對(duì)瀝青路面養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的編制與研究

周堅(jiān)

摘 要：隨著我國(guó)公路建設(shè)的日趨成熟和路網(wǎng)的完善，“大路網(wǎng)”格局初具規(guī)模，隨之而來的道路養(yǎng)護(hù)問題也漸漸凸顯，因此結(jié)合道路現(xiàn)狀情況、合理分析公路路面病害，針對(duì)性地對(duì)公路路面提出合理的養(yǎng)護(hù)方案及養(yǎng)護(hù)時(shí)間，能有效地延長(zhǎng)路面的使用壽命周期，發(fā)揮道路的最大使用能效，也能對(duì)我國(guó)公路路面設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：瀝青路面養(yǎng)護(hù) 養(yǎng)護(hù)規(guī)劃 編制研究

有許多問題目前公路養(yǎng)護(hù)和合理的維修計(jì)劃改善我國(guó)公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)資金的使用效率，節(jié)省維修基金，有效保證路面的使用品質(zhì)，延長(zhǎng)路面的使用壽命，減少高速公路全壽命周期維護(hù)成本，提高道路服務(wù)水平和資源利用的效率，具有重要意義，并且可以實(shí)現(xiàn)路面性能目標(biāo)和成本效益最大化。由于路面疾病的發(fā)展趨勢(shì)更加難以預(yù)測(cè)，所以路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)的規(guī)劃還不夠成熟，與廣東米扎公路路面養(yǎng)護(hù)規(guī)劃相結(jié)合，對(duì)養(yǎng)護(hù)方法的規(guī)劃進(jìn)行了探討。

例如，單位維護(hù)成本較高，從而導(dǎo)致有限的維護(hù)資金。維護(hù)工作效率低，維修人員維修工作強(qiáng)度比較大，早期預(yù)防性維修程度不足，道路養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，經(jīng)常的維修保養(yǎng)道路條件差，導(dǎo)致建設(shè)規(guī)模較大，大量的維修基金，而且還縮短路面的使用壽命。

一、養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的總體思路

在項(xiàng)目工程概況和原設(shè)計(jì)、施工情況的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)有路面歷年養(yǎng)護(hù)情況調(diào)查及評(píng)估、未來交通量的調(diào)查、分析與預(yù)測(cè)及路面使用狀況調(diào)查，評(píng)估路面條件下，預(yù)測(cè)路面性能，并確定維護(hù)措施的基礎(chǔ)上，綜合比較各種維修技術(shù)和示范；又在此基礎(chǔ)上提出了未來規(guī)劃期（一般3 - 5年）維修計(jì)劃，并通過一生的經(jīng)濟(jì)分析來確定最后的維護(hù)計(jì)劃，維護(hù)基金計(jì)算，維護(hù)計(jì)劃和實(shí)施提出的一些問題和建議。

二、養(yǎng)護(hù)的主要措施

路面養(yǎng)護(hù)的實(shí)質(zhì)是“適用的維修措施將在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候應(yīng)用于適當(dāng)?shù)穆访妗?。為保證養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的科學(xué)性和合理性，是道路養(yǎng)護(hù)科學(xué)合理確定的三個(gè)基本要素：養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)、養(yǎng)護(hù)措施以及養(yǎng)護(hù)路段。

目前，高速公路養(yǎng)護(hù)維修保養(yǎng)的是最常見的方式，是道路嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)采取措施進(jìn)行維護(hù)“被動(dòng)的維護(hù)方式”，是一種被動(dòng)的，后來的補(bǔ)救措施，維護(hù)費(fèi)用高測(cè)量不僅是，和經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇程度的道路是有限的。然而，在國(guó)外，預(yù)防性維護(hù)是公路養(yǎng)護(hù)的主題。究其根本，首先與我們的國(guó)情分不開，現(xiàn)階段在養(yǎng)護(hù)管理上理念的局限性，在實(shí)際工作中仍然面臨著大量的矯正性養(yǎng)護(hù)問題；其次是交通量增長(zhǎng)迅速使得開展預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的周期時(shí)間需要比國(guó)外提前很多，這使得對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)開展的時(shí)間不好判定。因此在養(yǎng)護(hù)上應(yīng)充分體現(xiàn)了“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的養(yǎng)護(hù)理念，結(jié)合三要素開展養(yǎng)護(hù)工作。

1、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

a、路段選擇

預(yù)防性維修是一種基于道路狀況和現(xiàn)有道路系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)策略，是基于成本和效益的。預(yù)防性維修可以減少水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，損傷率減慢，正確的路面損壞的非負(fù)載如粗糙度、維持或改善現(xiàn)有的道路交通條件，延長(zhǎng)使用壽命的原始道路推遲昂貴的維修保養(yǎng)，預(yù)防性維護(hù)措施幾乎沒有改善路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

一般來說，在路面性能下降40%之前，預(yù)防性維修是很經(jīng)濟(jì)的。

b、養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的選擇：預(yù)防性維修只適用于良好的路面性能和路面損壞情況不太嚴(yán)重，當(dāng)路面損壞和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足時(shí)，我們需要銑削刨床，以覆蓋面或加固。如果在不同的路面性能上及時(shí)采取相應(yīng)的維護(hù)措施，維修策略只能是經(jīng)濟(jì)有效的。

c、養(yǎng)護(hù)措施的選擇：瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)主要包括裂縫處治、表面處治兩大類，目前使用較多效果較好的有HAP 石屑封層、稀漿封層、微表處、NovaChip、OGFC 薄層、就地?zé)嵩偕取?/p>

2、矯正性養(yǎng)護(hù)

發(fā)生在道路上的嚴(yán)重破壞之后。雖然每個(gè)維護(hù)需要在人行道維護(hù)計(jì)劃中進(jìn)行，但是重點(diǎn)應(yīng)該放在路面養(yǎng)護(hù)上，防止表面損傷到需要進(jìn)行糾正維修的需要，因?yàn)榫S修保養(yǎng)費(fèi)用高。維修保養(yǎng)適合路況相對(duì)較差，不用于預(yù)防性維護(hù)，或采用簡(jiǎn)單的預(yù)防性維護(hù)措施無法解決，包括使用銑削飛機(jī)回車間，完成加固兩種常用措施。

有兩種主要的方法來確定糾正性維護(hù)的時(shí)間。一是通過現(xiàn)有的道路狀況和疾病的發(fā)展趨勢(shì)來確定嚴(yán)重路段的修復(fù)時(shí)間。二是根據(jù)交通流量分析和剩余壽命計(jì)算，當(dāng)?shù)缆穼?shí)際行駛負(fù)荷超過設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)，應(yīng)采取糾正維修措施。添加層的厚度結(jié)合了原有路面結(jié)構(gòu)的承載能力和流量。

具體而言，罩面、銑刨等矯正性養(yǎng)護(hù)措施的確定應(yīng)根據(jù)交通量情況、原路面承載能力情況、原路面病害情況綜合確定。以圖1為例，可以看出在路面使用壽命75%左右的時(shí)間，性能下降將40%；在隨后的12%的使用時(shí)間里，性能急劇下降40%，以高速公路為來說，15年為設(shè)計(jì)年限，有近10年的使用壽命時(shí)，已經(jīng)進(jìn)入功能衰退曲線區(qū)域，需要采取大修的養(yǎng)護(hù)方案來延緩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的衰減，從而延長(zhǎng)道路的使用壽命。

a、路段與方案的選擇

（1）銑刨路段的確定

銑削平面分段應(yīng)結(jié)合主要的水平裂縫、裂縫、坑槽、修復(fù)不良、沉陷等的強(qiáng)度和平直度、發(fā)紅試驗(yàn)結(jié)果，參照路面結(jié)構(gòu)的綜合強(qiáng)度，對(duì)基層水平進(jìn)行全面確定。

基層出現(xiàn)下列情況之一者，要對(duì)基層進(jìn)行維修：

（1）基層出現(xiàn)連續(xù)的疲勞裂縫（網(wǎng)裂、龜裂），并有多處唧漿；

（2）基層松散未結(jié)成板塊；

（3）基層雖然板結(jié)較好，但塊狀裂縫成片，或縱橫向裂縫密集（平均間距小于10m）。

（2）加鋪罩面路段的確定

根據(jù)交通狀況、原路面承載力、原路面路面進(jìn)行綜合分析，確定層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料設(shè)計(jì)，通常為路面的路面強(qiáng)度和反射裂縫考慮在表面上鋪設(shè)路面。添加層的厚度結(jié)合了原有路面結(jié)構(gòu)的承載力和交通量。

三、瀝青路面使用性能預(yù)測(cè)

1、影響路面性能的因素

公路瀝青路面性能的影響因素主要包括路面結(jié)構(gòu)類型、交通量和結(jié)構(gòu)、道路年齡、道路施工質(zhì)量和養(yǎng)護(hù)歷史、環(huán)境因素等。

（1）路面結(jié)構(gòu)類型

不同的路面結(jié)構(gòu)類型與不同路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和路面性能，主要影響因素包括類型的表面，表層的厚度、層類型、基礎(chǔ)和路面結(jié)構(gòu)材料，厚度等瀝青表層具有高性能需求層次的結(jié)構(gòu)層，主要反映在瀝青和粗骨料的選擇和混合物的分級(jí)。高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)一般分為半剛性基和柔性基礎(chǔ)。半剛性基礎(chǔ)模型具有較大的模量、高剛度和小彎曲，具有一定的板體，具有很強(qiáng)的負(fù)載擴(kuò)散能力和投資經(jīng)濟(jì)性；缺點(diǎn)是變形小，特別是半剛性堿的收縮開裂和瀝青路面的反射。摘要半剛性基層瀝青在重型卡車車軸荷載敏感性的情況下較大，對(duì)重載車半剛性基礎(chǔ)瀝青的影響大于柔性基礎(chǔ)瀝青路面的影響，更大程度上是對(duì)損傷的影響。柔性基材主要是熱混合瀝青混合料、瀝青穩(wěn)定礫石和分級(jí)礫石等粘彈性材料，具有良好的韌性，具有一定的自愈能力。然而，柔性基礎(chǔ)瀝青路面的變形量大、重，路面結(jié)構(gòu)的整體厚度相對(duì)較厚，投資成本相對(duì)較高。因此，對(duì)于路面性能預(yù)測(cè)項(xiàng)目水平，通常用于確定道路的工程設(shè)計(jì)，只需要分析路面結(jié)構(gòu)，通常選擇模型和路面結(jié)構(gòu)層的厚度的影響使用性能變量；路面性能預(yù)測(cè)和網(wǎng)絡(luò)水平的路面管理系統(tǒng)，主要用于路面長(zhǎng)期維護(hù)方案的制定和優(yōu)化，需要采用的方法材料屬性和厚度分類，分析和研究了路面結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響。

（2）交通流量和構(gòu)圖

交通流量和負(fù)荷對(duì)路面性能有很大的影響，這是造成損失的最直接原因。交通流量的構(gòu)成主要是為了區(qū)分中軸和低車軸的交通擁擠。在同樣的條件下，交通流量越大，道路損壞越嚴(yán)重；負(fù)荷越重，特別是超過公路承載能力的超載車輛，道路損害的速度就會(huì)成倍增加。在道路表面的性能預(yù)測(cè)中，應(yīng)充分考慮交通軸荷載的影響，并研究了在不同流量水平下使用公路的路面衰減規(guī)律。

（3）方法

公路老化程度越高，路面結(jié)構(gòu)材料的破壞程度越嚴(yán)重，老化速度加快，對(duì)道路的損傷和平坦性有直接影響。因此，公路的年齡因素應(yīng)考慮到路面性能的預(yù)測(cè)。

（4）環(huán)境因素

影響路面性能的環(huán)境因素主要是指溫度和濕度。溫度直接影響瀝青混合料的蠕變變形能量，這也是路面車轍和單層裂縫的主要因素。主要影響路基的承載力和路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，路面和路面的含水率太高，容易導(dǎo)致表面淤漿。施工質(zhì)量和維護(hù)質(zhì)量對(duì)路面的性能衰減有很大的影響，特別是在道路施工的早期階段。在相同條件下，初始施工質(zhì)量越好，性能就越慢。

2、路面使用性能預(yù)測(cè)模型

摘要高速公路瀝青路面有兩種主要類型的預(yù)測(cè)衰減模型。建立了一種模型來估計(jì)路面壽命或性能指標(biāo)。另一種類型是概率模型，即預(yù)測(cè)路面性能的未來狀態(tài)分布。模型方程的選擇原則在使用過程中得到了應(yīng)用，隨著時(shí)間的推移，隨著負(fù)載和環(huán)境因素的影響，模型的性能逐漸降低。本報(bào)告結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究成果，結(jié)合實(shí)際情況變化的路面性能，在慢速前快速地進(jìn)行路面性能衰減。為了建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的路面性能方程，應(yīng)滿足以下條件：表面性能衰減的整個(gè)過程可以得到正確的反映；性能指標(biāo)（包括PCI或RQI）隨著年數(shù)的增加或累積軸載荷的增加而單調(diào)遞減。為了滿足必要的邊界條件，方程簡(jiǎn)單，參數(shù)清晰，可以為路面性能的深入研究奠定基礎(chǔ)。

三、全壽命周期養(yǎng)護(hù)理念

生命周期成本分析（LCCA）主要基于一個(gè)合理的基本經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并比較兩個(gè)或更多的替代方案?？紤]選擇在使用年限（從開始到最后的使用，函數(shù)）的所有成本，包括建設(shè)成本、維護(hù)成本和用戶成本，并進(jìn)行分析，可以選擇使用年限內(nèi)提供必要的性能和成本最低的解決方案，即最低的壽命周期成本。

養(yǎng)護(hù)規(guī)劃的編制應(yīng)在對(duì)路面施工及養(yǎng)護(hù)歷史調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有交通量分析及未來交通量預(yù)測(cè)，重點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析與鉆芯取樣情況，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)路況和分析病害原因，通過檢測(cè)匯總數(shù)據(jù)建立各項(xiàng)路面性能指標(biāo)的預(yù)測(cè)模型，以此提出矯正性養(yǎng)護(hù)的控制指標(biāo)和后期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的閥值，對(duì)各路段適合矯正性和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)進(jìn)行劃分，綜合各種養(yǎng)護(hù)措施和材料在本地區(qū)的適用性分析，并在交通量剩余壽命分析的基礎(chǔ)上，以全壽命周期理念和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念提出了瀝青路面養(yǎng)護(hù)方案。

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