預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在現(xiàn)代公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究

汪紅艷

（甘肅省定西公路應(yīng)急保障與路網(wǎng)監(jiān)測(cè)中心，甘肅定西 743000）

0 引言

公路作為現(xiàn)代交通體系的重要組成部分，不僅起到連接交通網(wǎng)絡(luò)的作用，更是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要支撐。隨著交通流量的增加和車輛載重的提升，公路養(yǎng)護(hù)工作越發(fā)重要。然而，傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)方式通常是在問題出現(xiàn)后才進(jìn)行修復(fù)，不僅會(huì)消耗大量資源，還可能影響交通的正常運(yùn)行[1]。因此，如何在早期階段發(fā)現(xiàn)并預(yù)防問題，以減少維修成本、降低對(duì)交通的影響，成為公路養(yǎng)護(hù)的新方向。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)能有效解決上述問題，其強(qiáng)調(diào)對(duì)公路使用過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行早期干預(yù)和處理，從而防止問題進(jìn)一步惡化。

與傳統(tǒng)的修復(fù)型養(yǎng)護(hù)相比，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)更具前瞻性和經(jīng)濟(jì)效益，但該技術(shù)在現(xiàn)代公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用仍存在一些不足，因此需要對(duì)該技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)概述

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)是一種強(qiáng)調(diào)在問題早期甚至在問題出現(xiàn)之前便進(jìn)行干預(yù)的公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)以系統(tǒng)工程理論和風(fēng)險(xiǎn)管理理論為指導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)主動(dòng)性和預(yù)見性，旨在通過科學(xué)的預(yù)測(cè)和分析提前對(duì)公路可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)防性處理，以延長(zhǎng)公路的使用壽命，降低整體維修成本。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)可根據(jù)實(shí)施時(shí)機(jī)和實(shí)施手段進(jìn)一步細(xì)分為多個(gè)類別[2]?；趯?shí)施時(shí)機(jī)的分類，可分為定期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和條件驅(qū)動(dòng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。定期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)按照預(yù)定的時(shí)間周期進(jìn)行；條件驅(qū)動(dòng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)則根據(jù)道路的實(shí)際狀況進(jìn)行。

基于實(shí)施手段的分類，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)可分為物理手段和化學(xué)手段兩種。物理手段包括沖洗、打磨、密封等，化學(xué)手段則包括應(yīng)用各種化學(xué)材料對(duì)公路進(jìn)行處理和保護(hù)[3]。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)融合多項(xiàng)科學(xué)原理和技術(shù)基礎(chǔ)，形成了一個(gè)連貫的理論體系。

首先，借鑒系統(tǒng)工程理論，將公路視為一個(gè)互相關(guān)聯(lián)、整體運(yùn)作的復(fù)雜系統(tǒng)。通過對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，從而保證公路的持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。

其次，借鑒風(fēng)險(xiǎn)管理理論，對(duì)各種可能導(dǎo)致公路劣化的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行全面評(píng)估和管理，能在問題變得嚴(yán)重之前進(jìn)行干預(yù)，從而實(shí)現(xiàn)更為高效的資源利用，降低維護(hù)成本[4]。

再次，大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的運(yùn)用能夠?yàn)轭A(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策提供科學(xué)依據(jù)，通過對(duì)大量公路使用數(shù)據(jù)的分析，可以對(duì)公路的劣化趨勢(shì)進(jìn)行精確預(yù)測(cè)，以便及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)措施。

最后，新型材料的研究和應(yīng)用為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)提供了更多可能性，如耐用、自愈合材料能夠進(jìn)一步提高公路的耐久性和抗劣化能力。

綜合來看，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)將這些科學(xué)原理和技術(shù)基礎(chǔ)有機(jī)結(jié)合，形成了一種全新的、前瞻性的公路養(yǎng)護(hù)方法。

2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 提高公路使用壽命和減少維修成本

傳統(tǒng)的修復(fù)型養(yǎng)護(hù)通常是在問題出現(xiàn)后進(jìn)行修復(fù)，這種方法雖然能夠解決現(xiàn)有問題，卻忽視了問題的根源。一旦問題發(fā)展到嚴(yán)重階段，修復(fù)難度和成本將大大增加。

相反，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)主要是采用先進(jìn)的檢測(cè)和分析手段，在公路劣化的早期階段進(jìn)行探測(cè)檢測(cè)和分析，以便在問題出現(xiàn)的初期階段及時(shí)采取干預(yù)措施。這種早期干預(yù)不僅能夠阻止問題進(jìn)一步惡化，延長(zhǎng)公路使用壽命，還能顯著降低整體維修成本[5]。

此外，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)還注重對(duì)整個(gè)公路系統(tǒng)的綜合管理，通過定期檢查和評(píng)估，確保公路系統(tǒng)的各個(gè)部分良好運(yùn)作，不僅有助于提高公路的整體性能和可靠性，還能夠避免因突發(fā)問題導(dǎo)致的緊急維修，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用，避免資金浪費(fèi)。

2.2 縮短維修時(shí)間、提高交通效率

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)不僅有助于延長(zhǎng)公路的使用壽命、降低維修成本，還能縮短維修時(shí)間、提高交通效率。傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)模式一般是在公路問題明顯顯現(xiàn)后進(jìn)行修復(fù)，不僅會(huì)提高工程難度，還可能導(dǎo)致交通長(zhǎng)時(shí)間中斷；不僅會(huì)影響交通的正常運(yùn)行，還可能對(duì)周邊經(jīng)濟(jì)活動(dòng)造成不利影響。相比之下，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)通過對(duì)公路狀態(tài)的持續(xù)監(jiān)測(cè)和評(píng)估，能使養(yǎng)護(hù)人員提前了解公路可能出現(xiàn)的病害問題，并早期進(jìn)行干預(yù)。這種提前干預(yù)的方法有助于合理規(guī)劃維修計(jì)劃、在非高峰時(shí)段進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工，從而最大程度地減少對(duì)交通的干擾。

此外，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)還能通過精確診斷定位問題根源，使修復(fù)工作更加精確、高效，進(jìn)一步縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間。此外，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)還能與現(xiàn)代交通管理系統(tǒng)相結(jié)合，通過大數(shù)據(jù)分析和智能算法，實(shí)時(shí)調(diào)整交通流量，這樣不僅能使養(yǎng)護(hù)工作更為靈活，還能有效提高整個(gè)交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

2.3 提升公路安全性

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在提高公路安全性方面發(fā)揮著重要作用。通過對(duì)道路狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，能夠及時(shí)識(shí)別和干預(yù)潛在的安全隱患，如公路表面的裂縫、凹陷等，有助于保護(hù)駕駛?cè)藛T和行人的安全。與此同時(shí)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)還可以提前預(yù)警不穩(wěn)定或危險(xiǎn)的公路狀況，如濕滑、結(jié)冰等，從而降低事故風(fēng)險(xiǎn)，不僅能降低交通事故發(fā)生率，還有助于指導(dǎo)冬季除冰除雪等緊急響應(yīng)。

此外，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)還包括對(duì)交通標(biāo)志、信號(hào)燈、照明系統(tǒng)等關(guān)鍵交通附屬設(shè)備的維護(hù)，進(jìn)而更好地引導(dǎo)和管理交通流量，改善夜間駕駛的可見度和舒適度等，從而進(jìn)一步降低交通事故發(fā)生率。

3 現(xiàn)代公路養(yǎng)護(hù)中預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的局限性

3.1 技術(shù)難題與實(shí)施挑戰(zhàn)

首先，早期檢測(cè)準(zhǔn)確性問題是一大難題。由于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)依賴于對(duì)潛在問題的早期檢測(cè)和識(shí)別，對(duì)檢測(cè)的分辨率和敏感度要求極高，但當(dāng)前在道路裂縫早期檢測(cè)方面，現(xiàn)有的檢測(cè)設(shè)備可能難以捕捉到微小的裂紋和缺陷，可能導(dǎo)致一些隱患被忽略，進(jìn)而影響預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的實(shí)施時(shí)機(jī)。

其次，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)所需的高精度檢測(cè)設(shè)備和分析工具通常成本較高。高昂的初始投資和運(yùn)行維護(hù)成本在一定程度上阻礙了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

最后，現(xiàn)代公路系統(tǒng)的復(fù)雜多樣性為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的實(shí)施帶來了挑戰(zhàn)。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)與既有道路維護(hù)策略和設(shè)備集成可能會(huì)遇到一系列技術(shù)和管理難題，需要精準(zhǔn)分析和考量不同地區(qū)道路結(jié)構(gòu)、使用情況、環(huán)境因素等復(fù)雜的變量。

為了解決上述問題，不僅需要開發(fā)多功能化和智能化的檢測(cè)設(shè)備和分析工具，還需要有完善的配套政策和法規(guī)支撐，以確保該技術(shù)的可持續(xù)推廣和實(shí)施，促進(jìn)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，提高公路養(yǎng)護(hù)效果和效率。

3.2 環(huán)境與社會(huì)因素的制約

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在現(xiàn)代公路養(yǎng)護(hù)中的實(shí)施，除了面臨技術(shù)和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)，還受到環(huán)境和社會(huì)因素的制約。

一方面，環(huán)境因素對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用有一定的影響。例如，在多雨或極寒地區(qū)，對(duì)公路早期病害檢測(cè)和處理可能面臨更大的困難。地理位置和周圍環(huán)境對(duì)養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用也有顯著影響，如在城市密集區(qū)域和偏遠(yuǎn)地區(qū)，所采用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)可能截然不同，養(yǎng)護(hù)施工的實(shí)施難度也會(huì)有所不同。

另一方面，社會(huì)因素，包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地方政府財(cái)政能力，以及當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的支持力度等，也會(huì)對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的推廣和應(yīng)用產(chǎn)生影響。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為滯后的地區(qū)，盡管預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可以節(jié)省后期的維修成本，但高昂的初始投資和技術(shù)支持成本可能會(huì)限制該技術(shù)的應(yīng)用。此外，如果當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)缺乏對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)重要性的認(rèn)識(shí)和支持，也會(huì)對(duì)該技術(shù)的推廣造成阻礙。

3.3 法規(guī)、政策與標(biāo)準(zhǔn)的制約

第一，既有交通法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)未結(jié)合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行完善、更新，可能阻礙預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的廣泛實(shí)施。例如，某些現(xiàn)行法規(guī)要求在道路出現(xiàn)明顯缺陷后進(jìn)行維修，而未提供早期干預(yù)和預(yù)防維護(hù)的合法依據(jù)。

第二，政府在推動(dòng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)方面可能缺乏明確的政策支持和方向指導(dǎo)。缺少明確的激勵(lì)機(jī)制、資金支持和推廣計(jì)劃，可能導(dǎo)致該技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用受限。例如，缺乏針對(duì)性的稅收優(yōu)惠、補(bǔ)貼或資金支持，可能會(huì)限制該技術(shù)的應(yīng)用。

第三，在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)實(shí)施過程中，可能面臨缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證體系的問題。例如，現(xiàn)有的國(guó)際或國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)可能未涵蓋對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的具體要求和評(píng)估準(zhǔn)則。此外，缺乏針對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)人員的專業(yè)培訓(xùn)和認(rèn)證機(jī)制，也可能影響技術(shù)應(yīng)用效果。

4 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在現(xiàn)代公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用策略

4.1 實(shí)施定期和條件驅(qū)動(dòng)的維護(hù)計(jì)劃

定期維護(hù)計(jì)劃應(yīng)基于公路資產(chǎn)的使用壽命和性能退化模型來制訂，這要求公路管理人員深入分析公路資產(chǎn)的歷史性能數(shù)據(jù)，以確定最佳的維護(hù)周期。例如，對(duì)于高速公路的瀝青路面，可能需要每隔3～5 年進(jìn)行一次重覆蓋或大修；對(duì)于城市道路，則需要更頻繁的表面處理和裂縫修補(bǔ)。

條件驅(qū)動(dòng)的維護(hù)計(jì)劃更加靈活，依賴于實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)的路況監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來觸發(fā)維護(hù)活動(dòng)。為此，需要部署高精度的監(jiān)測(cè)設(shè)備，如振動(dòng)傳感器、聲波探測(cè)器和光學(xué)掃描儀，以及采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)和模式識(shí)別算法。通過這些技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控路面狀況，如車轍、沉降和裂縫的發(fā)展，從而在問題初期進(jìn)行干預(yù)，避免小問題演變成大問題，減少維護(hù)成本、延長(zhǎng)公路使用壽命。此外，定期維護(hù)和條件驅(qū)動(dòng)維護(hù)計(jì)劃還應(yīng)包括對(duì)環(huán)境和交通負(fù)載因素的考量。例如，在冬季和雨季，由于路面條件更易惡化，需要提高維護(hù)頻率，且更注重時(shí)效性。在交通負(fù)載較重的地區(qū)，維護(hù)計(jì)劃則需要考慮交通流量和車輛類型的影響，以及如何在不影響交通的情況下進(jìn)行有效維護(hù)。

4.2 優(yōu)化養(yǎng)護(hù)材料

材料選擇不僅關(guān)乎路面的即時(shí)修復(fù)效果，更影響到道路的整體耐久性和未來的養(yǎng)護(hù)成本。因此，在選擇養(yǎng)護(hù)材料時(shí)，工程師必須綜合考慮路面的使用條件、預(yù)期壽命及環(huán)境影響等因素。

對(duì)于承受重載交通的公路，建議使用高性能的改性瀝青混合料，這類材料通過添加聚合物改性劑或采用特殊的瀝青配方，可顯著提高混合料的抗剪切變形能力、耐疲性和抗溫度敏感性。特別是在溫度波動(dòng)大的地區(qū)，改性瀝青的應(yīng)用能夠有效抵抗極端氣候?qū)β访娴膿p害，從而減少因溫度引起的裂縫和車轍。

針對(duì)易受水損害的區(qū)域，采用高滲透性和自修復(fù)功能混凝土材料，可以有效降低侵蝕和凍融循環(huán)對(duì)路基的影響。這些混凝土材料中通常含有特殊的添加劑，如晶體生長(zhǎng)型自修復(fù)劑，它們遇水后能在裂縫表面形成結(jié)晶體，阻止水分進(jìn)一步侵入。這種自修復(fù)混凝土不僅能提高路面的防水性能，還能在一定程度上自我修復(fù)微小裂縫，延長(zhǎng)路面使用壽命。此外，從綠色養(yǎng)護(hù)的角度來說，建議使用由回收材料制成的瀝青混合料，不僅能夠減少對(duì)新鮮原材料的需求，還能降低建筑廢棄物的處理量。

4.3 完善相關(guān)法規(guī)與政策，促進(jìn)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

在當(dāng)前的公路養(yǎng)護(hù)體系中，很多法規(guī)和政策仍以傳統(tǒng)的修復(fù)性養(yǎng)護(hù)為主，并未充分考慮和支持預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。因此，需要針對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的特點(diǎn)和需求，對(duì)法規(guī)和政策進(jìn)行相應(yīng)的完善。

第一，建立明確的政策導(dǎo)向。政府部門應(yīng)明確支持預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將其納入公路養(yǎng)護(hù)發(fā)展的總體規(guī)劃和戰(zhàn)略。政策導(dǎo)向要明確鼓勵(lì)和支持創(chuàng)新研發(fā)，推動(dòng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的不斷進(jìn)步。

第二，建立科學(xué)評(píng)估體系。制訂科學(xué)的評(píng)估指標(biāo)和方法，對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果進(jìn)行評(píng)估，從而為決策提供可靠依據(jù)。評(píng)估體系應(yīng)包括技術(shù)效果、經(jīng)濟(jì)性、社會(huì)效益等方面，全面衡量預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的綜合效益。

第三，加強(qiáng)專業(yè)培訓(xùn)和技術(shù)支持。為公路管理部門和從業(yè)人員提供針對(duì)性的培訓(xùn)，提高其對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的認(rèn)知和應(yīng)用能力。同時(shí)，加強(qiáng)與科研機(jī)構(gòu)的合作，提供技術(shù)支持與指導(dǎo)，推動(dòng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新與推廣。

第四，強(qiáng)化監(jiān)督與管理。加強(qiáng)對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用過程的監(jiān)督與管理，確保其安全性和可靠性。同時(shí)，建立獎(jiǎng)懲機(jī)制，對(duì)單位和個(gè)人在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用中取得的突出成績(jī)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，推動(dòng)技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化。

5 結(jié)語(yǔ)

總體而言，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在現(xiàn)代公路養(yǎng)護(hù)中展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢(shì)，特別是在提高公路使用壽命和降低維護(hù)成本方面。盡管存在一些實(shí)施難題，但通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新、政策支持和管理改進(jìn)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在未來的公路養(yǎng)護(hù)實(shí)踐中會(huì)發(fā)揮更重要的作用。未來的研究應(yīng)集中在提高技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和適用性上，同時(shí)，大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的應(yīng)用可為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供新的動(dòng)力和方向。