公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)及實(shí)踐

蔡桂玲

(盤山縣交通事務(wù)服務(wù)中心 遼寧盤錦 124000)

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開公路運(yùn)輸發(fā)揮的資源交換功能，由于人口眾多，利用率高，公路在日常運(yùn)行過程中磨損嚴(yán)重，同時，由于我國地域遼闊，不同地域間氣候、溫度、使用強(qiáng)度不同，公路運(yùn)營中不可避免出現(xiàn)表層剝落、斷裂、坑槽等病害發(fā)生。如果公路管理部門不能及時發(fā)現(xiàn)并采取適當(dāng)措施及時止損，會加速路面損壞，導(dǎo)致交通事故。瀝青路面力學(xué)強(qiáng)度好，車在路面上運(yùn)行可以降低振動，減少噪音，我國公路瀝青路面占比超過85%，但由于公路使用年限固定，為了提高公路在使用年限獲取最大社會效應(yīng)，保持公路使用品質(zhì)，交通部門提出了對公路的日常養(yǎng)護(hù)。由于公路維修會發(fā)生巨大成本，會限制交通出行，制約地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此，公路運(yùn)營中應(yīng)提高巡線頻次，不斷探尋更加科學(xué)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)策略。

1 瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)概念、特點(diǎn)及原則

1.1 概念

通過對瀝青路面的使用性能、耐久性展開分析，瀝青路面養(yǎng)護(hù)根據(jù)變化規(guī)律劃分包括預(yù)防性和矯正性兩部分。其中,預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是公路實(shí)用性能及耐久性下降40%階段，及時發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)病害，及時采取養(yǎng)護(hù)措施，可以控制養(yǎng)護(hù)投資成本，獲得更加的養(yǎng)護(hù)效果。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可以遏制公路病害進(jìn)一步擴(kuò)大，改善路面結(jié)構(gòu)，延長公路使用壽命[1]。矯正性養(yǎng)護(hù)屬于被動養(yǎng)護(hù)，在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)階段之后，路面表現(xiàn)為全局性損壞，養(yǎng)護(hù)成本及養(yǎng)護(hù)難度加大。

1.2 特點(diǎn)

瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是路面日常出現(xiàn)微小損壞及時處理，阻止路面進(jìn)一步惡化，養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)注重養(yǎng)護(hù)時機(jī)的合理性，養(yǎng)護(hù)周期的規(guī)律性，加強(qiáng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)過程中的機(jī)械化應(yīng)用，確保路面使用性能符合行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保障人們行車安全。

1.3 原則

首先，養(yǎng)護(hù)方案應(yīng)具備可行性。養(yǎng)護(hù)方案是施工作業(yè)的指導(dǎo)，包括人員確定，養(yǎng)護(hù)工具、養(yǎng)護(hù)材料、施工各環(huán)節(jié)的銜接等，保障路面養(yǎng)護(hù)的指標(biāo)要求，選取的施工工具應(yīng)符合道路工程實(shí)際。其次，應(yīng)發(fā)揮施工方案作用，選擇成本低、質(zhì)量優(yōu)、操作便捷的養(yǎng)護(hù)方案，養(yǎng)護(hù)應(yīng)注意道路的平整度、抗滑性等，做好防水措施，保障養(yǎng)護(hù)方案滿足道路通行后需求。

2 公路瀝青路面使用性能評價及預(yù)測方法

2.1 公路瀝青路面使用性能

第一，功能性。路面功能性是確保道路車輛通行體驗(yàn)感的基礎(chǔ)，車輛通行體驗(yàn)感受指標(biāo)主要考量路面是否平整，車內(nèi)懸掛系統(tǒng)振動，以及行車人感知。隨著道路通行年限過程，受承載力及環(huán)境限制，路面會出現(xiàn)凹凸不平，影響道路基本功能，給道路車輛通行帶來不舒適感，因此，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對道路養(yǎng)護(hù)的重視。第二，結(jié)構(gòu)性能。路面結(jié)構(gòu)性能包括路面的平整度，路面結(jié)構(gòu)完好才能確保車輛通行質(zhì)量，也是交通道路管理部門關(guān)注的重點(diǎn)。對于新修建的道路，為了控制道路日常病害發(fā)生，應(yīng)全面分析路面各項(xiàng)指標(biāo)，綜合判斷具體養(yǎng)護(hù)措施，避免病害情況惡化。如果病害不可遏制，將對道路采取矯正性養(yǎng)護(hù)[2]。第三，承載力。路面承載力根據(jù)使用年限及通行荷載確定，承載力越低，路面損壞愈加嚴(yán)重，道路管理部門應(yīng)對各路段承載力監(jiān)控，根據(jù)彎沉值大小評定。第四，安全性。瀝青路面抗滑性能是判斷道路安全性的基礎(chǔ)，如果車輛行駛過程中，道路摩擦力下降，易在行車過程中出現(xiàn)滑移，給行車帶來嚴(yán)重安全隱患，應(yīng)根據(jù)摩阻系數(shù)及抗滑指數(shù)來衡量道路安全性能，如果道路抗滑性能下降，應(yīng)采取適當(dāng)措施整改。第五，美觀性。道路美觀性主要考核反光、炫目等，隨著人們對道路要求的提高，道路設(shè)計(jì)融合了美學(xué)，也是人們對現(xiàn)代公路的審美意識增強(qiáng)的標(biāo)志。

2.2 公路瀝青路面使用性能的檢測

2.2.1 路面平整度檢測

路面平整度可以為道路使用者帶來舒適感，也是衡量路面質(zhì)量的主要參數(shù)。根據(jù)當(dāng)前技術(shù)水平，檢測路面平整度主要借助反應(yīng)類檢測和過斷面類檢測。反應(yīng)類檢測是將傳感器和顯示器安全在通行的車輛上，運(yùn)用RRDAS 平整度測試車、BPR 平整度儀、PCA 儀等設(shè)備檢測。斷面類檢測是采用水準(zhǔn)測量、縱斷面分析儀測量等。近年來，激光技術(shù)廣泛應(yīng)用到路面平整度測試中，提高了測試效率。

2.2.2 路面彎沉檢測

路面通行使用一段時間，會受到荷載及環(huán)境因素影響遭受到損壞，通過對路面破損情況了解，判斷路面破損對車輛行駛質(zhì)量的影響，一般破損主要表現(xiàn)為裂縫和車轍兩種情況。我國相關(guān)行業(yè)對路面破損率及壞板率提出了明確要求，規(guī)范了道路數(shù)據(jù)參考指標(biāo)。

式（1）中，DRa為路面破損率；Ai為路面破損中的調(diào)查面積；wi為破損權(quán)重。

路面彎沉檢測是管理過程中的重要參考指標(biāo)，對路面結(jié)構(gòu)承載力不足區(qū)域進(jìn)行彎沉檢測，可以預(yù)測路面使用年限。彎沉值大小直接決定路面結(jié)構(gòu)承載能力。檢測設(shè)備錘式彎沉儀（FWD）廣泛應(yīng)用在公路檢測環(huán)節(jié)，安全系數(shù)高，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，檢測便捷[3]?？梢阅M多種行車荷載。彎沉檢測可以參考結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)。

式（2）中，Ir為路面允許彎沉；I0為路面實(shí)測彎沉。

2.2.3 路面抗滑性檢測

車輛在路段行使中，當(dāng)駕駛員做了剎車動作而車速沒有降到原有速度，表明路面摩擦力下降，存在滑移風(fēng)險，抗滑能力與路面摩擦系數(shù)有直接關(guān)系，因此，應(yīng)對車速、輪胎磨損情況以及路面干燥程度綜合分析?？够芰z測儀器較多，目前我國應(yīng)用廣泛的為橫向力系數(shù)常規(guī)檢測儀（SCRIM），具有使用便捷，檢測精度高的優(yōu)勢。公路養(yǎng)護(hù)過程中，運(yùn)用該儀器可以及時反映出路面摩擦系數(shù)，抗滑能力及時表現(xiàn)。

式（3）中，P為垂直荷載；SF為橫向力。

3 公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

3.1 裂縫填封類預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法

路面基層及路床被水深入后會發(fā)生水破壞。因此應(yīng)加強(qiáng)對裂縫的處理。根據(jù)材料不同可分為如下幾種：第一，普通熱瀝青或改性熱瀝青灌縫。瀝青可以補(bǔ)充裂縫，阻止路面水分深入，可以選擇粘度大的橡膠改性瀝青。具體操作，可將瀝青加熱至150 ℃左右，將液態(tài)瀝青灌入公路裂縫內(nèi)，當(dāng)瀝青保持常溫狀態(tài)下，可以開放通行，這種養(yǎng)護(hù)方式便捷，成本低廉[4]。但由于缺乏完善的施工準(zhǔn)備，縫隙內(nèi)的雜物不能全部清理，瀝青不能完全融合與裂縫內(nèi)，導(dǎo)致強(qiáng)度難以保障，容易出現(xiàn)滲透。尤其在高溫環(huán)境下，瀝青材料會出現(xiàn)膨脹而外溢，影響路面美觀度。在低溫環(huán)境下，瀝青材料收縮，而導(dǎo)致與裂縫邊緣出現(xiàn)斷裂，影響路面的耐久性。第二，溶劑型常溫改性瀝青材料灌縫。該工藝是將瀝青中加入改性劑，確保該材質(zhì)在低溫環(huán)境下保持滲透性能。施工過程中可以不需要加熱工序，每天填縫速度可達(dá)到1 000 m左右，可維持3～5年。溶劑型改性瀝青灌縫由于價格昂貴，平均10元/m，一般公路會因價格因素選擇放棄該種方法。溶劑型改性瀝青灌縫主要是將其灌入容器內(nèi)，通過氣泵加壓作用，推向道路裂縫中。第三，灌縫膠處理裂縫。目前密封膠運(yùn)用率較高的為美國Kore公司愛特易國際公司研制的灌縫膠，該物質(zhì)主要從石油中提煉。灌縫膠主要通過化工合成，另外是通過石油產(chǎn)品改性得到，根據(jù)氣候因素，應(yīng)不斷加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)材質(zhì)的耐久性。灌縫膠抗拉性、回彈性較強(qiáng)，具有一定的抗低溫性能和黏附性能。工藝流程為施工放樣、清理裂縫雜物、灌入封膠、養(yǎng)護(hù)修繕等環(huán)節(jié)。第四，抗裂貼處理裂縫?？沽奄N適用于條狀裂縫，包括瀝青和土工膜兩種材質(zhì)，發(fā)揮應(yīng)力擴(kuò)散作用?？沽奄N一般用于路段表面瀝青混合料缺乏應(yīng)力，如果灌縫修復(fù)，路表水會隨著瀝青松散的結(jié)構(gòu)深入路床，抗裂貼可以去除缺乏強(qiáng)度的瀝青，提高抗?jié)B透效果。施工步驟為切槽并清槽、灌密封膠、涂地層油、鋪抗裂貼、鋪設(shè)新路面。

3.2 表面涂刷(噴灑)型預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法

第一，霧封層。瀝青材料隨著晝夜溫差影響，夜間溫度降低會導(dǎo)致瀝青與裂縫之間出現(xiàn)間隙，隨著雨季的到來，極易將路面水分滲透到地層結(jié)構(gòu)中，如果養(yǎng)護(hù)不及時，會加劇裂縫惡化，成為網(wǎng)裂或坑槽狀況。常規(guī)霧封層養(yǎng)護(hù)是在瀝青路面上噴灑較薄的乳化瀝青，在裂縫中起到填充作用，恢復(fù)路面的功能性。霧封層具有防滲、密封功效，延長路面使用壽命，提高路面功能性，霧封層噴灑工藝應(yīng)與瀝青面層保持均勻分布，控制病害問題，減少養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。技術(shù)要點(diǎn)是應(yīng)確保乳化瀝青深入裂縫，提高防水性能及抗磨耗性能，乳化瀝青噴灑量應(yīng)保持0.3 L/m2左右。第二，還原劑封層。傳統(tǒng)瀝青路面養(yǎng)護(hù)一般以銑刨翻修或者加鋪為主，為了控制養(yǎng)護(hù)成本，一般采取銑刨翻修形式，但由于對環(huán)境污染較大，采取還原劑封層技術(shù)，可以在病害路段運(yùn)用還原劑涂料恢復(fù)，提高瀝青延展性與柔韌性，延長道路使用年限3～5 年左右。還原劑封層技術(shù)具有結(jié)構(gòu)密實(shí)，避免水、光照引起瀝青老化。發(fā)揮還原劑滲透性，提高瀝青抗變形能力，還原劑在瀝青路面中最深滲透可達(dá)1.5 cm左右，提高對晝夜溫差的適應(yīng)力，對抗滑性能不產(chǎn)生影響。還原劑材料由石油蒸餾液、煤焦油及樹脂石油乳劑等組成，呈液態(tài)、黑色油狀物[5]。還原劑封層施工技術(shù)要點(diǎn)要求施工前2日漸路面瀝青面層雜物清理，保持路面干燥，確保氣溫高于10 ℃，路面養(yǎng)護(hù)前，應(yīng)對還原劑封層材料攪拌，避免儲存穩(wěn)定性影響施工效果。如果養(yǎng)護(hù)范圍較大，應(yīng)借助噴灑設(shè)備，發(fā)揮信息電控技術(shù)效果，確保材料的均勻性。

3.3 封層類預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法

封層類養(yǎng)護(hù)包括稀漿封層、石屑封層、同步碎石封層幾種，通過現(xiàn)代化機(jī)械將專項(xiàng)配比的瀝青混合料鋪灑在路基瀝青層，恢復(fù)抗滑性，修補(bǔ)滲水性能及平整度。稀漿封層是運(yùn)用集料配合礦粉和石灰在乳化瀝青的作用下攪拌，稀漿封層中物料滲入路面裂縫，可以迅速修復(fù)路面病害，材料包括乳化瀝青、集料、水、礦物填料。施工過程包括攤鋪前準(zhǔn)備、標(biāo)高測量、接縫處理、稀漿封層設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)等過程。石屑封層一般以單層為主，設(shè)計(jì)簡單，節(jié)約施工成本。但由于通車初期，撒布的集料易脫落，易產(chǎn)生噪音，一般運(yùn)用于低等級公路中。技術(shù)要點(diǎn)應(yīng)注重瀝青、集料的粘結(jié)性，改善集料級配，增加集料粒徑。同步碎石封層可以減少路面開裂，具有防滲性、耐久性、抗滑性等特點(diǎn)。所需材料包括瀝青、集料。集料應(yīng)注意針片狀含量不摻雜泥土，壓碎值不低于14%。瀝青根據(jù)季節(jié)、路面等級、施工溫度限制，用量隨之增減，秋季瀝青用量可以適當(dāng)增加5%。同步碎石封層施工工藝在攤鋪過程中應(yīng)注重撒布均勻，應(yīng)根據(jù)道路實(shí)際設(shè)置鋪筑機(jī)械的噴嘴高度，保持瀝青溫度恒定，避免瀝青膜厚度不均勻。粒徑過大影響平整度，粒徑太小會導(dǎo)致抗滑性能下降，集料壓碎不超過14%。

3.4 罩面類預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法

罩面養(yǎng)護(hù)分為冷薄層、熱薄層、溫薄層這3種。其中冷薄層罩面可以節(jié)約資源、降低污染、延長施工季節(jié)。熱薄層罩面技術(shù)具有表面抗滑性，高溫穩(wěn)定性、抗水損壞能力、防止泛油、養(yǎng)護(hù)方案靈活。主要類型包括AC罩面、SMA薄層罩面、SAC罩面、橡膠粉改性瀝青混合料罩面等。溫拌瀝青混合料罩面對環(huán)境的污染小，節(jié)省染料，對環(huán)境污染小，環(huán)節(jié)瀝青老化現(xiàn)象，延長公路使用年限。

4 不同類型預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)比較與分析

普通熱瀝青或者改性瀝青灌縫適應(yīng)裂縫寬度在5～8 mm 以內(nèi)，操作便捷，成本低廉，但受溫度影響，灌縫料易老化。溶劑型常溫改性瀝青灌縫不需要加熱，適應(yīng)路面5 mm 以下裂縫，但缺乏安全性，成本較高。密封膠灌縫適合路面裂縫寬度8 mm 以上，封面效果好，但由于需要開槽作業(yè)，施工工藝復(fù)雜?？沽奄N方法適用于適合公路混合料松動，優(yōu)點(diǎn)是可以控制水分滲透，但工藝復(fù)雜，作業(yè)面缺乏安全性。壓縫帶方式適用于裂縫面層混合料好路段，具有防水、彈性好、施工便捷，但成本較高[6]。同步碎石封層適用于縱橫裂縫，滲水、不平整的龜網(wǎng)裂路面，可以對10 cm 以上車轍修復(fù)，但控制難度大，存在一定安全風(fēng)險。封霧層、還原劑封層適用于老化嚴(yán)重路段，可以保護(hù)舊氧化瀝青路面，延長瀝青路面使用壽命，但會對路面抗滑性造成影響。稀漿封層適用于塊裂、滲水路面，對裂縫、坑槽等病害路段起到修復(fù)和預(yù)防作用，但由于乳化瀝青破乳時間長，交通限行時間長。微表處封層及時適用于重度泛油、車轍深度大于40 mm 以上，滲水路面，對改善路面外觀，抗裂縫、修復(fù)車轍具有良好改善效果。

5 結(jié)語

該文針對公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)進(jìn)行分析，闡述了當(dāng)前預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的概念、特點(diǎn)、原則，分析了路面平整度、承載力、抗滑性能，針對不同病害采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)工藝、材料選擇及施工方法進(jìn)行了對比分析，確定了不同養(yǎng)護(hù)技術(shù)下使用范圍，對公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)提供實(shí)踐參考。