路面預(yù)防性養(yǎng)護方法研究

張 興

(黑龍江省航道局)

路面預(yù)防性養(yǎng)護方法研究

張 興

(黑龍江省航道局)

摘 要:論述了路面養(yǎng)護技術(shù)對道路使用效果的影響，闡明了路面預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)的實質(zhì)和優(yōu)點，并論述了預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)的具體實施方法和養(yǎng)護實施時機的選擇。

關(guān)鍵詞:路面;預(yù)防;養(yǎng)護;維修

1 路面預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)

1.1 路面預(yù)防性養(yǎng)護措施

路面使用一定時間后，總會發(fā)生一些病害，導(dǎo)致使用功能發(fā)生衰退。為了持續(xù)提供和保持道路的使用功能，必須對路面采取必要的預(yù)防性養(yǎng)護和治療性養(yǎng)護措施。路面預(yù)防性措施很多，這里主要介紹常用的路面預(yù)防性養(yǎng)護的技術(shù)措施。

預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)措施主要包括封縫;霧封層;石屑封層;超薄冷拌封層，包括稀漿封層、微表處、開普封層;薄層及超薄熱瀝青罩面，包括 NovaChip、UTAC、OGFC、SMA罩面等。預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)措施的特點是層薄、單價低，在技術(shù)措施選用時通常也要考慮到其使用年限和壽命，

1.2 霧封層

霧封層技術(shù)是將乳化瀝青、專門的防護再生劑等混合成稀漿狀材料，使用專用噴灑設(shè)備將稀漿呈霧狀噴灑在舊的瀝青混凝土路面上，其目的是更新或還原表面己氧化的瀝青膏體，填封微小裂縫，提高路面防水性能。為了增加表面粗糙度提高路面抗滑性能，有時霧封層材料中也會摻加細骨料混合成稀漿狀材料，使用專用噴灑設(shè)備或人工涂抹在路面上進行預(yù)防性養(yǎng)護。霧封層的厚度通常為0～3 mm。

瀝青混凝土路面經(jīng)過一段時間的使用后，會出現(xiàn)路面抗滑性能下降、出現(xiàn)微小裂縫導(dǎo)致瀝青路面防水性能下降等問題，但其他路用性能尚處于良好狀態(tài)。在這種情況下采用霧封層預(yù)養(yǎng)護措施是一種較好的養(yǎng)護方法。

1.3 超薄冷拌封層技術(shù)

超薄冷拌封層包括乳化瀝青稀漿封層、微表處和開普封層等，是一種較薄的冷拌冷鋪罩面處理層(厚度0.5～1.5cm)。超薄冷拌封層的結(jié)合料宜采用乳化石油瀝青、改性乳化石油瀝青。礦料應(yīng)選用耐磨、強度高的石料。各種結(jié)合料、礦料、填料及乳化瀝青混合料的各項技術(shù)指標要求應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40)的規(guī)定。超薄冷拌封層作為路面養(yǎng)護技術(shù)僅適用于原路面強度、路面狀況指數(shù)、行駛質(zhì)量指數(shù)均在中等等級以上的路面進行的預(yù)防性、保護性養(yǎng)護。

1.4 超薄或薄層熱瀝青罩面

作為預(yù)防性養(yǎng)護的超薄或薄層熱瀝青罩面包括Nova-Chip、UTAC、OGFC、SMA罩面等。罩面的結(jié)合料宜使用性能較好的粘稠型道路石油瀝青和改性瀝青。礦料的選擇宜采用耐磨、強度高的石料。

罩面層的厚度，可根據(jù)路面等級、交通量大小、道路等級和功能綜合考慮確定。用于重點解決路面輕度網(wǎng)裂、透水時，可采用較薄的罩面層(1.0～3.0 cm);對于路面破損、平整度、抗滑等多項性能需要改善的瀝青路面，罩面時應(yīng)采用較厚的罩面層(3.0～5.0 cm);對于路面破損嚴重，需要補強的路面，應(yīng)根據(jù)交通量資料，參照相關(guān)規(guī)范，計算罩面層厚度，進行路面補強設(shè)計。各類型的一般罩面層厚度不得小于最小施工結(jié)構(gòu)層厚度。

1.5 預(yù)防性養(yǎng)護措施的適用性

各種預(yù)防性養(yǎng)護措施的材料、工藝和成本造價都各不相同，其作用和功能各異，所以在實際工程應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)實際路面的病害情況類型和程度，選擇合適的路面采取適宜的預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)措施。

2 路面預(yù)防性養(yǎng)護的時機

2.1 行駛質(zhì)量指數(shù)法(RQI)及破壞指數(shù)法(DI)

在國外，有的機構(gòu)研究采用行駛質(zhì)量指數(shù) RQI(Ride Quality Index)或破壞指數(shù)DI(Distress Index)來確定路面預(yù)防性養(yǎng)護的時機。如美國密西根州運輸部在路網(wǎng)管理中用DI和RQI來表示路面性能。為了延遲由不平整度和動載引起的路面破壞，該州資助了用RQI作為各種路面的預(yù)防性養(yǎng)護閾值(RQI thresholds)的研究，根據(jù)這個閾值采取預(yù)防性養(yǎng)護措施就可以提高路面平整度，減小動載影響，增加路面的服務(wù)期。

密西根州采納RQI值用作路面(尤其是剛性路面)預(yù)防性養(yǎng)護的閾值，對由不平整度和動載引起的路面破壞有著積極的意義，但這種方法沒有解決路面預(yù)防性養(yǎng)護針對的其他主要路面問題，如裂縫、路面水損壞和抗滑性能等。

2.2 基于時間或路況的方法

預(yù)防性養(yǎng)護是為了保持路面的良好功能，使其不致出現(xiàn)功能失效而進行的養(yǎng)護。所以預(yù)防性養(yǎng)護理論的研究必須弄清功能失效的時間，養(yǎng)護應(yīng)在路面功能還處于一定水平時進行。因此，可以選取基于時間或基于路況作為確定預(yù)防性養(yǎng)護時機的兩種方法。

研究認為，每個路段大致都有一個需要進行預(yù)防性養(yǎng)護的時間。表1給出了瀝青路面需要在不同時間進行的預(yù)防性養(yǎng)護措施。當然進行各種預(yù)防性養(yǎng)護的實際時間隨交通水平和環(huán)境有所不同。但管理部門可據(jù)此確定所轄路段進行預(yù)防性養(yǎng)護的大致時間。

表1 不同預(yù)防性養(yǎng)護措施應(yīng)用的時間

基于路況的預(yù)防性養(yǎng)護就是從路面的實際破壞狀況出發(fā)，找出進行預(yù)防性養(yǎng)護的臨界破壞狀態(tài)，確定預(yù)防性養(yǎng)護的時機。對基于路況的預(yù)防性養(yǎng)護來說，不同破壞狀況的路面可能具有相同的PCI。即使路況相近PCI也相近，但不同時期路況的變化情況并不一定相近。路面損壞狀況用PCI值來衡量，PCI是一個綜合值，僅僅是路面表面破壞的一種外觀評價，只關(guān)注了路面破壞的表面現(xiàn)象，對路面破壞究竟是什么因素引起并不關(guān)心。而各種路面上的損壞現(xiàn)象錯綜復(fù)雜，路面破壞可能由路面結(jié)構(gòu)、路面材料、設(shè)計施工、環(huán)境和交通等因素引起的。所以單憑PCI值也很難決定采取哪一種養(yǎng)護措施，而應(yīng)結(jié)合實際情況靈活確定。

2.3 效益費用評估法

效益費用評估法是用效益與費用的比值來衡量的。每一種策略的費用都根據(jù)管理部門費用和用戶費用來確定。管理部門費用包括設(shè)計費、初期修建費、養(yǎng)護費、改建費和殘值，用戶費用包括車輛運營費、延誤費、行程時間費和事故費等。費用折算成單價，如元/m2;效益根據(jù)預(yù)防性養(yǎng)護后期望延長的路面壽命或根據(jù)性能曲線的變化，即性能曲線下增加的面積確定。性能曲線是由路面數(shù)據(jù)(諸如路況、荷載、氣候和維修養(yǎng)護)來確定的，路面預(yù)防性養(yǎng)護導(dǎo)致了路面性能的變化。通過分析計算每一種養(yǎng)護措施的效益費用比來優(yōu)選出最佳養(yǎng)護方案。

2.4 排序法

預(yù)防性養(yǎng)護的各種特征對管理部門是非常重要的，但有些特征不容易定量化。這些特征包括交通分布、當前預(yù)防性養(yǎng)護的經(jīng)驗及適合施工的氣候條件等。除了效益費用比外，還可對所采取的預(yù)防性養(yǎng)護措施進行整體評分排序。

排序法通常是先初步安排養(yǎng)護的時間和對策，然后考慮預(yù)算的約束和優(yōu)先次序的要求進行一年或多年的項目規(guī)劃。預(yù)防性養(yǎng)護時間的安排可以按某一事先設(shè)定的標準進行，如使用性能標準PCI。當路面的PCI低于此標準時，該路段即需采取預(yù)防性養(yǎng)護措施。此時，進行預(yù)防性養(yǎng)護的時機和措施是分開考慮的，通常采用使用性能參數(shù)進行各項目的排序。當然也可以采用經(jīng)濟分析參數(shù)進行排序，此時預(yù)防性養(yǎng)護的時間和措施的確定是同時進行的。

2.5 生命周期評估法

生命周期費用分析(Life Cycle Cost Analysis)是在一定的時期內(nèi)，通過分析某一路段的初建費用和以后的折扣費用來評價其經(jīng)濟價值的過程。生命周期評估法是目前應(yīng)用比較廣泛的一種方法。在路面大、中修和重建時，常常用到生命周期評估法。預(yù)防性養(yǎng)護推遲了昂貴的路面大修活動，但預(yù)防性養(yǎng)護要求提前支付養(yǎng)護費用。在不同時期支付同樣多的費用有不同的經(jīng)濟價值，所以有必要進行經(jīng)濟分析。分析的方法是將分析期內(nèi)不同時間支出的費用，按某一預(yù)定的貼現(xiàn)率轉(zhuǎn)換為現(xiàn)在的費用(現(xiàn)值)。通過轉(zhuǎn)換成單一的現(xiàn)值，可在等值的基礎(chǔ)上比較各種方案。

2.6 決策矩陣、決策樹法

在國外有些公路管理部門用決策矩陣作為預(yù)防性養(yǎng)護的決策支持。表2是用決策矩陣作為選取預(yù)防性養(yǎng)護措施及時機的例子。一些薄層罩面的目的不是為了提高瀝青路面的結(jié)構(gòu)強度，因此，將其納入預(yù)防性養(yǎng)護措施中。從表2可以看出當路面出現(xiàn)嚴重的不平整和疲勞裂縫時就不可以用微表處這種預(yù)防性養(yǎng)護措施了;當路面出現(xiàn)嚴重的車轍，橫、縱向裂縫和少量的疲勞裂縫時，應(yīng)用微表處措施也并不一定有效。

決策樹是動態(tài)模型研究中常用的一種方法。圖1是根據(jù)美國密西根運輸部的標準，以RQI和DI作為預(yù)防性養(yǎng)護的標準而建立的決策樹?？梢钥闯?，當RQI＜54，RD＜3mm，如20＜DI＜25，此時進行單層石屑封層即可;如25＜DI＜30，此時需進行雙層石屑封層;如DI＞40，預(yù)防性養(yǎng)護措施就不適合了，此時就需進行昂貴的路面大修。

表2 用決策矩陣選取預(yù)防性養(yǎng)護措施

圖1 預(yù)防性養(yǎng)護決策樹

3 結(jié)語

需要指出的是，對于具體項目，預(yù)防性養(yǎng)護措施和時機的確定是一個復(fù)雜的過程。在選擇預(yù)防性養(yǎng)護措施時要綜合考慮路面類型，路面結(jié)構(gòu)特性，路面破壞類型、范圍和嚴重程度，當?shù)亟?jīng)驗，費用效益等。同時，具體項目預(yù)防性養(yǎng)護措施和時機的選取通常還需進行現(xiàn)場評估，而不是僅用某種方法就可以解決的。

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［1］中華人民共和國行業(yè)標準.公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范(JTG D50-2006)［S］.北京:人民文通出版社，2006.

［2］中華人民共和國行業(yè)標準.公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(JTG D40-2002)［S］.北京:人民文通出版社，2003.

［3］中華人民共和國行業(yè)標準.公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004)［S］.北京:人民交通出版社.

［4］中華人民共和國行業(yè)標準.公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范(JTJ 073.1-2001)［S］.北京:人民交通出版社，2001.

［5］中華人民共和國行業(yè)標準.公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范(JTJ 073.2-2001)［S］.北京:人民交通出版社，2001.

［6］中華人民共和國行業(yè)標準.公路養(yǎng)護安全作業(yè)規(guī)程(JTG H30-2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

中圖分類號:U416.217

C

1008-3383(2011)06-0059-02

收稿日期:2011-04-21