基于全壽命周期效益的瀝青路面養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)分析

李雨鋒、楊超群

（1.重慶通力公路工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，重慶 401120；2.四川同創(chuàng)凱宏人力資源管理有限公司，四川 成都 610045）

0 引言

路面全壽命周期是基于路面設(shè)計(jì)階段、實(shí)施階段及使用階段的綜合考慮，在全壽命周期成本的控制條件下，使投資建設(shè)工程能夠獲得最大的效益值。路面養(yǎng)護(hù)是保證全壽命周期效益增加最為重要的手段，路面未經(jīng)養(yǎng)護(hù)，會(huì)導(dǎo)致路面提前結(jié)束使用功能而被棄置，道路的效益未能充分實(shí)現(xiàn)。進(jìn)行養(yǎng)護(hù)措施分析能夠滿足路面使用性能要求，并保證全壽命周期效益最優(yōu)；全壽命周期效益包括經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益、社會(huì)效益等方面，以路面全壽命周期效益作為路面養(yǎng)護(hù)的目標(biāo)控制，通過建立養(yǎng)護(hù)體系為實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)期望的效益目標(biāo)提供決策，結(jié)合路面養(yǎng)護(hù)的修復(fù)技術(shù)和養(yǎng)護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)道路的長(zhǎng)期使用功能。在預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)和約束條件下效益最佳，保證道路在壽命周期內(nèi)養(yǎng)護(hù)成本最小。

1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)控制要點(diǎn)分析

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)與養(yǎng)護(hù)成本有很大的關(guān)系。養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)是改善瀝青路面性能的核心要點(diǎn)，錯(cuò)過路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)對(duì)路面的性能恢復(fù)影響較大，會(huì)造成后期的養(yǎng)護(hù)成本和資源的浪費(fèi)。養(yǎng)護(hù)措施采取科學(xué)有效的施工方法，控制好方案決策、材料選擇、施工過程中各階段對(duì)路面性能恢復(fù)的關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)結(jié)合現(xiàn)交通狀況進(jìn)行針對(duì)性決策。

1.1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)決策

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)是通過路面各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)確定的。在養(yǎng)護(hù)期間，預(yù)防措施的積極性對(duì)路面性能有較大影響，路面首次養(yǎng)護(hù)時(shí)間越早，路面恢復(fù)的性能越高。病害的發(fā)展可能降低路面的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，同時(shí)增加局部病害修復(fù)難度。早期檢測(cè)和局部病害修復(fù)能有效預(yù)防病害的發(fā)生和延緩病害惡化的速度。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)成本與前期投入時(shí)間有關(guān)。在路面管養(yǎng)期，較早投入資金能夠降低成本，同時(shí)路面可使用的持續(xù)壽命增加。路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是多階段、周期性、持續(xù)的作業(yè)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益綜合考慮路面的首次預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案。不同使用階段預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)對(duì)目標(biāo)效益的影響不同，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的目標(biāo)預(yù)測(cè)應(yīng)具備可靠性，保證下一階段預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)間間隔的路面性能具有時(shí)效性。

1.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的措施要點(diǎn)分析

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施是指根據(jù)路面的輕微病害情況制定應(yīng)對(duì)措施，對(duì)路面功能進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施主要包括路表封層、微表處、裂縫修補(bǔ)、薄層罩面等措施，起到路面防水、增加耐磨耗、恢復(fù)平整度和路表防滑等作用，以此增加瀝青路面的耐久性和水穩(wěn)定性能。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施針對(duì)路表進(jìn)行處治時(shí)，與車輪荷載直接接觸，膠結(jié)材料和集料應(yīng)該具有較高的性能質(zhì)量要求。膠結(jié)材料具備良好的工程性能，以增加處治層與瀝青路面的黏結(jié)性，填補(bǔ)微小裂縫，提升耐久性能等。集料選宜用、堅(jiān)固性高、清潔程度高且符合路表工程性能的優(yōu)質(zhì)集料，提高路面的耐磨耗和抗滑性等。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施是對(duì)路面產(chǎn)生的坑槽、網(wǎng)裂、車轍等病害局部修復(fù)后，再進(jìn)行路表處治，減少路面產(chǎn)生的次生病害，能夠減少后期的養(yǎng)護(hù)過程中的人力資源成本和維修經(jīng)濟(jì)成本。在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)作業(yè)中，控制好交通運(yùn)營(yíng)狀況，避免過早開放交通對(duì)養(yǎng)護(hù)路段造成路表?yè)p害。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，應(yīng)收集公路歷史及現(xiàn)階段的路面養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)，通過路表病害和交通狀況統(tǒng)籌分析，針對(duì)性實(shí)施路表處治方案，改變道路的路容狀況和提升路面使用性能，使預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施為道路運(yùn)營(yíng)帶來更好的服務(wù)和效益。

2 矯正性養(yǎng)護(hù)控制要點(diǎn)分析

隨著累計(jì)軸載作用次數(shù)增加和使用環(huán)境的變化，道路運(yùn)營(yíng)期間的預(yù)防性保護(hù)措施失效，尤其是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)未得到充分保證，病害累積惡化影響行車安全。路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在使用過程中降低，不滿足使用要求時(shí)，可對(duì)路面進(jìn)行功能性修復(fù)或再生處理，使道路可持續(xù)壽命周期增加和路用性能恢復(fù)。矯正性養(yǎng)護(hù)涉及路面結(jié)構(gòu)的局部修復(fù)及再生，路面養(yǎng)護(hù)措施對(duì)于投資所得效益具有舉足輕重的影響，改建后的路面對(duì)交通運(yùn)輸服務(wù)的長(zhǎng)期效益應(yīng)作為矯正性養(yǎng)護(hù)的控制目標(biāo)。

2.1 路面再生方案控制分析

矯正性養(yǎng)護(hù)涉及路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性質(zhì)變化，對(duì)道路的通行能力和使用性能有較大影響。其結(jié)構(gòu)重組應(yīng)該基于路面全壽命周期效益內(nèi)涵進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)；路面改造所涉及的改進(jìn)材料影響路面的使用性能及持續(xù)壽命，與路面可持續(xù)年限的剩余使用價(jià)值有巨大的關(guān)系；路面改造的實(shí)施方案決定了路面再生的質(zhì)量，很大程度上決定了后期的養(yǎng)護(hù)成本。路面再生是對(duì)路面較為完整修復(fù)的一次“大型手術(shù)”，控制好路面修復(fù)的成本質(zhì)量需要考慮路面的設(shè)計(jì)、選材、施工三個(gè)階段。在路面的養(yǎng)護(hù)過程中各階段統(tǒng)籌分析，兼顧工程效益及養(yǎng)護(hù)成本合理決策養(yǎng)護(hù)方案。

結(jié)構(gòu)重組性能、改性材料及實(shí)施方案應(yīng)該根據(jù)全壽命周期效益進(jìn)行綜合考慮，在路面再生性能得到保證的條件下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益、社會(huì)效益最優(yōu)。路面的再生方案基于全壽命周期效益進(jìn)行分析，綜合考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段、實(shí)施方案與改性材料比選階段，有效實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)周期投資效益最優(yōu)化。根據(jù)道路改善目標(biāo)的需求分析，兼顧各階段對(duì)路面養(yǎng)護(hù)目標(biāo)的影響進(jìn)行綜合考慮，對(duì)預(yù)期改善目標(biāo)的側(cè)重性進(jìn)行分析，有利于路面養(yǎng)護(hù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。單因素分析對(duì)道路的養(yǎng)護(hù)效果并不理想，全壽命周期設(shè)計(jì)的內(nèi)涵在于效益最優(yōu)，對(duì)路面再生的三個(gè)主要階段進(jìn)行目標(biāo)控制分析，對(duì)各因素進(jìn)行優(yōu)化排序，按重要性對(duì)道路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)方案選擇。各階段的考慮因素控制在20%以上，能有效保證路面的再生效益，使路面的性能提升、服務(wù)年限增加、后期養(yǎng)護(hù)成本降低都能得到保障。過于偏激的路面再生方案，易造成道路管理體系的經(jīng)濟(jì)、養(yǎng)護(hù)、質(zhì)量失衡。在規(guī)劃的路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)體系中，使投資成本傾斜，不能實(shí)現(xiàn)路面管養(yǎng)的效益目標(biāo)。

改建路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，傾向于使用性能的設(shè)計(jì)方法。新建路面基于力學(xué)模型及經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)使用環(huán)境變化和客觀交通條件考慮有所不足。新建路面在使用階段作為一條試驗(yàn)路，為路面結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了指導(dǎo)。路面再生結(jié)構(gòu)對(duì)于路面不同病害特征進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，對(duì)路面的抗病害能力有所提升，使改建后的路面結(jié)構(gòu)達(dá)到期望的效益目標(biāo)。路面的改進(jìn)材料主要有新型材料和改性材料，能回復(fù)和提高再生路面性能，彌補(bǔ)初期設(shè)計(jì)環(huán)境因素考慮不足帶來的病害。通過分析論證新型材料的綠色環(huán)保性，并考慮改進(jìn)材料的舊料回收率和經(jīng)濟(jì)成本，再生改進(jìn)材料選擇在滿足路面設(shè)計(jì)性能條件下，謀求最大環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。路面再生技術(shù)主要應(yīng)用于功能性養(yǎng)護(hù)和結(jié)構(gòu)性養(yǎng)護(hù)，在路面維修過程中結(jié)合新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備進(jìn)行方案選擇。高效率的生產(chǎn)技術(shù)包括瀝青混合料的廠拌和路拌的熱再生、冷再生技術(shù)以及目前瀝青混合料施工推行的低能耗、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的溫拌技術(shù)。先進(jìn)的設(shè)備包括銑刨設(shè)備、移動(dòng)式現(xiàn)場(chǎng)拌和設(shè)備、廠拌設(shè)備等。新設(shè)備為再生技術(shù)的改進(jìn)提供了基礎(chǔ)，再生路面實(shí)施方案的分析應(yīng)結(jié)合技術(shù)設(shè)備和施工工藝互補(bǔ)考慮，在實(shí)施工作中，對(duì)經(jīng)濟(jì)成本和施工質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化，保證建成路面的長(zhǎng)期效益。

2.2 路面再生養(yǎng)護(hù)措施要點(diǎn)分析

瀝青路面再生養(yǎng)護(hù)措施也存在多方面的技術(shù)性難題，包括舊路面的再生利用率、結(jié)構(gòu)重組性能和路面結(jié)構(gòu)層的處置措施等?；诼访娴娜珘勖芷谛б鎸?duì)養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行優(yōu)化，把技術(shù)問題納入決策方案中進(jìn)行考慮。瀝青路面回收料（RAP）的再生利用率和多元化利用方向是養(yǎng)護(hù)措施的重要經(jīng)濟(jì)成本指標(biāo)，最大限度地節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)綠色高質(zhì)量發(fā)展。由于舊瀝青的老化，溫度敏感性能降低和彈性恢復(fù)能力變差，隨著再生瀝青的比例增加，再生瀝青路面的低溫性能、抗疲勞性能減弱。回收的舊料失去表面孔隙構(gòu)造特征，長(zhǎng)期與瀝青的黏附作用使表面形成一層結(jié)合膜，隨著再生的舊料（RAP）與新料（NA）摻入比增加，拌和混合料的黏附性降低。由于再生粗集料的密度小對(duì)瀝青有吸附作用，還會(huì)增加再生拌和的最佳瀝青用量。再生瀝青混合料的柔韌性恢復(fù)、高溫穩(wěn)定性能及低溫性能的保證，再生面層耐疲勞、耐老化、抗剝落性等是否優(yōu)于新拌路面的性能是生產(chǎn)技術(shù)的主要問題。銑刨后的舊料再生利用率和再生的路用性能是再生技術(shù)的期望目標(biāo)。通過新型材料、再生劑結(jié)合先進(jìn)再生技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化生產(chǎn)，對(duì)再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，有效控制路面質(zhì)量和降低建設(shè)成本。

路面結(jié)構(gòu)病害根據(jù)多處探槽或鉆芯來確定結(jié)構(gòu)層損壞狀況。對(duì)路面面層結(jié)構(gòu)進(jìn)行銑刨，銑刨后對(duì)基層病害進(jìn)行處理。對(duì)于水穩(wěn)基層可采用微裂均質(zhì)化處治，消除水穩(wěn)層殘余病害和防止反射裂縫。通過改性膠漿及聚合物注漿對(duì)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層起到夯實(shí)壓密等效果，使其恢復(fù)強(qiáng)度，或采用就地冷再生技術(shù)修復(fù)基層等。對(duì)于基層損壞嚴(yán)重的路面，宜進(jìn)行基層刨除再生消除病害。無機(jī)結(jié)合碎石基層刨除，破碎的顆粒呈堿性，與無機(jī)膠凝材料拌和性能較低，導(dǎo)致基層的強(qiáng)度恢復(fù)較差。采用乳化瀝青再生處治或作為瀝青碎石基層原料，基層可充分利用瀝青面層舊材料進(jìn)行再生。對(duì)原路面整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降較明顯的，宜加鋪無機(jī)結(jié)合料半剛性基層作為補(bǔ)強(qiáng)層。采用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層，做好施工接縫處理和養(yǎng)生工作，減少接縫收縮及結(jié)合料干縮對(duì)再生路面產(chǎn)生反射裂縫。處理后的基層宜設(shè)置下封層，防止自由水下滲，保證道路工程的安全性與穩(wěn)定性。對(duì)只涉及面層結(jié)構(gòu)的病害，進(jìn)行銑刨后，綜合考慮再生劑性能和力學(xué)性能，重新設(shè)置面層結(jié)構(gòu)厚度，可增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)層、抗疲勞層、磨耗層等，增強(qiáng)汽車的適應(yīng)性，并保證路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性符合要求。處理好基層、面層間的攤鋪工作，增加結(jié)構(gòu)層間的摩阻力，避免造成層間結(jié)合不良。面層間合理設(shè)置黏結(jié)層，減少層間滑移導(dǎo)致的病害。通過綜合應(yīng)用技術(shù)設(shè)備、生產(chǎn)工藝，使結(jié)構(gòu)層性能提升、次生病害有效降低（見表1）。

表1 瀝青路面再生技術(shù)主要問題

3 結(jié)語

路面養(yǎng)護(hù)是道路全壽命周期管理的重要組成部分，實(shí)行“建養(yǎng)并舉”的模式，把智能檢測(cè)系統(tǒng)與科學(xué)管理系統(tǒng)結(jié)合起來，使養(yǎng)護(hù)方案決策不失衡。采取有效的養(yǎng)護(hù)措施，保證路面的使用性能優(yōu)良，在可控成本范圍內(nèi)延續(xù)道路的使用壽命。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施是保證路用性能的有效手段，建立好檢測(cè)系統(tǒng)與管理系統(tǒng)是關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì)初期病害發(fā)展可控，及時(shí)處理，防患于未然。在路面使用壽命周期內(nèi)，周期性地進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，能有效延長(zhǎng)持續(xù)壽命，并節(jié)約大量養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。矯正性養(yǎng)護(hù)措施具有針對(duì)性，優(yōu)化技術(shù)措施，改善路面性能和結(jié)構(gòu)，尋求路面工程的最大經(jīng)濟(jì)效益。路面改建應(yīng)結(jié)合再生技術(shù)，考慮最大效益，根據(jù)病害特征，針對(duì)性地進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，通過改進(jìn)材料和實(shí)施方案，提高再生路面的使用質(zhì)量。