引言

受建设环境、地质条件、管理等多种因素的影响，高速公路工程投用期间可能会出现各种病害问题。因此，应尽可能全面地了解高速公路工程中常见的病害，以公路养护技术为中心，持续提高预防性养护技术的应用水平，为高速公路养护工作提供更强大的技术支持。

1预防性公路养护技术的优势

预防性公路养护技术，能在病害萌芽时介入，避免病害恶化后高昂的维修费用，降低全寿命周期成本，而且提前采取措施能够延缓路面老化、裂缝、车辙等病害发展，延长公路使用寿命，维持良好的平整度与抗滑性，保障行车安全与舒适。同时因在病害初期作业，施工规模与时长会大幅缩减，对交通的干扰也会降低到最小，所以能够保障公路顺畅通行，提升整体运输效率。

2高速公路工程的现有病害

高速公路自建成运营以来路面状态表面良好，可满足安全通行需求，仅局部路段存在轻微裂纹、龟裂等现象，此外，个别路段具有沉陷、严重纵裂病害，早已养护处理，现已无该类严重病害。但高速公路工程为避免严重病害的出现，决定采用预防性养护的方式改善路面状态，解决轻微裂纹、龟裂、车辙等现象，避免轻微病害蔓延发展为严重病害。对高速公路工程的现有病害状况进行总结，如下所示：（1）轻微裂纹。存在于局部路段中，细小且长度较小，肉眼观察后发现较浅，经检测后发现所有轻微裂纹深度均低于15mm。（2）龟裂。存在于局部路段，呈网状分布，又多条裂纹构成不规则形状，与轻微裂纹相较，该龟裂病害的宽度略宽。（3）车辙。对高速公路工程中的轻微裂纹、龟裂、车辙病害具体情况进行检测。

3高速公路预防性养护技术设计方案

3.1构建动态监测体系

动态监测体系属于预防性养护的核心基础，其依靠智能检测技术和数据分析来实现病害的即时感知并进行动态评估，为准确判断提供关键支撑。就智能检测技术运用而言，AI图像识别技术凭借深度学习算法，可以自动识别并分析路面裂缝、坑洞、车辙这些病害，识别精确度达到95%以上，而且能在晚上、雨天等复杂环境下，完成高精准的检测任务。其技术革新之处在于，通过迁移学习提高模型的广泛适应能力，减少对标注数据的依存程度，并且与无人机巡查技术相配合，完成大面积、高效率的病害普查。高频探地雷达利用大于一吉赫兹的高频电磁波对路基内部脱空、松软，含有水量不正常等状况展开无损探测，探测深度可达3米，分辨率超过5厘米，从而弥补传统钻芯取样方法的破坏性和局限性的不足。其技术改进包括创建三维成像算法，将病害的空间分布情况直接展现出来，再借助地质雷达和GPS定位技术，实现对病害位置和严重程度的精确标识。物联网传感器被植入到路面、路基和桥梁之中，持续监测交通负荷、周边环境要素以及结构反应，数据搜集的频率可以达到每秒10次，为病害演变提供大量时序数据。其所具有的技术进步包括开发出低能耗、自发电的动力传感器以延长设备的使用寿命，再依靠边缘计算手段实现数据的本地化处理，减少传输延迟和带宽占用。在数据融合和动态评估方面，数据融合包括智能检测数据（如病害图像、雷达信号）、物联网数据（如荷载、环境参数）以及外部数据（如气象预报、交通流量），利用时空数据融合算法，消除不同数据源的时空偏差，对清洗后的数据进行特征提取，形成标准化的数据集；病害发展趋势预测模型，利用LSTM或者Transformer等深度学习模型作为输入历史病害数据、交通荷载、环境参数等数据，得到未来病害的发展趋势，如裂缝扩展速度、坑槽面积增长速率等，提前3~6个月预测病害的发展风险，为养护计划制定提供参考依据，并通过敏感性分析确定病害发展的关键因素，如重载车辆比例、极端降雨频率等。

3.2优化养护决策模型

决策模型作为预防性养护的核心纽带，依靠全生命周期成本分析（LCCA）和动态决策支持系统实现养护方案经济性与有效性的融合。在全生命周期成本分析中，成本量化涉及直接成本（包括材料费、人工费、设备租赁费，按灌缝、罩面等养护类型进行统计）、间接成本（涉及交通延误成本、环境成本，如碳排放、用户成本即行车时间增加，借助交通仿真模型及碳足迹计算工具进行量化）。性能衰减关联要借助构建公路性能（如平整度、抗滑性）与养护成本的回归模型，来量化不同养护手段对性能改善的边际效益，并将其用于评判“不养护”“预防性养护”“矫正性养护”三种策略的长期成本差别，从而选定性价比最佳的方案。动态决策支持系统中的基于机器学习的养护时机预测模型，输入病害发展趋势、交通流量、气候条件等数据，输出“立即养护”“3个月后养护”等建议。利用强化学习算法动态调整参数以适应不同路段特征，并采用专家知识库来避免过度拟合。在优先级排序方面，该模型使用多目标优化理论构建包含“风险-成本-效益”的三维评价体系，使用AHP或者熵权法确定权重，其使用流程为计算各路段病害风险指数（如PCI指数），估计养护方案的成本和效益，生成养护优先级清单，重点处理风险较高但成本较低且效益较高的路段。

3.3创新技术应用场景

技术场景创新是预防性养护的载体，新技术、新工艺、新模式的应用使得养护效果和可持续性得到提升。在新材料工艺方面，快速修复材料包括高早强混凝土、自修复沥青、冷拌冷铺材料等，其固化时间较传统材料缩短50%以上，适合应急抢险或交通繁忙路段快速修补，减少养护对交通的干扰。绿色养护技术采用再生沥青、工业废渣（钢渣）、环保材料替代天然骨料，将温拌沥青（施工温度降低30摄氏度）与就地热再生技术相结合，实现碳排放降低30%以上、资源循环利用。在养护模式创新上，区域协同养护通过成立跨区域养护联盟，共享检测设备、技术人员、应急资源；云平台对接养护需求、分配养护任务、监控养护进度，降低运营成本，提高资源利用率。在预防性养护与应急抢险联动上，将预防性养护数据（病害高发路段、历史抢险记录）纳入应急预案，“预防-应急”一体化管理平台开发完成，病害预警、养护计划、应急响应的动态衔接。三个主体构成“感知-决策-执行”闭环，动态监测体系中的AI图像识别技术发现病害异常，如裂缝扩展加速，决策模型依据病害预测模型输出养护建议，如“2个月后要灌缝养护”，并结合成本效益分析，优先调度快速修复材料及区域协同养护资源，最终实现病害精确治理与资源高效调配。

结束语

综上所述，为了能够进一步延长高速公路使用生命周期，优化路面使用性能，控制养护成本投入在较小范围内，需充分重视预防性养护技术应用设计，围绕在以技术应用判断标准规划设计方案，以期能够针对于高速公路的实际状况，而统筹设计出经济性、可行性强，能够动态化调整，可为后续施工组织予以便利及彻底处理好路面病害问题的养护设计方案。

参考文献

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