基于BIM+GIS技术的公路预防性养护研究

基于BIM+GIS技术的公路预防性养护研究

向锦毅

广州西二环高速公路有限公司广东广州510820

摘要：公路预防性养护是具有明显计划性的道路养护技术，其通过对道路性能的预估和养护时机判定，预先对于道路进行的计划性养护措施。预防性养护技术能够从早期解决道路的病害问题，防止道路路面病害的进一步恶化，保证道路的良好的使用性能，同时还能够明显降低道路的维护成本，从而达到推迟路面病害恶化时间、保持或改进系统的功能性状况的目的。文章对基于BIM+GIS技术的公路预防性养护进行了研究分析，以供参考。

关键词：BIM+GIS；公路；预防性养护

1前言

在我们国内的具体应用中，由于公路系统内包括运营、路政、养护等多个部门，各个部门有各自的信息系统，彼此之间的数据也是由各自部门维护。因为采用不同的数据格式和交换格式，导致无法整合到统一的地理数据平台上进行统计分析和数据挖掘，不能有效实现业务数据共享，从而使得各个部门之间难以实现高效协同，决策者难以通过统一的数据展示平台及时全面地掌控整体的公路运营状态。

2预防性养护技术的特点

2.1养护行为具有明显预防性

预防性养护的前提是对于道路病害出现时间、严重程度以及发展状况的准确判断，因此其养护属性为预防性养护，即在道路病害的初期就展开养护工作，保证道路的各项路用性能。在预防性养护开始前，需要对目标道路的道路状况进行检测和数据采集，在此基础上，通过数据的分析和挖掘确定目标道路病害的发展趋势，并在发展趋势中标注预防性养护的实施点，并根据病害的特点选择合适的养护技术实施养护工作。所以，沥青路面预防性养护措施具有预防性。

2.2养护行为具有周期性

公路沥青路面的抗滑性、平整度、耐磨耗性等路用性能对随着道路行车作用逐渐下降，为了将道路使用性能维持在合理的水平，就必须采用周期性养护对路面进行适当的处理，这就体现出了预防性养护行为的周期性。在预防性养护实施前，需要在不同周期内对路面性能进行测试和评价，当降低到预先设定的性能标准时，需要及时对路面进行处治和恢复。预防性养护操作较为简便，施工难度小，因为其养护的周期相对大中修短，从而具有明显的周期性。

2.3养护时机合理

预防性养护时机是以道路病害发展模型拟合出的未来发展趋势曲线为依据，当道路性能达到预防性养护的实施点时，立即开展预防性养护工作，在病害初期就将病害威胁消除，从而保证路面性能的正常发挥，同时还能够节省养护成本，大大提高了沥青路面养护的经济性和有效性。

2.4养护过程机械化程度高

预防性养护技术不但需要依托于路面状况监测、数据分析处理等现代信息手段，充分应用计算机技术，开发建立适合本地实际的路面评价信息平台，科学分析路面技术状况的衰减规律，科学地制定预防性养护计划。同时其施工工艺多涉及到新型设备、技术，因此，预防性养护技术具有机械化程度高、施工工艺简便、养护难度小等优点，能够大大提高沥青路面养护的效率和效益。

3预防性养护技术类型及特点

3.1微表处

微表处是近年来预防性养护技术中最为常用的养护方式之一，其主要采用改性乳化沥青、集料、添加剂、填料和水等作为主要原材料，拌合后直接铺筑于沥青路面表面，施工完成约1h~2h（改性乳化沥青破乳完全）后即可开放交通，通过行车碾压成型。微表处能够显著改善道路的抗滑性能、平整度、渗水性、耐磨耗性以及表面状况等路用性能，同时还能够对路面车辙病害进行修复和处置，对于沥青路面具有良好的恢复作用，可处治车辙、轻度松散、泛油等多种病害。

3.2稀浆封层

稀浆封层主要采用普通乳化沥青、集料、填料、助剂以及水等按照一定的配合比拌合而成的稀浆混合料，将其均匀铺筑于沥青路面表面。稀浆封层所采用集料粒径相对于沥青混合料更细，其本质上就是细粒式沥青混合料。稀浆封层与微表处的主要区别就在于乳化沥青类型，其采用的主要是普通乳化沥青。由于性能的差异，稀浆封层主要用于低等级公路的路面养护工程。稀浆封层技术具有施工快、造价低、用途广、耗能少的优点。

3.3同步碎石封层

同步碎石封层主要采用沥青胶结料（改性沥青或改性乳化沥青）同步配合碎石在路面进行铺筑的磨耗结构薄层。现有同步碎石封层大多采用热沥青进行铺筑，热沥青能够更好地与碎石之间形成粘结作用；由于热沥青具有良好的流动性，能够渗透至石屑内部，从而明显增加颗粒间黏结剂吸附的高度。同时，热沥青良好的流动性还能够渗透至养护目标路面的裂缝内部，从而起到对裂缝的填补作用和增强路面对于外界水的抵御能力。

4基于BIM模型的预防性养护决策

传统的养护决策分析方法，如决策树、推理机分析等，往往偏重于理论分析，与实际的公路养护业务产生脱离，养护决策无法达到公路养护管理的实际需求。

基于BIM模型，本文提出了一套适用于道路管理业务的预防性维护决策分析方法，真正实现了维护决策与道路维护业务的紧密结合。建立公路道路数据采集和技术状态评估系统，实现多种方式收集公路路况数据，实现公路技术状态的计算，分析和评估。系统提供了路基，路面，结构和线路设施评估单元损坏问卷的人机界面进入功能和批量数据导入功能。系统提供用于检测详细数据的导入界面，详细数据可根据公里部分直接更新为各种类型。在损伤调查表中，详细数据导入界面包括路况自动检测设备数据接口和手动检测数据接口。根据JTGH20-2007规定的道路技术状态评价标准和评价模型，系统可以自动计算各路段的道路技术相关参数和技术状态得分，并根据得分评估技术状态，并提供技术支持。状态更正，审查，审查，验证和其他功能，并提供道路状况调查问卷，评估表格和导出相应Excel文件的能力等信息。构建道路养护决策分析系统，实现更全面，更智能的维护决策分析功能，为道路养护的合理规划和科学实施提供决策支持。根据道路技术条件和性能，系统可以分析未来1到10年的道路网维护需求，在财务约束条件下进行道路网维护优化决策，并结合最终调整后的维护措施生成维护计划的详细数据。该功能基于路径维护管理需求，分别根据路径管理级别，路径技术级别，路径车道分类，涵洞分类，维护资金来源，交通量等指标进行查询统计和数据汇总。信息或图形表示，可以生成excel表单。用户可以自定义当前年度的维护基金配额，系统根据最大收益原则（优化分配方法或优先级模型）优化给定维护预算，以满足道路网络中最需要维护和最有利可图的路段。该分析提出了财务约束下的最佳保护计划，包括维护时间和维护选项的建议。该系统还支持使用多种评估和决策模型进行综合分析，并采用线性规划方法的系统分析方法，将净现值，成本效益比，收益率等经济分析决策模型进行综合分析，并可对分析结果，优化。

根据需求分析或优化决策结果，系统可自动生成养护工程计划；用户可考虑项目实施和施工方面的影响因素，对基于系统分析的养护计划进行人工调整，改善养护计划的可行性；通过编制路面养护计划，提出路网的大修、中修和日常养护预算，为向上级财政部门申请公路养护资金，提供科学的“公路养护预算编制计划”。编制人计划编制完毕后提交给具有审核权限的用户进行审核，审核通过后计划生效。

5结束语：随着我国交通基础设施的完善，如何搞好公路的养护管理，是摆在公路管理部门及经营企业面前一项长期而艰巨的任务。基于BIM的思路，利用数据库管理，将公路基础设施三维模型与设施使用手册、运行参数、保养周期等关联，提高运营可靠性，为公路运维及养护监测带来新的思路和方法。

参考文献：

［1］ChuckEastman.BIM建筑资讯信息建模手冊（第二版）.2013．

［2］刘晓军．基于GIS技术的公路养护管理系统开发．公路工程，2010．