(來自Fugro公司組織的基礎設施資產管理大會——作者Mike Woof )許多發達國家,即使不是大多數,認為投資交通基礎設施是理所當然的,這就導致了維護資金投入不足,造成潛在的長期運營費用短缺問題。在許多發展中國家,交通運輸網絡擴張迅速,但如何維護這些路網也未給予足夠的重視。
Fugro公司組織的資產管理大會在伯明翰舉行,重點探討發達國家,如英國和美國,出現的道路維護問題。當然,許多同樣的問題也存在于正在進行基礎設施投資的發展中國家,他們也需要建立長期的道路維護策略以保護其資產。一些演講者就提高基礎設施管理效率和削減預算等系列主題進行了演講。
Pascal Laumet是美國AgileAssets公司基礎設施資產管理產品開發主管,AgileAssets公司是全球領先的提供綜合資產管理解決方案的咨詢公司,在美國擁有一批重大合約。公司聲稱需要更好地利用資源進行道路維護,Laumet說:“路網正日益老化,必須安全地進行管理”。他解釋說協調好資源是非常有益的,“我們看到的是,資源協調正緩慢向綜合化方向發展”。
但是一些業主在這一點上仍然行動緩慢,Laumet說:“數據移動性也是一個大問題,這些管理系統之間是相對獨立的,不能相互調用數據。”
他說業主們需要合適的工具進行資產管理。“如果你希望優化你的橋梁管理項目,只要選擇合適的方案就可以節約更多的經費,你選擇的方案越好,經費節約的潛力越大”。
AgileAssets公司在國家運輸部門有好幾個合約,紐瓦克市是其中一個客戶,采用公司建議的方案對其有限的預算進行了優化。Laumet說:“在一個4年周期內,紐瓦克市節約了9百萬美元。他們改變了處理事務的方法”。
Laumet補充說,公司的其他客戶也改進了他們的運營方式。“總的思路是打破筒倉效應,實行資產通盤管理,戰略性思維具有巨大的優勢,更好的分析問題和管理需要全局考慮,我們可以通過協調相關項目節約更多經費。”
Alex Wright是運輸研究所(Transport Research Laboratory,TRL)的技術部門經理,他論述了采用激光雷達(LIDAR)技術收集數據的優點。他說:“激光雷達技術可用于測量各種各樣的資產”。
Wright解釋說,在傳統觀念上,LIDAR是一種機載技術,用于直升機在100~400m低空飛行時掃描目標,新的技術正在推向市場。過去,直升機的費用是限制LIDAR系統大范圍使用的障礙,Wright說:“主要原因是直升機的價格太高,難于推廣,但如果安裝在汽車上,LIDAR就比較經濟實用了。”
Wright解釋說,新的車載LIDAR系統比航空測量具有更大的優勢。“你可以在橋下和隧道中進行測量,這在空中是無法實現的。”Wright繼續說:“你可以使用LIDAR測量道路的整個寬度,獲得3D模型,當然你還需要一個慣性導航系統提供航向和姿態角數據。LIDAR還有很多應用,如辨別標識和頂部跨線橋,也可以用來識別不安全特征。”
測量精度是一個問題,Wright補充說:“通過后處理,如采用參考基站或參考點,可以提高測量精度”。Wright解釋說,如果要在英國繁忙的M25高速公路進行測量,僅需測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技術在這些應用場合被證明是有價值的,“我們估計測量精度可以精確到幾個厘米。”
J?gen Krarup是Greenwood TSD公司的高級工程師,該公司是專門從事彎沉儀技術研究的機構,彎沉儀是用來評估道路狀況的有效工具。Greenwood TSD公司多年前就已經開發了高速彎沉儀(TSD)系統,可以用于路面機械特性分析,能夠檢測瀝青面層的水平應力和垂直撓度。滾輪式彎沉儀可以在瀝青路面開裂前檢測其承載能力,突出顯示需要維修的區域,可以幫助在破壞發生前完成維護工作,減少維護費用。Krarup說一項具有專利技術的多普勒激光傳感器系統被用來測量撓曲速度而不是位移,位移可以根據速度精確計算得到。他評論說:“在加利福利亞州的一條公路上,可以檢測出2m長度內2mm的誤差”。
根據Krarup所說,TSD系統可以在高達80km/h速度下進行數據記錄,與同類僅能進行低速測量的技術相比,它具有更高的效率和更多的功能。這套系統已經被證明是行之有效的,在澳大利亞還進行了1.8萬公里道路、歷時5個月的數據記錄實例驗證。該系統的用戶遍及英國、丹麥、意大利、波蘭、南非、中國和美國。
據Krarup所說,TSD系統測量每一個多普勒激光傳感器所在位置的路面垂直撓曲速度,這些速度是路面對真實設計軸載的動態響應。他解釋說,這是用滾輪載荷代替模擬卡車沖擊載荷產生的撓曲速度。當大多數道路工作集中于路面維護時,從這一設備得到的數據價值是巨大的,它提示了即將發生破壞區域的準確位置。
Rod Eddies是Fugro公司的區域服務經理,他解釋說管理地面風險很關鍵,特別是英國,經歷了幾十年,有一些地方甚至經歷了幾個世紀的工業活動。他說:“這個小島上布滿了廢棄的礦山和采石場,不利于建設良好的路面結構”。
Eddies說,由于缺乏地下信息,這些遺留問題帶來了巨大的不確定性。“一般來說,我們需要從地質學上減少不確定性,通過理解地面的變化過程,我們可以理解這些物理現象,但地質情況特別不適合于路面”。
為解決路面維護的相關問題,[無段落樣式]正文Fugro公司開發了表面波地震勘探技術,Eddies說這一技術具有很高的精度。他說:“地質技術發展了很長時間,現在采用3D技術我們可以繪制出地面剛度圖”。Eddies還說,系統也在不斷完善,“GPR技術也在不斷發展”。
在許多國家,橋梁狀況是交通基礎設施中主要關心的問題,許多老舊結構性能不好,或已接近設計壽命末期。John Broomfield博士是Broomfield咨詢公司的國際腐蝕專家,他說:“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環境。他解釋說,在英國,道路橋梁一般設計壽命為100年,高速公路管理局負責的3,200座左右的橋梁中的許多(即使不是大多數)進入了中年期,意味著橋梁維護成了主[無段落樣式]正文要工作任務。他說:“其中一個問題是橋梁無法被替換,我們只能進行維修,延長它們的使用期限”。
如Broomfield博士所講述,美國20世紀60年代建設的橋梁,設計壽命為50年,其橋梁維護問題更嚴重。廣泛使用的加筋混凝土橋梁是一個問題,Broomfield博士說,許多老舊結構建設標準較低。同時,維護工作也是一個問題,他說:“融雪鹽滲入問題已存在一段時間了”。
鋼筋混凝土橋梁開始建設時,沒有太多的關于腐蝕反應的知識,腐蝕可以在不與氧接觸的情況下發生,而修補型的維護也會引入相應的問題,Broomfield博士說:“簡單的修補會加速腐蝕”。
防腐技術多種多樣,Broomfield說:“在美國,一般不使用防水膜”,而是采用環氧樹脂裹覆鋼筋。其它一些地方采用陰極保護的方法。
雖然沒有中東部地區存在的化學侵蝕。氯化物的存在對橋梁維護團隊來說是一個挑戰,盡管Broomfield博士說腐蝕的閥值可以不一樣。“氯化物侵入5年后腐蝕開始”。
了解維護方法是非常重要的。Broomfield博士評論說:“我們培訓土木工程師時,沒有教給他們足夠的材料退化和材料維護的知識。新橋如果要更耐久,工程師必須進行培訓以掌握這些知識”。
John Munslow在南格洛斯特郡議會工作,他解釋說氣候變化對交通基礎設施的影響顯著。南格洛斯特郡的記錄表明惡劣天氣對道路狀況影響明顯,現在比15~20年前更嚴重。據Munslow所說,長時間的小規模天氣變化會對交通基礎設施造成長期的大的經濟損失。為使郡預算更合理,Munslow尋求英國氣象部門的幫助,借助氣候模型進行道路維護。模型中必須考慮許多參數,包括溫度、降水、風力、濕度和海平面升高。他說:“使用一個風險矩陣,我們可以預測哪些資產將首先被影響,決定需要優先保護的對象”。
Munslow說溫度升高對道路的磨損具有顯著影響。連續多日最高溫度達到30℃,并且夜間溫度不低于15℃時,沒有足夠的時間讓路面冷卻,導致瀝青路面更容易變形,次要道路可以封閉進行大修,維護費用通常比較低,但繁忙的道路不能采用這種方法。