路面修复方案设计的第三阶段是确定首选修复方案。通过对经济和非经济因素的考虑,对已经确定的若干候选方案进行比较,即可确定首选修复方案。
1.费用分析
修复方案的费用分析是确定首选修复方案的一种辅助措施,也是最重要、最客观的决策依据。寿命周期费用分析通常需要计算服务期内的累积成本费用,这些成本费用可以分为以下两大类。
(1)道路管理部门的成本费用。
①初期修复工程费用:包括与修复工程相关的各项费用。
②使用期内的养护费用:包括日常巡视、管理以及采用各种养护措施的费用。
③修复工程使用寿命周期内的残值。
(2)道路使用者的成本费用。
①由于修复工程施工所导致的交通延误费用。
②车辆行驶费用:包括车辆运营成本、燃油费用等。
③由于修复工程干扰交通而导致交通事故的相关费用。
进行寿命周期费用分析时需要考虑费用和时间两个因素。这两个因素具有不确定性。例如,修复技术的有效寿命往往受到施工质量、材料质量、环境条件、交通情况、路面同时实施的修复和养护工作等因素的影响。此外,选择用于寿命周期费用分析中的参数也具有不确定性。因此,为了消除尽可能多的不确定因素,应充分使用路面状况评价过程中采集的修复性能数据进行寿命周期费用分析。选择首选修复方案的关键问题是确定不同候选方案的使用寿命,由于不同候选修复方案的使用寿命有所差别,因此最好在相同的分析期内对不同的候选修复方案进行分析比较,在分析比较中可以采用决策树法或贝叶斯分析法。
目前,有部分道路养护部门往往不进行深入分析,仅仅针对眼前的需要,随意地选择“速效”或“美容”的处治方法,简单处理路面病害。由于并未分析病害的产生原因与形成机理,上述处治方法往往难以从根本上解决病害,从而导致修复后的路面在短期内再次损坏,不得不增加养护维修次数和费用,导致修复方案的寿命周期成本增加。因此,在修复方案决策过程中应特别注意寿命周期成本的理念,同时尽力做好修复方案的寿命周期成本分析。
2.非经济因素分析
在确定首选修复方案时,除必须考虑寿命周期成本费用等众多经济因素外,还应考虑政策、交通、施工及养护维修等非经济因素。(www.xing528.com)
与经济因素一样,候选修复方案的使用寿命是一个重要的影响因素,这对负责重交通道路的业主尤为重要,因为车道关闭以及交通延迟都会造成相当大的损失。通过修复方法使路面寿命延长的时间是一个重要的参数,也是业主决策标准中的一个重要因素。上述影响因素难以用经济指标量化表示,但是在首选方案的决策过程中必须予以考虑。一般可以根据相应的使用性能标准和政策要求,采用客观赋权法与主观赋权法相结合的方法,确定不同影响因素的权重系数,分析比较不同修复方案的排序结果,并结合经济因素分析,确定首选修复方案。
3.首选修复方案选择
修复方案决策过程中最重要的一步就是从候选修复方案中选择合适的首选方案。一般而言首选修复方案应满足以下几点:①成本效益最优;②能够准确反映路面病害原因及形成机理并修复路面病害;③能够防止路面病害的复发和未来可能出现的病害;④满足经济和非经济的限制条件。
一个具体工程需要根据不同修复方案的寿命成本分析并结合项目限制条件,权衡后确定首选修复方案。应先考虑经济因素,再考虑非经济因素。一个可行的方案,当费用分析不能表现出明显的优势时,非经济因素可用于辅助选择。当几个修复方案不能以经济标准衡量时,可以采用决策图表法。
使用决策图表法的步骤如下:①选择评价指标,并按每个指标的相对重要性赋以一定的权重值;②按照预期性能确定各方案中各项评价指标的等级;③将各方案的等级乘以相对应的评价指标的权重值得到一个“分值”;④将同一个方案的各项分值相加,总分最高的方案即为首选解决方案。
当选择的评价指标都有相应的评价数值时,决策图表法是一种非常有效的选择方法,但是在某些评价标准下,相应的评价指标等级可能无法反映不同修复方案的优越性。此时应充分考虑以往的工程经验以及专业工程技术人员的建议,结合主客观评价结果确定首选修复方案。
4.首选修复方案详细设计
确定首选修复方案后,就可以准备详细设计计划以及预算了,根据相应的设计规范,确定首选修复方案的设计内容。在进行首选修复方案的设计过程中,如果设计要求投入费用或者其他条件发生了较大的变化,则必须重新评判选定的首选修复方案是否仍然是一个经济有效的方案,否则就需要重新选择成本效益最优的修复方案。进行首选修复方案设计前,应收集整理修复设计中所需的各种输入参数。
(1)与修复工程相关的一般信息。与修复工程相关的一般信息比较简单,主要包括项目名称和修复策略的类型等信息。其中修复策略的类型是关键输入参数,因为绝大部分输入参数都与选择的修复策略类型直接相关。
(2)分析参数。分析参数包括不同的性能标准。设计人员可以使用这些设计标准评价设计结果的可接受性。在分析过程中,设计人员应根据相关规范规定,选择合适的性能标准。常用的分析参数主要有平整度、病害情况和使用性能标准,以及病害预估参数等。
(3)交通参数。交通参数是修复工程设计与分析过程中必须考虑的关键参数之一。不同修复方案的设计过程都以远景交通状况的预测为基础,其中最为关键的是轴载谱的预测分析。轴载谱可以反映在给定的时间内,标准轴载的分布及作用次数。一般情况下,修复工程设计中,交通参数的确定方法与新建工程一样。
(4)气候因素。气候因素对修复后沥青路面的使用性能有显著影响。气候因素与路面材料和荷载的相互作用状况相对复杂,难以确定。暴雨、温度、冻融循环以及地下水位等因素会影响路面及路基的温度和湿度状况,随之会影响路面结构层的承载能力和路面的整体性能。因此,在修复方案设计过程中,应特别注意温度和湿度状况的变化。
(5)路面结构。修复工程有可能涉及路面结构的修复,即采用结构性加铺层。通常结构性加铺层的设计是一个反复验证的过程。应选择并分析初始加铺层设计方案,如果初始加铺层设计方案无法满足一个或多个性能标准的要求,就需要修改设计并再次分析。这一过程需反复进行,直至修复方案能够满足所有性能标准的要求。在设计前,需要确定加铺层的厚度、材料性质以及原路面结构,并考虑加铺前应采取的处治措施,如铣刨、就地再生等。初步拟订的最大路面结构层数一般为4层,包括最上面的3层沥青层,以及1层无结合料或化学稳定剂的结构层。
在首选修复方案的设计过程中,必须采用相关设计规范中规定的设计方法并满足规定的修复要求。
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