農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策與措施研究

楊光華 彭東黎

(湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 長沙 410132)

引言

隨著公路里程總量日益增加，以及交通流量不斷增多與交通荷載持續(xù)增大，農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工作需要不斷提高養(yǎng)護(hù)水平，采用科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)方式[1]。但現(xiàn)在部分農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)還是事后養(yǎng)護(hù)，存在三個弊端：一是對交通影響時間較長，養(yǎng)護(hù)應(yīng)對遲緩；二是修補(bǔ)費(fèi)用較高；三是有損路面美觀。公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)作為主動科學(xué)的養(yǎng)護(hù)方式，做到事前養(yǎng)護(hù)，對農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)具有重要指導(dǎo)作用。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是指養(yǎng)護(hù)部門在公路路面結(jié)構(gòu)良好或路面病害初期，當(dāng)使用性能降低到某一水平值時，就可以對路面采用一系列預(yù)養(yǎng)護(hù)措施，如微表處、裂縫修補(bǔ)、稀漿封層、薄加鋪層等，通過這些措施恢復(fù)路面使用功能，防止各項技術(shù)指標(biāo)進(jìn)一步降低[2]。農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)不但延長公路使用壽命，還可節(jié)省養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，也順應(yīng)“四好農(nóng)村公路”建養(yǎng)發(fā)展需求。國內(nèi)對農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)研究主要側(cè)重于瀝青路面[3]，由于其養(yǎng)護(hù)決策復(fù)雜[4]，并不適合農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)具體情況，因此本文運(yùn)用簡單明了的決策樹和具體養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施對農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)進(jìn)行分析。

1 農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策分析

1.1 影響?zhàn)B護(hù)決策因素

公路路面養(yǎng)護(hù)決策時需要考慮很多因素，決策過程比較綜合和復(fù)雜。對于農(nóng)村公路來說，主要考慮的決策因素有以下幾個方面：①路面結(jié)構(gòu)承載能力。路面在自然環(huán)境，特別是車輛荷載的影響下，路面結(jié)構(gòu)承載能力會逐步降低，從而造成其路面病害逐步增多，以及使用性能指數(shù)降低，影響車輛正常行駛。②路面病害情況。一般用路面狀況指數(shù)和路面主要病害情況反映，路面狀況指數(shù)大小確定路面大中修措施，如是不是罩面、加鋪等，路面病害的主要類型一般決定著在大中修前路面需采取的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施等。③交通流量。路面上車流量的大小常使路面結(jié)構(gòu)的承載能力下降，并使路面病害不斷加劇，在養(yǎng)護(hù)決策的時候，交通流量的多少也需引起決策重視。④其他。其他因素中養(yǎng)護(hù)人在實(shí)際養(yǎng)護(hù)中的決策經(jīng)驗也對決策結(jié)果有一定的監(jiān)管作用。另外公路管理部門的行政因素也在一定情況下影響其養(yǎng)護(hù)決策。對農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)而言，主要是簡化考慮因素，一般只考慮路面技術(shù)狀況評價指數(shù)(PQI)的因素。

1.2 農(nóng)村公路路面技術(shù)狀況指數(shù)

農(nóng)村公路路面主要是瀝青和水泥混凝土路面。瀝青路面技術(shù)狀況評定應(yīng)包括路面損壞(PCI)、路面行駛質(zhì)量(路面平整度RQI)、路面車轍深度(RDI)、路面跳車(PBI)、路面磨耗(PWI)、路面抗滑性能(SRI)和路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(PSSI)七項內(nèi)容。水泥混凝土路面技術(shù)狀況評定應(yīng)包括路面損壞、路面平整度、路面跳車、路面磨耗和路面抗滑性能五項內(nèi)容。鑒于農(nóng)村公路設(shè)計速度低、道路等級低、行駛車輛少的特點(diǎn)，以及PQI各分項指標(biāo)權(quán)重中二、三、四級公路采用PCI(權(quán)重占0.6)和RQI(權(quán)重占0.4)二個指標(biāo)。因此本文采用主要的路面損壞狀況(PCI)與路面行駛質(zhì)量(平整度RQI)二個評價指標(biāo)，來評價農(nóng)村公路路面的性能情況。

1.2.1 路面損壞狀況指數(shù)

用路面損壞狀況指數(shù)(PCI)來評價路面結(jié)構(gòu)完好度和路面破損度，其計算公式如下[5]：

(1)

式中：DR為路面破損率(%)；a0為路面系數(shù)，瀝青路面采用15，水泥路面采用10.66；a1為路面系數(shù)，瀝青路面采用0.412，水泥路面采用0.461；A1為第三類路面的損壞的累計面積(m2)；A為路面檢測或調(diào)查面積(m2)；wi為第i類路面損壞的權(quán)重或換算系數(shù)；i為路面損壞類型，包括損壞程度(輕、中、重)；i0為損壞類型總數(shù)，瀝青路面取21，水泥混凝土路面取20。

計算出來的PCI值根據(jù)《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》,農(nóng)村公路將其分為：優(yōu)(≥90)、良(≥80，<90)、中(≥70, <80)、次(≥60，<70)和差(<60)五個等級。

1.2.2 路面行駛質(zhì)量指數(shù)

農(nóng)村公路路面行駛質(zhì)量(路面平整度)評價指數(shù)(RQI)，其計算公式如下[5]：

(2)

式中：IRI為國際平整度指數(shù)(m/km)；a0為模型參數(shù)，農(nóng)村公路采用0.0185；a1為型參數(shù)，農(nóng)村公路采用0.58。

計算出來RQI值，根據(jù)《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》，農(nóng)村公路將其分為：優(yōu)(瀝青≥90；水泥≥88)，良(≥80，瀝青<90；水泥<88)，中(≥70，<80)，次(≥60，<70)，差(<60)。

1.3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策樹決策

對預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策優(yōu)化的方法有很多，但大部分采用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法和優(yōu)化算法，這些方法在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)決策時，雖然比較精準(zhǔn)，但運(yùn)行比較復(fù)雜，約束條件較多。而決策樹作為一種項目級決策，具有簡單明了的特點(diǎn)，因農(nóng)村公路在養(yǎng)護(hù)決策時考慮的評價指標(biāo)較少，適合用決策樹對農(nóng)村公路路面進(jìn)行項目級養(yǎng)護(hù)決策。在使用時可結(jié)合養(yǎng)護(hù)人員的經(jīng)驗靈活運(yùn)用，也便于工作人員理解。因此將決策樹應(yīng)用于農(nóng)村公路的項目級養(yǎng)護(hù)決策是可行的。

1.3.1 瀝青公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策樹

圖1給出了農(nóng)村公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策的思路流程。在決策時根據(jù)其情況采取相關(guān)預(yù)防性修補(bǔ)技術(shù)措施，主要是日常養(yǎng)護(hù)和局部罩面等。

圖1 農(nóng)村瀝青公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策樹

1.3.2 水泥混凝土公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策樹

圖2給出了農(nóng)村公路水泥混凝土路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策思路圖，在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)決策時根據(jù)其情況采取相應(yīng)技術(shù)措施。主要是日常養(yǎng)護(hù)、填封接縫和裂縫，及其他病害修補(bǔ)等。

圖2 農(nóng)村水泥混凝土公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策樹

1.4 不適合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的路面狀況

以上兩圖利用決策樹形式對農(nóng)村公路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策進(jìn)行了分析，但其中有些情況可能并不適合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，要視具體情況而定，主要有如下幾種情況：(1)路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫；(2)路面龜裂程度處于大于10%的中等程度或2%的嚴(yán)重程度狀況；(3)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)前，路面呈現(xiàn)有大量裂縫，且大于5mm；(4)路面上中等以上補(bǔ)丁面積占20%以上嚴(yán)重補(bǔ)丁情況，或有大量補(bǔ)丁情況；(5)路面上有坑槽面積已大于0.1m2的嚴(yán)重坑槽狀況；(6)瀝青路面有深度大于15mm的車轍；(7)瀝青路面表面有較多的推移式波浪擁包；(8)路基條件差，路面出現(xiàn)濕度損壞或者排水條件差等。 上述情況中如果有一個或多個發(fā)生于路面，一般不建議使用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，則路面需要用修復(fù)性養(yǎng)護(hù)等措施來處理。

2 農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)主要技術(shù)措施

2.1 瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)主要技術(shù)

2.1.1 裂縫修補(bǔ)

路面裂縫2～5mm:先使用高壓空氣器工具把裂縫里面吹干凈，使其縫內(nèi)無雜質(zhì)塵土等，并清掃干凈；后用工具把調(diào)制好的低稠度熱瀝青或乳化瀝青按順序灌入縫內(nèi)，直至縫隙填滿；再把干凈石屑或砂填到縫中并搗實(shí)；隨后清除修補(bǔ)溢出縫外瀝青及石屑、砂等，恢復(fù)交通。

路面3～5mm裂縫:先把裂縫里和邊緣的松動料、塵土、雜物等清掃干凈，并保證縫內(nèi)干燥；后用改性瀝青(如SBS改性瀝青)進(jìn)行灌縫處理，灌縫后，表面應(yīng)灑布粗砂或3～5mm的石屑;再清除干凈現(xiàn)場縫外多余填封料，恢復(fù)交通。

2.1.2 坑槽修補(bǔ)

首先在施工作業(yè)現(xiàn)場按照要求設(shè)置相關(guān)安全標(biāo)志；在路面修補(bǔ)坑槽處畫好大小合適，并和道路中心線平行與垂直的方形修補(bǔ)輪廓線;在修補(bǔ)輪廓線內(nèi)側(cè)1cm位置進(jìn)行切直開槽，如有基層損壞，開槽深度應(yīng)20cm以上直至槽底穩(wěn)定部分;一般在開槽后當(dāng)天就回填、夯實(shí)、養(yǎng)生。其回填要層鋪層夯，由外及內(nèi)分層壓實(shí)三遍，并注意邊角壓實(shí)程度。修補(bǔ)坑槽處進(jìn)行油層攤鋪：先清除干凈養(yǎng)生土，把坑槽切齊刷油,油層邊緣切齊，清理干凈基層表面和油層邊緣。然后刷邊油、澆底油，抹油整齊均勻。把瀝青混合料均勻攤鋪在坑槽內(nèi)，并找平壓實(shí)，修補(bǔ)處需稍高于原路面?？硬蹆?nèi)攤鋪的瀝青混合料按基層碾壓法碾壓，需達(dá)到無輪跡印。修補(bǔ)面層碾壓后，清理現(xiàn)場并恢復(fù)正常交通。

2.1.3 沉陷與翻漿修補(bǔ)

路基不均勻沉降引起路面沉陷，如果土基與基層穩(wěn)定密實(shí)后不再沉降，一般可采用修補(bǔ)路面層法。修補(bǔ)時依路面破損程度采用不同修補(bǔ)措施，修補(bǔ)時在沉陷處先用粘層瀝青噴灑或涂刷，再鋪瀝青混合料壓實(shí)平整好。在路基含水量增大和行車的共同作用下，造成的翻漿。在修補(bǔ)時挖去面層和基層全部松軟部分。將基層材料涼干后加入砂礫，分層填補(bǔ)并夯實(shí)，最后恢復(fù)面層。

2.2 水泥混凝土路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)主要技術(shù)

2.2.1 填封裂縫

對寬3mm以下的輕微裂縫采用擴(kuò)縫灌漿法修補(bǔ):先把修補(bǔ)裂縫擴(kuò)寬擴(kuò)深成溝槽，寬度1.5～2.0cm，深度依裂縫深度定，但深度低于2/3板厚。用工具清除干凈縫隙里面雜物碎屑等，清除干凈后，填入0.3～0.6cm大小的清潔石屑。把準(zhǔn)備好的灌縫材料灌入擴(kuò)縫內(nèi)。達(dá)到通車條件，則開放交通。

對于路面裂縫寬度3～5mm貫穿全厚的中等裂縫，補(bǔ)縫可用條帶罩面法:(1)在裂縫兩側(cè)約15cm處切縫，沿縫鑿深度約7cm，清除兩橫縫內(nèi)混凝土;(2)先沿裂縫兩側(cè)鉆成對鈀釘孔，釘孔對應(yīng)垂直于裂縫且裂縫每一側(cè)不少于10cm，深約7cm，同側(cè)孔間隔約50cm。在成對鈀釘孔間打一對和鈀釘直徑約一致的釘槽;(3)用Φ16的螺紋鋼彎制成長約20cm、彎鉤長約7cm的鈀釘；再將鈀釘插入已填滿砂漿的孔內(nèi)并安裝好;(4)縫內(nèi)壁切割好并鑿毛清理干凈，修補(bǔ)面先刷同比水泥沙漿，澆筑混凝土并振搗密實(shí)抹平、噴灑養(yǎng)護(hù)劑等;(5)在修補(bǔ)塊面板兩側(cè)用切割機(jī)開伸縮縫，灌注填縫劑;(6)開放交通。

2.2.2 填封接縫

清理干凈接縫中舊填縫料、雜物和灰塵。在接縫修補(bǔ)養(yǎng)護(hù)前，先用熱瀝青涂刷縫壁，縫內(nèi)壓進(jìn)接縫板。再用瀝青或其他填縫料填實(shí)抹平接縫板接頭、接縫板和傳力桿之間的間隙。如用加熱式填縫料修補(bǔ)，先加熱填縫料，再灌入填滿，同時用鐵鉤來回鉤動使縫壁的粘結(jié)及接縫填灌飽滿。如氣溫較低季節(jié)施工，應(yīng)將接縫預(yù)熱。

2.2.3 其他病害修補(bǔ)

1)沉陷處理

沉陷處理需設(shè)置排水設(shè)施:在路面與路肩需保持設(shè)計橫坡；路面的裂縫、接縫需密封；安置縱向積水管與橫向出水管。

根據(jù)路面沉陷情況，能采取面板頂升的，采取面板頂升?；疽?(1)頂升面板之前，在面板下沉板處約50m距離用水準(zhǔn)儀測量下沉量，由縱斷面算出升起值；(2)在路面下沉混凝土面板處鉆深度大于板厚2cm的孔；(3)用起重設(shè)備或千斤頂頂升板塊；(4)可采用水泥砂漿做灌注材料；(5)每孔的灌注材料通過鉆孔壓入后用木楔等堵住灌孔，壓漿全部完成后拔出木楔，再用高強(qiáng)度水泥砂漿堵孔；(6)當(dāng)抗壓強(qiáng)度達(dá)到6MPa可開放交通。

2)坑洞修補(bǔ)

對單個坑洞修補(bǔ)，把坑洞清理干凈，填充水泥砂漿材料后密實(shí)平整好。

對成片的多個坑洞區(qū)，用水泥混凝土薄層法修補(bǔ)。在坑洞區(qū)切割出相關(guān)面積的圖形邊線，線型與路中心線平行或垂直，深度達(dá)6cm以上。取出切割修復(fù)區(qū)內(nèi)混凝土清除后，把切割面內(nèi)的光滑面鑿毛，掃除干凈槽內(nèi)混凝土碎屑雜質(zhì)。振搗密實(shí)好補(bǔ)入槽內(nèi)混凝土拌和物，使其與原混凝土面板高度相一致，再壓紋處理。噴灑養(yǎng)護(hù)劑等養(yǎng)生。

對深度3cm內(nèi)的較大面積成片區(qū)坑洞，用瀝青混凝土來修補(bǔ)。(1)坑洞區(qū)鑿出治理區(qū)，其圖形邊線和道路中心線平行或垂直，深度一般為2～3cm，再清除干凈混凝土碎屑。(2)先槽底面及槽壁層涂灑好粘層瀝青，再鋪筑瀝青混凝土并碾壓密實(shí)平整好。

3 結(jié)語

在當(dāng)前農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工作提出新要求的情況下，采用主動性的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一種較科學(xué)的養(yǎng)護(hù)方法，根據(jù)農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)的實(shí)際情況，需提供一套簡單明了的決策方式和具體技術(shù)措施。通過運(yùn)用決策樹決策等進(jìn)行農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，從實(shí)踐情況來看，養(yǎng)護(hù)過程操作簡單，運(yùn)用效果顯著。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)在農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)中具有施工期短和方便、經(jīng)濟(jì)和社會效益良等優(yōu)點(diǎn)，因此，緩解農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)壓力具有重要意義。