于缺乏地下信息，這些遺留問(wèn)題帶來(lái)了巨大的不確定性。“一般來(lái)說(shuō)，我們需要從地質(zhì)學(xué)上減少不確定性，通過(guò)理解地面的變化過(guò)程，我們可以理解這些物理現(xiàn)象，但地質(zhì)情況特別不適合于路面”。
　　為解決路面維護(hù)的相關(guān)問(wèn)題，[無(wú)段落樣式]正文Fugro公司開發(fā)了表面波地震勘探技術(shù)，Eddies說(shuō)這一技術(shù)具有很高的精度。他說(shuō)：“地質(zhì)技術(shù)發(fā)展了很長(zhǎng)時(shí)間，現(xiàn)在采用3D技術(shù)我們可以繪制出地面剛度圖”。Eddies還說(shuō)，系統(tǒng)也在不斷完善，“GPR技術(shù)也在不斷發(fā)展”。
　　在許多國(guó)家，橋梁狀況是交通基礎(chǔ)設(shè)施中主要關(guān)心的問(wèn)題，許多老舊結(jié)構(gòu)性能不好，或已接近設(shè)計(jì)壽命末期。John Broomfield博士是Broomfield咨詢公司的國(guó)際腐蝕專家，他說(shuō)：“我們不得不與老化的橋梁一起生活”。
　　Broomfield以加筋混凝土橋梁為例分析了公路的建設(shè)環(huán)境。他解釋說(shuō)，在英國(guó)，道路橋梁一般設(shè)計(jì)壽命為100年，高速公路管理局負(fù)責(zé)的3,200座左右的橋梁中的許多（即使不是大多數(shù)）進(jìn)入了中年期，意味著橋梁維護(hù)成了主[無(wú)段落樣式]正文要工作任務(wù)。他說(shuō)：“其中一個(gè)問(wèn)題是橋梁無(wú)法被替換，我們只能進(jìn)行維修，延長(zhǎng)它們的使用期限”。
　　如Broomfield博士所講述，美國(guó)20世紀(jì)60年代建設(shè)的橋梁，設(shè)計(jì)壽命為50年，其橋梁維護(hù)問(wèn)題更嚴(yán)重。廣泛使用的加筋混凝土橋梁是一個(gè)問(wèn)題，Broomfield博士說(shuō)，許多老舊結(jié)構(gòu)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低。同時(shí)，維護(hù)工作也是一個(gè)問(wèn)題，他說(shuō)：“融雪鹽滲入問(wèn)題已存在一段時(shí)間了”。
　　鋼筋混凝土橋梁開始建設(shè)時(shí)，沒(méi)有太多的關(guān)于腐蝕反應(yīng)的知識(shí)，腐蝕可以在不與氧接觸的情況下發(fā)生，而修補(bǔ)型的維護(hù)也會(huì)引入相應(yīng)的問(wèn)題，Broomfield博士說(shuō)：“簡(jiǎn)單的修補(bǔ)會(huì)加速腐蝕”。
　　防腐技術(shù)多種多樣，Broomfield說(shuō)：“在美國(guó)，一般不使用防水膜”，而是采用環(huán)氧樹脂裹覆鋼筋。其它一些地方采用陰極保護(hù)的方法。
　　雖然沒(méi)有中東部地區(qū)存在的化學(xué)侵蝕。氯化物的存在對(duì)橋梁維護(hù)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)，盡管Broomfield博士說(shuō)腐蝕的閥值可以不一樣。“氯化物侵入5年后腐蝕開始”。
　　了解維護(hù)方法是非常重要的。Broomfield博士評(píng)論說(shuō)：“我們培訓(xùn)土木工程師時(shí)，沒(méi)有教給他們足夠的材料退化和材料維護(hù)的知識(shí)。新橋如果要更耐久，工程師必須進(jìn)行培訓(xùn)以掌握這些知識(shí)”。
　　John Munslow在南格洛斯特郡議會(huì)工作，他解釋說(shuō)氣候變化對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施的影響顯著。南格洛斯特郡的記錄表明惡劣天氣對(duì)道路狀況影響明顯，現(xiàn)在比15~20年前更嚴(yán)重。據(jù)Munslow所說(shuō)，長(zhǎng)時(shí)間的小規(guī)模天氣變化會(huì)對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施造成長(zhǎng)期的大的經(jīng)濟(jì)損失。為使郡預(yù)算更合理，Munslow尋求英國(guó)氣象部門的幫助，借助氣候模型進(jìn)行道路維護(hù)。模型中必須考慮許多參數(shù)，包括溫度、降水、風(fēng)力、濕度和海平面升高。他說(shuō)：“使用一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)矩陣，我們可以預(yù)測(cè)哪些資產(chǎn)將首先被影響，決定需要優(yōu)先保護(hù)的對(duì)象”。
　　Munslow說(shuō)溫度升高對(duì)道路的磨損具有顯著影響。連續(xù)多日最高溫度達(dá)到30℃，并且夜間溫度不低于15℃時(shí)，沒(méi)有足夠的時(shí)間讓路面冷卻，導(dǎo)致瀝青路面更容易變形，次要道路可以封閉進(jìn)行大修，維護(hù)費(fèi)用通常比較低，但繁忙的道路不能采用這種方法。
 
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