不同預(yù)防養(yǎng)護(hù)方案在柳州北環(huán)高速公路的應(yīng)用分析

摘要：文章根據(jù)2019年就地?zé)嵩偕统∧ズ膶蛹夹g(shù)在廣西柳州北環(huán)高速公路路面病害處治中的應(yīng)用，對(duì)兩種不同預(yù)防養(yǎng)護(hù)方案及其經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能減排和施工前后4個(gè)年度路況等進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：（1）就地?zé)嵩偕鷮?duì)機(jī)械要求更高，但經(jīng)濟(jì)效益更好且更節(jié)能；（2）就地?zé)嵩偕统∧ズ膶觾煞N技術(shù)能明顯提升路況指標(biāo)；（3）施工后2年內(nèi)超薄磨耗層具有更好的抗滑性能，就地?zé)嵩偕哂懈玫目沽研阅?，施工?年內(nèi)路況指標(biāo)均能維持在較高水平。

關(guān)鍵詞：預(yù)防養(yǎng)護(hù)；就地?zé)嵩偕?；超薄磨耗?/p>

中圖分類(lèi)號(hào)：U418.4 A 03 007 3

0 引言

隨著公路全壽命周期最低養(yǎng)護(hù)成本理念逐漸被認(rèn)可和重視，交通運(yùn)輸部在2018年首次將公路預(yù)防養(yǎng)護(hù)列入《公路養(yǎng)護(hù)工程管理辦法》。其中，就地?zé)嵩偕统∧ズ膶觾煞N路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)均可延緩路面使用性能衰減、延長(zhǎng)路面使用壽命，從而降低公路壽命周期內(nèi)養(yǎng)護(hù)成本。

本文結(jié)合工程實(shí)例闡述了就地?zé)嵩偕统∧ズ膶觾煞N預(yù)防養(yǎng)護(hù)方案的選擇，并從施工流程及機(jī)械、經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能減排、路況等方面進(jìn)行對(duì)比，可為同類(lèi)項(xiàng)目提供參考。

1 工程背景

柳州北環(huán)高速公路（簡(jiǎn)稱(chēng)“柳州北環(huán)”）路面結(jié)構(gòu)為： 20 cm級(jí)配碎石+ 37 cm水泥穩(wěn)定碎石+ 6 cmAC-25瀝青混凝土+ 6 cmAC-20瀝青混凝土+ 4 cmAK-13改性瀝青混凝土。至本項(xiàng)目實(shí)施前，柳州北環(huán)已在高溫、多雨的南方氣候條件下通車(chē)13年。自2013年以來(lái)，其交通量增長(zhǎng)較大，2018年自然交通量約為 6 000輛/d，其中貨車(chē)比重為46%。2018年第三季度MQI值為93.5，其中PQI值為93、PCI值為94.4、RDI值為85.5。根據(jù)2019年對(duì)柳州北環(huán)路面病害現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，路面整體狀況較好，主要病害為輕微車(chē)轍和路面淺層裂縫，不同公里段病害類(lèi)型及數(shù)量差異較明顯。

2 舊路狀況

2.1 路況檢測(cè)

根據(jù)柳州北環(huán)2018年路況數(shù)據(jù)，路況相對(duì)較差的路段統(tǒng)計(jì)如表1所示。

2.2 路面病害調(diào)查

對(duì)表1所示路段進(jìn)行路面病害人工調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)坑洞、沉陷、翻漿等結(jié)構(gòu)性病害，未見(jiàn)嚴(yán)重車(chē)轍。存在問(wèn)題主要為路面老化較為嚴(yán)重、瀝青膜缺少、集料開(kāi)始剝落，且軟弱顆粒及風(fēng)化巖含量較多。

2.3 路面鉆芯取樣分析

對(duì)原路面橫向裂縫、縱向裂縫、橫縱縫交叉以及路表未表現(xiàn)出任何病害的位置分別選點(diǎn)鉆芯，分析結(jié)果為：（1）芯樣完整，未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)層松散和結(jié)構(gòu)型病害；（2）裂縫基本發(fā)生在上面層，屬于疲勞裂縫。

3 方案的確定

根據(jù)路況數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)表觀病害分析情況，病害嚴(yán)重已不適合進(jìn)行預(yù)防養(yǎng)護(hù)的路段采用銑刨重鋪上面層的方案進(jìn)行修復(fù)養(yǎng)護(hù)。對(duì)路面整體結(jié)構(gòu)性能完好、主要病害為表層瀝青老化和淺層疲勞裂縫的路段，采用就地?zé)嵩偕统∧ズ膶觾煞N預(yù)防養(yǎng)護(hù)方案。其中，裂縫相對(duì)較多的路段采用就地?zé)嵩偕桨?，裂縫相對(duì)較少的路段采用超薄磨耗層方案。結(jié)合路段病害情況以及養(yǎng)護(hù)資金的安排，經(jīng)對(duì)比分析后，采用預(yù)防養(yǎng)護(hù)方案的路段如表2所示。

4 施工情況對(duì)比

4.1 施工流程對(duì)比

4.1.1 就地?zé)嵩偕┕ち鞒?/p>

（1）對(duì)施工路段進(jìn)行交通管制，銑刨?gòu)?fù)拌攤鋪機(jī)、加熱機(jī)、壓路機(jī)等機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。

（2）銑刨外行車(chē)道左、右標(biāo)線，并使用強(qiáng)力清掃車(chē)進(jìn)行路面清掃。

（3）瀝青混合料拌和站生產(chǎn)添加了再生劑的新瀝青混合料。

（4）使用3臺(tái)加熱機(jī)對(duì)路表進(jìn)行加熱。

（5）路表加熱的同時(shí)，銑刨?gòu)?fù)拌攤鋪機(jī)在最后一臺(tái)加熱機(jī)施工后緊跟著進(jìn)行銑刨，并由運(yùn)料車(chē)將新拌瀝青混合料加入到銑刨?gòu)?fù)拌攤鋪機(jī)料倉(cāng)，在銑刨上面層的同時(shí)收集舊混合料，并與新混合料進(jìn)行拌和形成再生混合料，新料占比約為15%。

（6）在銑刨、復(fù)拌的同時(shí)進(jìn)行攤鋪，并使用壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。

4.1.2 超薄磨耗層施工流程

（1）對(duì)施工路段進(jìn)行交通管制，銑刨機(jī)、清掃車(chē)、攤鋪機(jī)和壓路機(jī)等機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。

（2）為避免加鋪的超薄磨耗層與應(yīng)急車(chē)道交界處出現(xiàn)臺(tái)階，使用銑刨機(jī)對(duì)交界線往中分帶方向?qū)挾?1 m范圍內(nèi)進(jìn)行精銑刨，銑刨深度為 2.2 cm，銑刨結(jié)束后使用清掃車(chē)進(jìn)行清掃。

（3）使用瀝青貼縫帶對(duì)路表裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。

（4）瀝青碎石封層車(chē)同步施工SBS改性瀝青粘結(jié)防水層，SBS改性瀝青用量為1.8～ 2.2 kg/m2，碎石撒布量為60%。

（5）瀝青混合料拌和站生產(chǎn)本項(xiàng)目所用的SBS改性瀝青AC-8型混合料。

（6）現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行超薄磨耗層攤鋪和碾壓施工。

4.2 施工機(jī)械對(duì)比

經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查，近些年實(shí)施瀝青混凝土路面就地?zé)嵩偕?xiàng)目較多的省份有廣東、浙江和江蘇等。在廣西僅有個(gè)別就地?zé)嵩偕こ虒?shí)例，當(dāng)?shù)仄髽I(yè)沒(méi)有該施工方案所需的銑刨?gòu)?fù)拌攤鋪機(jī)和加熱機(jī)。本項(xiàng)目就地?zé)嵩偕桨傅膶?shí)施，需考慮適當(dāng)補(bǔ)償機(jī)械進(jìn)出場(chǎng)相關(guān)費(fèi)用。

5 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

本項(xiàng)目因就地?zé)嵩偕鷮?shí)施工程量較少，考慮熱再生設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)補(bǔ)償?shù)荣M(fèi)用后，綜合單價(jià)為90元/m2。超薄磨耗層方案在綜合考慮行車(chē)道與應(yīng)急車(chē)道之間過(guò)渡段精銑刨以及路面裂縫處治費(fèi)用的情況下，綜合單價(jià)約為72元/m2。如大面積進(jìn)行就地?zé)嵩偕袌?chǎng)價(jià)格約為65元/m2，即就地?zé)嵩偕鄬?duì)超薄磨耗層，能節(jié)約成本9.72%。

6 節(jié)能減排對(duì)比

就地?zé)嵩偕约凹愉伋∧ズ膶觾煞N預(yù)防養(yǎng)護(hù)方法在延長(zhǎng)路面使用壽命的同時(shí)，還能減少養(yǎng)護(hù)施工作業(yè)時(shí)間，減少交通壓力并能節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本，在節(jié)能減排方面也有良好體現(xiàn)。王賢衛(wèi)等對(duì)路面工程CO2排放進(jìn)行了案例分析［1］，得出在運(yùn)距約 30 km的情況下，某公路路面工程CO2排放情況為：生產(chǎn)階段排放系數(shù)為 3.829 0 kg/m3，運(yùn)輸階段排放系數(shù)為 2.816 2 kg/m3，合計(jì)為 6.645 2 kg/m3，具體如表3所示。

本項(xiàng)目就地?zé)嵩偕桨笇?shí)施工程量為 11 516.216 m2，實(shí)施范圍為單車(chē)道 2 832 m。舊路面原材料100%回收再利用，添加占比為15%的新拌瀝青混合料用量約為 153.52 t，舊材料的再利用相比傳統(tǒng)的銑刨重鋪減少混合料用量 869.95 t，減少使用砂石約 370.03 m3。參考文獻(xiàn)［1］的研究成果，僅對(duì)施工所用砂石進(jìn)行分析，即路面工程砂石使用中CO2排放系數(shù)按 6.645 2 kg/m3進(jìn)行估算，本項(xiàng)目單車(chē)道就地?zé)嵩偕?2 814 m，相比銑刨重鋪方案可減少CO2排放約 2 459 kg。如大面積進(jìn)行瀝青混凝土路面就地?zé)嵩偕?，單?chē)道每 100 km可減少CO2排放約 86.83 t。

本項(xiàng)目超薄磨耗層方案實(shí)施長(zhǎng)度為雙車(chē)道 4 480.64 m，工程量為 36 474.11 m2。如采用銑刨后重鋪SBS改性瀝青AC-13混合料的方案，AC-13混合料用量估算為 3 370 t。本項(xiàng)目實(shí)際采用加鋪 2 cm厚SBS改性瀝青AC-8混合料，使用量約為 1 934 t，相對(duì)銑刨重鋪 4 cm厚上面層，估算可減少混合料用量約 1 436 t。參考文獻(xiàn)［1］的研究成果，僅對(duì)施工所用砂石進(jìn)行分析，即路面工程砂石使用中CO2排放系數(shù)按 6.645 2 kg/m3進(jìn)行估算，本項(xiàng)目超薄磨耗層相比銑刨重鋪上面層可減少CO2排放約 4 059.5 kg，如大面積加鋪超薄磨耗層，單車(chē)道每 100 km可減少CO2排放約 45.3 t。

在不考慮瀝青混合料加熱和碾壓等因素的情況下，僅對(duì)兩種方案中砂石生產(chǎn)和運(yùn)輸進(jìn)行對(duì)比，就地?zé)嵩偕跍p少CO2排放方面更有優(yōu)勢(shì)。

7 施工前后路況對(duì)比

本項(xiàng)目在2019年10月進(jìn)行施工，預(yù)防養(yǎng)護(hù)的實(shí)施路段如表2所示共有8個(gè)公里段，其中序號(hào)6、7公里段因?qū)嵤┑拈L(zhǎng)度相對(duì)較短，實(shí)施效果在按公里評(píng)定的路況數(shù)據(jù)中不能良好體現(xiàn)，因此不參與路況對(duì)比。其他6個(gè)公里段中，就地?zé)嵩偕幹慰傞L(zhǎng)度為 2 814 m，超薄磨耗層處治總長(zhǎng)度為 2 717 m，兩種不同預(yù)防養(yǎng)護(hù)方式處治長(zhǎng)度均接近 3 km，對(duì)路況對(duì)比的影響權(quán)重基本一致。對(duì)兩種路段近4年路況數(shù)據(jù)平均值的變化采用曲線圖進(jìn)行對(duì)比，如圖1～5所示。

因2022年柳州北環(huán)未進(jìn)行路面抗滑性能檢測(cè)，所以抗滑性能（SRI）、路面技術(shù)狀況（PQI）對(duì)比3年，行駛質(zhì)量（RQI）、路面車(chē)轍（RDI）和路面損壞狀況（PCI）對(duì)比4年。其中，2019年為施工前，2020年及以后為施工后。由圖1～5可知：

（1）就地?zé)嵩偕统∧ズ膶觾煞N預(yù)防養(yǎng)護(hù)方式能明顯提升路況指標(biāo)，且根據(jù)線段斜率可知就地?zé)嵩偕奶嵘雀蟆?/p>

（2）施工后2年內(nèi)，超薄磨耗層抗滑性能和行駛性能更好，熱再生在延緩裂縫發(fā)展方面更有優(yōu)勢(shì)，兩種路段路面技術(shù)狀況指數(shù)無(wú)明顯差距。

（3）施工后3年內(nèi)，兩種路段總體路況均處于較高水平，無(wú)較大衰減。

8 結(jié)語(yǔ)

（1）本項(xiàng)目中，就地?zé)嵩偕统∧ズ膶觾煞N預(yù)防養(yǎng)護(hù)方式在施工后2年內(nèi)路面技術(shù)狀況指數(shù)（PQI）較接近，對(duì)維持路況長(zhǎng)久性的對(duì)比仍需跟蹤觀測(cè)。

（2）因條件有限，本文在節(jié)能減排方面僅對(duì)砂石生產(chǎn)和運(yùn)輸中CO2排放量進(jìn)行了對(duì)比，未對(duì)瀝青混合料加熱以及路面碾壓等過(guò)程中的節(jié)能減排進(jìn)行對(duì)比。

（3）建議同類(lèi)項(xiàng)目根據(jù)路段實(shí)際病害情況，盡早實(shí)施預(yù)防養(yǎng)護(hù)，并結(jié)合公路全壽命周期最低養(yǎng)護(hù)成本理念，考慮在第一階段進(jìn)行表面預(yù)防養(yǎng)護(hù)，第二階段進(jìn)行淺層預(yù)防養(yǎng)護(hù)。

參考文獻(xiàn)

［1］王賢衛(wèi)，吳靈生，楊東援.高速公路建設(shè)CO2排放計(jì)算分析［J］.公路交通科技，2014（2）：150-158.

收稿日期：2022-12-12