某山區(qū)國省道瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策分析

林昌發(fā)

摘要 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)作為一項階段性養(yǎng)護(hù)措施，能有效改善道路使用功能，緩解養(yǎng)護(hù)經(jīng)費短缺的問題，對提高道路運營能力，延長使用年限具有重要意義。鑒于此，文章結(jié)合某國省道公路養(yǎng)護(hù)實踐，針對山區(qū)國省道瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策展開綜合探究，闡述了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策方案和流程，通過舊路病害調(diào)查與檢測分析，掌握了病害主要形式及形成原因，提出了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案，并從經(jīng)濟(jì)性、可行性、環(huán)保等多方面對方案實施比選，最終確定了最佳養(yǎng)護(hù)方案，旨在為同行提供參考、借鑒。

關(guān)鍵詞 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施；工程應(yīng)用

中圖分類號 U418.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）12-0159-03

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通量顯著增大，部分現(xiàn)役公路運營壓力日益加劇，服務(wù)功能逐漸降低，亟需實施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)主要是在道路結(jié)構(gòu)完整、承載能力充足的狀況下，為提升公路路用性能，防止路面產(chǎn)生破壞而實施的一項經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化的養(yǎng)護(hù)方式。為保證預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的合理性，提高公路養(yǎng)護(hù)的綜合效益，科學(xué)確定養(yǎng)護(hù)時機(jī)，合理選擇方案尤為關(guān)鍵，為此，該文依托實際工程案例，對瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策進(jìn)行分析，具有重要意義。

1 公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策方法及流程

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一項較為先進(jìn)的道路養(yǎng)護(hù)措施，相較于傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方式，其能夠在不改變道路承載性能的條件下，有效提升公路路用性能，且能顯著降低養(yǎng)護(hù)費用，實現(xiàn)道路養(yǎng)護(hù)投資效益的最大化[1]。

1.1 選擇養(yǎng)護(hù)時機(jī)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實現(xiàn)最佳投資效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于養(yǎng)護(hù)時機(jī)的選擇。若較早進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，瀝青路面性能良好，會造成人力、物力、財力的嚴(yán)重浪費；若養(yǎng)護(hù)過晚，會造成路面早期病害的進(jìn)一步發(fā)展，引發(fā)更加嚴(yán)重的質(zhì)量病害，增大養(yǎng)護(hù)成本，且達(dá)不到預(yù)期養(yǎng)護(hù)效果[2]。目前，在進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時機(jī)選擇時，通常采用路況觸發(fā)法和時間觸發(fā)法，但無論選用何種方式，均必須根據(jù)路面破壞的具體情況，綜合養(yǎng)護(hù)費用、道路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計使用年限、使用環(huán)境、交通荷載等各方面因素，找出路面破壞的臨界狀態(tài)，進(jìn)而實施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)[3]。

1.2 舊路病害分析

瀝青路面在交通荷載及外界環(huán)境持續(xù)作用下，會產(chǎn)生疲勞破壞，引發(fā)一系列質(zhì)量病害，主要包括龜裂、橫裂、縱裂、車轍、沉陷、松散、坑槽、翻漿等?？茖W(xué)實施路面質(zhì)量狀況調(diào)查與分析，是確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案的重要依據(jù)。

1.3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理決策標(biāo)準(zhǔn)化流程

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案選擇時，必須全面考慮公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、道路交通等級、路面使用性能等各方面因素，科學(xué)確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。當(dāng)存在多種方案時，應(yīng)對其經(jīng)濟(jì)效益實施對比，從而確定最佳養(yǎng)護(hù)方案[4]。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一種全新的道路養(yǎng)護(hù)概念，具有較強的系統(tǒng)性，其管理決策工作較為復(fù)雜，包含內(nèi)容繁多，具體涉及道路質(zhì)量狀況調(diào)查、養(yǎng)護(hù)方案確定、養(yǎng)護(hù)時機(jī)選擇、質(zhì)量監(jiān)測等，不同環(huán)節(jié)具有顯著的特征。對管理決策環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化與改進(jìn)，并建立規(guī)范化管理決策流程，能有效提升預(yù)防性養(yǎng)護(hù)質(zhì)效[5]。具體流程如圖1所示。

2 公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程設(shè)計

現(xiàn)階段，常用的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)較多，具體包含以下幾種類型：

（1）封層類有霧封層、微表處、稀漿封層、碎石封層、復(fù)合封層等。

（2）罩面類有超薄罩面、銑刨罩面、封層罩面等。

（3）熱再生類有復(fù)拌再生、加鋪再生等。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)設(shè)計時，應(yīng)先對路面質(zhì)量狀況實施檢測評估，全面了解路面病害形式及具體成因，并根據(jù)調(diào)查分析結(jié)果，確定合理的設(shè)計方案[6]。

2.1 舊路調(diào)查與檢測評價

舊路調(diào)查與檢測評估涉及內(nèi)容較多，具體包括舊路設(shè)計圖紙和竣工資料收集、車流量調(diào)查、道路施工及維護(hù)資料收集、道路結(jié)構(gòu)組成、路面材料、接縫形式及維護(hù)情況、路面質(zhì)量狀況調(diào)查、路面性能檢測等。

2.2 技術(shù)設(shè)計

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)設(shè)計時，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化流程展開：

（1）按照道路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、路面質(zhì)量狀況、病害形式、車流量及荷載等級等相關(guān)因素，科學(xué)確定養(yǎng)護(hù)設(shè)計方案。

（2）結(jié)合養(yǎng)護(hù)方案使用年限、經(jīng)濟(jì)效益等實施綜合比選，以選取最為經(jīng)濟(jì)的養(yǎng)護(hù)方案。

（3）依據(jù)方案可行性、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境條件、使用狀況、資金狀況、環(huán)保效益等實施系統(tǒng)性評價，從而確定最優(yōu)方案[7]。

2.3 材料組成設(shè)計

材料組成設(shè)計流程：

（1）結(jié)合現(xiàn)場料場布置情況及原材料質(zhì)量檢測結(jié)果，并根據(jù)項目實際情況，科學(xué)選取養(yǎng)護(hù)材料。

（2）結(jié)合項目基本特征、材料供給狀況、養(yǎng)護(hù)方式等明確材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

（3）根據(jù)材料選擇情況，依據(jù)相關(guān)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行配合比設(shè)計，并明確施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和功能性修復(fù)工程應(yīng)用

3.1 項目概況

某國省道公路工程，路面形式為瀝青混凝土路面，道路等級為二級公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計時速60 km/h，路面寬度9 m，道路結(jié)構(gòu)組成為“11 cm厚瀝青混凝土面層+18 cm厚5%水穩(wěn)碎石基層+15 cm厚碎石墊層”。2015年對路面實施了大修維護(hù)，采用直接加鋪的維修方案，加鋪層結(jié)構(gòu)組成為“4 cm厚AC-13上面層+6 cm厚AC-20下面層+16 cm厚5%水穩(wěn)碎石基層+18 cm厚3%水穩(wěn)碎石底基層+舊瀝青路面”，加鋪后道路寬度、設(shè)計速度、交通等級均未發(fā)生改變。

該公路主要位于山區(qū)地段，受地形、空間影響，道路線形布局一般，加之該道路為主要交通線路，重載車輛較多，由于荷載疲勞及路面承載力下降，路面產(chǎn)生了不同形式的質(zhì)量病害。調(diào)查顯示，瀝青路面病害形式主要包括車轍、龜裂、縱裂、橫裂、坑槽等。

3.2 舊路病害調(diào)查及檢測分析

3.2.1 路況調(diào)查與評價

2022年6月對原瀝青路面質(zhì)量狀況實施調(diào)查和檢測，充分了解路面病害情況，為后續(xù)養(yǎng)護(hù)方案制定提供理論支持。路況調(diào)查通過人工踏勘方式完成，并借助相機(jī)對關(guān)鍵部位進(jìn)行拍照記錄，詳細(xì)記錄路面病害形式、規(guī)模、位置、嚴(yán)重程度等，并將所有調(diào)查信息輸入《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG5210—2018）表A-2瀝青路面破損情況記錄表[8]。

根據(jù)舊路路況調(diào)查及檢測信息，路面質(zhì)量狀況指數(shù)PCI位于84.2～98.1范圍內(nèi)，綜合質(zhì)量狀況評定等級為良。為有效改善路面質(zhì)量狀況，防止道路服務(wù)功能降低，控制路面病害產(chǎn)生及發(fā)展，保證道路使用性能與使用年限，根據(jù)《公路工程瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JTG/T5142-01—2021）相關(guān)規(guī)定，確定該工程采用全線罩面養(yǎng)護(hù)方案。

3.2.2 路面主要病害類型

根據(jù)實際調(diào)查結(jié)果，該工程主要病害類型包括車轍、推移、縱裂、龜裂、坑槽等。因此路段位于山區(qū)地帶，地勢險峻，地形條件復(fù)雜多變，線形設(shè)計指標(biāo)較低，局部路段縱向坡度較大，超過6%坡度路段占比高達(dá)24%，車轍病害較為嚴(yán)重[9]。

3.2.3 路面損壞原因分析

結(jié)合路面調(diào)查及檢測結(jié)果，對病害成因進(jìn)行分析，具體情況如下：

（1）路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低或超過規(guī)定使用年限，承載力不足。通過調(diào)查可知，該公路在2015年實施了路面大修改造，在舊路表面鋪設(shè)瀝青混凝土面層，截至目前運營年限已達(dá)7年之久，已超出設(shè)計使用年限，舊路面承載能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)使用需求。

（2）車流量增大、重載交通增多。參考2019—2021年車流量統(tǒng)計結(jié)果，此路段車流量巨大，重載車輛數(shù)量較多，為特重交通標(biāo)準(zhǔn)。瀝青路面長期處于特重交通荷載作用下，是引發(fā)路面質(zhì)量病害的根本原因。

3.3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案的確定

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案確定時，應(yīng)嚴(yán)格按照道路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、路面質(zhì)量狀況、病害形式、破壞程度、車流量及荷載等級等相關(guān)因素，初步確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案；然后對方案使用年限、經(jīng)濟(jì)效益等實施綜合比較，選取最為經(jīng)濟(jì)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案；最后依據(jù)方案可行性、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量要求、環(huán)境條件、使用狀況、資金狀況、環(huán)保效益等實施系統(tǒng)性評價，從而得到最優(yōu)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案。根據(jù)該項目具體情況及相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，并結(jié)合以往養(yǎng)護(hù)施工案例，確定該工程預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案為瀝青薄層罩面及就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)[10]。

3.3.1 推薦方案

瀝青薄層罩面方案：對原路面實施銑刨處理，清除表面厚4 cm瀝青面層，并采用相同厚度的細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土GAC-13實施罩面處理。主要由于該工程已鋪設(shè)10 cm厚瀝青面層，若再加鋪4 cm厚瀝青面層，會導(dǎo)致瀝青層厚度過大，在重載交通作用下，更加容易形成車轍病害。因此，為有效提升路面溫度穩(wěn)定性，增強抗車轍、抗水損、耐磨性能，延長道路使用年限，該工程薄層罩面施工選用4 cm厚細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土GAC-13。

因該公路地形條件復(fù)雜，道路線形設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較差，大部分路段靠近懸崖，道路兩側(cè)設(shè)置大量防撞欄桿，若直接實施罩面，會抬高路面，致使防撞護(hù)欄有效高度降低，安全等級達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，威脅交通安全。若對防撞欄桿實施加高處理，則會顯著增大養(yǎng)護(hù)成本，影響道路養(yǎng)護(hù)的綜合效益，同時，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工范圍僅包含道路養(yǎng)護(hù)和交通標(biāo)線施工，其他內(nèi)容如標(biāo)牌、標(biāo)識、防護(hù)欄桿等交安設(shè)施維護(hù)通常由交安設(shè)施養(yǎng)護(hù)部門負(fù)責(zé)。因此，該工程路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)推薦方案為銑刨清除4 cm厚舊瀝青面層，并采用相同厚度的細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土GAC-13實施罩面處理。

3.3.2 比較方案

比較方案采用4 cm厚就地?zé)嵩偕鸀r青混凝土路面表面層技術(shù)方案。早期應(yīng)用較為普遍的瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)主要包括銑刨重鋪及挖除重補工藝，此類施工工藝不僅造成石料、瀝青材料的嚴(yán)重浪費，且對環(huán)境污染較大。隨著節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略的大力實施，就地?zé)嵩偕夹g(shù)得到了顯著發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工中。該技術(shù)可實現(xiàn)對銑刨廢料的重復(fù)利用，且對環(huán)境污染較小，有效實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)，是目前較為理想的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)。

兩種養(yǎng)護(hù)方案均有其各自的優(yōu)缺點，推薦方案施工簡便、技術(shù)成熟、應(yīng)用效果好，對原瀝青路面銑刨處理后再鋪設(shè)罩面層，能有效確保路面高程一致，防止因罩面層厚度過大加重車轍病害，并有效避免因路面抬高導(dǎo)致防護(hù)欄桿有效高度降低的問題。但是路面銑刨處理會產(chǎn)生較多廢料，且無法應(yīng)用于該工程施工中，材料外運增加成本，經(jīng)濟(jì)性較差。

比較方案可實現(xiàn)對路面銑刨廢料的重復(fù)利用，降低材料及運輸成本，滿足節(jié)能環(huán)保的施工要求，且對路面實施就地?zé)嵩偕幚?，確保路面高程一致，防止因罩面層厚度過大加重車轍病害，并有效避免因路面抬高導(dǎo)致防護(hù)欄桿有效高度降低的問題，降低防護(hù)欄桿加高成本。但該技術(shù)施工過程中存在較大差異性，對作業(yè)人員技術(shù)要求較高，且該工程養(yǎng)護(hù)區(qū)域內(nèi)地形較為復(fù)雜，急彎、陡坡較多，線路線形設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低，熱再生機(jī)械施工難度較大，造成路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，影響路面使用性能，達(dá)不到預(yù)期養(yǎng)護(hù)效果。

因此，通過多方面比較，最終確定該工程預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案為銑刨清除4 cm厚舊瀝青面層，并采用相同厚度的細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土GAC-13實施罩面處理。

4 結(jié)語

綜上所述，山區(qū)國省道公路運營環(huán)境復(fù)雜，受地形、空間因素限制較大，線形設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，公路運營過程中質(zhì)量病害高發(fā)，加強預(yù)防性養(yǎng)護(hù)尤為重要。因此，實際養(yǎng)護(hù)設(shè)計時，應(yīng)對原始路面質(zhì)量狀況實施全面調(diào)查和檢測，根據(jù)路面實際病害情況、車流量、交通荷載等級等各方面因素，科學(xué)確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時機(jī)，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況和工程實踐經(jīng)驗，通過施工可行性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等多角度比較，確定最佳的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案，保證養(yǎng)護(hù)效益最大化。

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