公路全壽命周期養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)初探

武曉玲

(山丹縣交通規(guī)劃設(shè)計(jì)隊(duì),甘肅 張掖 734100)

公路養(yǎng)護(hù)并非一次性工程,而是要伴隨公路整個(gè)生命周期的系統(tǒng)性工程,因此,在實(shí)際的公路養(yǎng)護(hù)工作中,要根據(jù)公路實(shí)際情況,制定技術(shù)可行且經(jīng)濟(jì)合理的全壽命周期養(yǎng)護(hù)方案,以此使保證養(yǎng)護(hù)效果,確保公路安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1 工程概況

公路總長(zhǎng)約133.3 km,所有路面均為瀝青路面,現(xiàn)以其第二合同段為例,對(duì)其全壽命周期養(yǎng)護(hù)工作進(jìn)行分析。該合同段的起、迄樁號(hào)為K37+000～K170+300,按雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),路基設(shè)計(jì)寬度為17.0 m,設(shè)計(jì)時(shí)速80 km/h,其路面結(jié)構(gòu)層次從上至下依次為:改性瀝青混凝土抗滑層,層厚4 cm;中粒式瀝青混凝土上面層,層厚6 cm;粗粒式瀝青混凝土下面層,層厚8 cm;熱瀝青瓜米石下封層;6%水穩(wěn)碎石上基層,層厚20 cm;5%水穩(wěn)碎石底基層,層厚20 cm。截至目前,該路段已連續(xù)通車3年,在通車1年后部分路段就出現(xiàn)一些病害,如裂縫與車轍等,但通過(guò)綜合檢測(cè),并未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性病害。

2 全壽命周期養(yǎng)護(hù)

通過(guò)對(duì)技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性等的綜合考慮,針對(duì)該合同段存在的病害問(wèn)題,制定有效的養(yǎng)護(hù)措施,在病害相對(duì)嚴(yán)重的段落,如K37+100～K44+740,采用超薄磨耗層技術(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù);在沒(méi)有采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的段落,如K44+740～K104+870,在采用超薄磨耗層的基礎(chǔ)上,對(duì)裂縫病害較為嚴(yán)重的段落采用微表處技術(shù)進(jìn)行處理;另外,對(duì)K104+870～K170+300只進(jìn)行微表處處理。另外,為達(dá)到預(yù)期的全壽命周期養(yǎng)護(hù)目標(biāo),在嚴(yán)格控制養(yǎng)護(hù)資金的基礎(chǔ)上,制定如下養(yǎng)護(hù)計(jì)劃:以上養(yǎng)護(hù)工作完成1年后,對(duì)病害路段進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理裂縫、坑槽和松散等病害;以上養(yǎng)護(hù)工作完成2年后,通過(guò)鋪設(shè)超薄磨耗層或橡膠瀝青應(yīng)力吸收層或采用微表處技術(shù)處理路面的細(xì)微裂縫,并提高路面的抗滑能力;以上養(yǎng)護(hù)工作完成3年后,進(jìn)行必要的大面積處治;以上養(yǎng)護(hù)工作完成4年后,對(duì)病害路段進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理裂縫、坑槽和松散等病害;以上養(yǎng)護(hù)工作完成5年后,鋪設(shè)橡膠瀝青應(yīng)力吸收層;以上養(yǎng)護(hù)工作完成6年后,對(duì)病害路段進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理裂縫、坑槽和松散等病害;以上養(yǎng)護(hù)工作完成7年后,鋪設(shè)厚度在4～6 cm范圍內(nèi)的改性瀝青罩面層;以上養(yǎng)護(hù)工作完成8年后,對(duì)病害路段進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理裂縫、坑槽和松散等病害;以上養(yǎng)護(hù)工作完成9年后,對(duì)病害路段進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理裂縫、坑槽和松散等病害;以上養(yǎng)護(hù)工作完成10年后,對(duì)病害路段進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理裂縫、坑槽和松散等病害;以上養(yǎng)護(hù)工作完成11年后,對(duì)裂縫與車轍相對(duì)嚴(yán)重的部位采用開普封層或微表處技術(shù)進(jìn)行處治。

3 養(yǎng)護(hù)效果分析

對(duì)于公路養(yǎng)護(hù)效果,主要從結(jié)構(gòu)狀況與路面功能入手進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中,結(jié)構(gòu)狀況主要是指結(jié)構(gòu)的承載力,根據(jù)公路所在地區(qū)管理部門提出的全壽命周期養(yǎng)護(hù)實(shí)施計(jì)劃,所采取的超薄磨耗層技術(shù)與微表處技術(shù)都能起到對(duì)路面上的裂縫進(jìn)行封閉,并改善路面抗滑性能的作用,但都無(wú)法改善結(jié)構(gòu)強(qiáng)度[1]。在功能方面,路面需保證行車舒適度與安全性?；诖?可采用路面狀況指數(shù)與路面抗滑性能指數(shù)來(lái)衡量實(shí)際養(yǎng)護(hù)效果。其中,路面狀況指數(shù)主要和路面完好程度有關(guān),能直接反映出路面破損狀況;而路面抗滑性能指數(shù)用于反映出路面具有的抗滑能力,如果路面的抗滑性能指數(shù)較低,將影響路面行車安全[2]。以這兩個(gè)指數(shù)的數(shù)值大小為依據(jù),并結(jié)合相關(guān)規(guī)定,可確定適應(yīng)的維修養(yǎng)護(hù)方法[3]。

在以上養(yǎng)護(hù)工作開始前,采用以橫向力系數(shù)為基礎(chǔ)的抗滑性能專門檢測(cè)裝置對(duì)上、下行路面的實(shí)際抗滑性能進(jìn)行檢測(cè),具體的檢測(cè)結(jié)果為:本次檢測(cè)工作共進(jìn)行了5次,相鄰兩次檢測(cè)的間隔時(shí)間為4個(gè)月,其中,第一次檢測(cè)的結(jié)果為上、下行路面狀況指數(shù)與抗滑性能指數(shù)均為100;第二次檢測(cè)的結(jié)果為上行路面狀況指數(shù)91.5、抗滑性能指數(shù)93.2;下行路面狀況指數(shù)97.8、抗滑性能指數(shù)93.0;第三次檢測(cè)的結(jié)果為上行路面狀況指數(shù)88.6、抗滑性能指數(shù)62.4;下行路面狀況指數(shù)86.0、抗滑性能指數(shù)62.7;第四次檢測(cè)的結(jié)果為上行路面狀況指數(shù)74.6、抗滑性能指數(shù)32.1;下行路面狀況指數(shù)73.5、抗滑性能指數(shù)37.4;第五次檢測(cè)的結(jié)果為上行路面狀況指數(shù)91.5、抗滑性能指數(shù)已無(wú)法測(cè)出;下行路面狀況指數(shù)97.8、抗滑性能指數(shù)已無(wú)法測(cè)出。

而經(jīng)過(guò)超薄磨耗層與微表處等預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理之后,上、下行路面的路面狀況指數(shù)與抗滑性能指數(shù)均得到很大的提升,比如上行路面的抗滑性能指數(shù)可以從之前的無(wú)法測(cè)出提升到85.5,而下行路面的抗滑性能指數(shù)也可以從之前的無(wú)法測(cè)出提升到86.7,且整條線路中抗滑性能指數(shù)可以達(dá)到良及以上的段落長(zhǎng)度可達(dá)94.6%,可見(jiàn)通過(guò)適當(dāng)?shù)念A(yù)防性養(yǎng)護(hù)可起到提高路面抗滑性能的作用,養(yǎng)護(hù)效果顯著。

該路段的下行路面養(yǎng)護(hù)開始時(shí)間稍早于上行,根據(jù)路況實(shí)測(cè)結(jié)果可知,下行路面實(shí)際狀況比上行略好,其路面狀況指數(shù)均在80以上,但上行的路面狀況指數(shù)存在較大的波動(dòng),且平均值在60以內(nèi),即便在養(yǎng)護(hù)完成后上行路面狀況指數(shù)也有很大的降低幅度。從中可以看出選擇適宜的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)對(duì)保證養(yǎng)護(hù)效果的重要性,即養(yǎng)護(hù)進(jìn)行的越及時(shí),越能保證養(yǎng)護(hù)的改善效果[4]。

從養(yǎng)護(hù)實(shí)踐可以看出,在一項(xiàng)養(yǎng)護(hù)措施完全落實(shí)后,路面使用性能必然得到改善,使路面性能曲線產(chǎn)生明顯的上拐點(diǎn),此時(shí),性能曲線在養(yǎng)護(hù)之前和之后所形成的區(qū)域的面積,即為養(yǎng)護(hù)效益。通過(guò)對(duì)不同方案的綜合對(duì)比,根據(jù)等效年度費(fèi)用對(duì)不同方案開展效益費(fèi)用比方面的對(duì)比。該路段前期養(yǎng)護(hù)的效益費(fèi)用比為上行12.6%,下行12.9%;全壽命周期養(yǎng)護(hù)對(duì)應(yīng)的效益費(fèi)用比為上行25.4%,下行26.2%?？梢钥闯?全壽命周期養(yǎng)護(hù)對(duì)應(yīng)的效益費(fèi)用比更大,即能取得更好的養(yǎng)護(hù)效益。上行路面養(yǎng)護(hù)效益費(fèi)用比始終低于下行路面的原因?yàn)橄滦新访娴念A(yù)防性養(yǎng)護(hù)先于上行路面進(jìn)行[5]。

4 全壽命周期養(yǎng)護(hù)建議

(1)精細(xì)化養(yǎng)護(hù)將精、細(xì)、準(zhǔn)、嚴(yán)作為原則,通過(guò)保證養(yǎng)護(hù)決策科學(xué)性、逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與規(guī)范養(yǎng)護(hù)作業(yè)人員自身操作來(lái)提高養(yǎng)護(hù)效益。對(duì)養(yǎng)護(hù)工作而言,日常養(yǎng)護(hù)作為重要基礎(chǔ),可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決細(xì)微病害,防止或延緩功能性破壞及性能衰退[6]。

通過(guò)引入先進(jìn)可行的檢測(cè)技術(shù)與裝備對(duì)公路實(shí)施定期監(jiān)測(cè),以此準(zhǔn)確把控公路技術(shù)狀況,使其安全水平及可使用狀態(tài)始終處在可接受范圍。根據(jù)主動(dòng)檢測(cè)成果分析結(jié)果,能確定公路當(dāng)前保持的性能狀況和未來(lái)一段時(shí)間范圍內(nèi)的性能衰變規(guī)律,從而及時(shí)采取專門的措施,使被動(dòng)養(yǎng)護(hù)真正變成主動(dòng),將潛在的病害消除在萌芽階段,減慢性能衰減速度,最終延長(zhǎng)設(shè)施的使用壽命。

鑒于當(dāng)前交通流量持續(xù)增大,同時(shí)車輛通行晝夜不間斷的現(xiàn)狀,要減少或避免養(yǎng)護(hù)導(dǎo)致交通堵塞,提高養(yǎng)護(hù)工作的機(jī)械化水平成為滿足這一要求的重要舉措。在養(yǎng)護(hù)中采用機(jī)械化方法除了能利用機(jī)械完成各類養(yǎng)護(hù)工作,還能以養(yǎng)護(hù)工程不同因素為依據(jù),對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行科學(xué)配備與使用,確保養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)及數(shù)量達(dá)到相互協(xié)調(diào),從而高效且安全的完成各類養(yǎng)護(hù)任務(wù),并達(dá)到預(yù)期養(yǎng)護(hù)效果。但要注意養(yǎng)護(hù)機(jī)械和所用養(yǎng)護(hù)工藝之間的匹配性,并加強(qiáng)機(jī)械管理,包括使用和維修,通過(guò)制定科學(xué)的管理與控制流程,保證機(jī)械設(shè)備完好率,使機(jī)械長(zhǎng)時(shí)間保持良好性能及可靠性,最終在充分發(fā)揮應(yīng)有效用的基礎(chǔ)上,為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益[7]。

以全壽命設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),對(duì)于日常養(yǎng)護(hù)維修與實(shí)施檢測(cè),對(duì)養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)采集過(guò)程進(jìn)行規(guī)范,能起到保證采集信息準(zhǔn)確性與有效性的作用。通過(guò)加強(qiáng)培訓(xùn)提高全體養(yǎng)護(hù)人員自身信息化理念,使他們?cè)谌粘ｐB(yǎng)護(hù)工作中重視并做好數(shù)據(jù)記錄。全壽命周期養(yǎng)護(hù)管理必須更加重視人員自身意識(shí)的培養(yǎng)與教育,因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)人員往往貫穿整個(gè)養(yǎng)護(hù)管理過(guò)程,他們對(duì)養(yǎng)護(hù)質(zhì)量形式的認(rèn)識(shí)與意識(shí),以及養(yǎng)護(hù)作業(yè)操作水平都十分重要,對(duì)整個(gè)壽命周期范圍內(nèi)不同環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量造成本質(zhì)上的影響。

在養(yǎng)護(hù)維修工作正式開始前,應(yīng)綜合考慮交通量和外界環(huán)境等影響因素,開展材料比選。以設(shè)備維修具體要求和現(xiàn)狀為依據(jù),選擇合理可行的材料,并配合相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)工藝及機(jī)械,能有效保證維修質(zhì)量。在養(yǎng)護(hù)維修工作的后期,還要定期對(duì)維修段所用材料的技術(shù)性能實(shí)施跟蹤檢測(cè)及分析評(píng)估,以此積累更多養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn),豐富養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)。

(2)針對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)開展專項(xiàng)工程有很高的復(fù)雜程度與系統(tǒng)性,需要從多個(gè)方面入手把控。以預(yù)防性養(yǎng)護(hù)為基礎(chǔ)的專項(xiàng)養(yǎng)護(hù),它的有效性與經(jīng)濟(jì)性受養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)直接影響。從本質(zhì)上講,只有在最合適的時(shí)機(jī)對(duì)最需要的部位采取最有效的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施,才能使預(yù)防性養(yǎng)護(hù)達(dá)到理想的成效。就目前來(lái)看,國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究人員提出了很多可用于確定最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的方法,如RQI法、DI法、全壽命周期評(píng)估法、決策樹法與效益費(fèi)用評(píng)估法。不論采用何種方法,都需要在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)開始前選擇最佳時(shí)機(jī),這是使養(yǎng)護(hù)經(jīng)濟(jì)達(dá)到最大的關(guān)鍵所在。如果預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實(shí)施的過(guò)早,則會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi),甚至還會(huì)造成相反的效果;而如果預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實(shí)施的過(guò)遲,則會(huì)無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果,使養(yǎng)護(hù)完成后的壽命較短[8]。

首先,在養(yǎng)護(hù)材料和工藝方面,選擇了具體的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)以后,還需要制定專門的養(yǎng)護(hù)方案。目前較常見(jiàn)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法包括瀝青還原、霧狀封層、含砂霧封層、復(fù)合封層、同步碎石封層及微表處等,具體要根據(jù)路段主要病害類型及嚴(yán)重程度確定適宜的養(yǎng)護(hù)方法。其次在技術(shù)狀況的把控方面,為確定適宜的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)、工藝與材料,還需要做好技術(shù)狀況的把控,按照養(yǎng)護(hù)的既定目標(biāo),在不同時(shí)機(jī)確定是否需要開展預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。另外,確定公路主要病害類型及其嚴(yán)重程度,是下一步因地制宜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工藝和材料選擇的基礎(chǔ)。再次,在費(fèi)用效益分析方面,按照全壽命周期分析的基本理念,在設(shè)施的全壽命周期范圍內(nèi),其養(yǎng)護(hù)規(guī)劃存在同時(shí)滿足性能與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的措施序列,基于此,要對(duì)所有方案的效益綜合及費(fèi)用現(xiàn)值總和之比進(jìn)行計(jì)算,將這一比值最大的方案作為首選養(yǎng)護(hù)方案。最后,在以養(yǎng)護(hù)規(guī)劃為基礎(chǔ)的設(shè)備大中修養(yǎng)護(hù)方面,根據(jù)全壽命周期管理理念可知,通過(guò)科學(xué)的日常養(yǎng)護(hù),并開展預(yù)防性養(yǎng)護(hù),能起到減少花費(fèi)較高的大中修的作用。在設(shè)施結(jié)構(gòu)實(shí)際承載力下降至一定程度后,往往需要通過(guò)大中修才能實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)目標(biāo)。對(duì)于大中修養(yǎng)護(hù),其時(shí)機(jī)確定方法和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)相似,都可以采用以技術(shù)狀況評(píng)價(jià)結(jié)果為依據(jù)的方法。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述,通過(guò)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)能在解決路面早期病害的同時(shí)改善路面性能,并防止在日后使用中出現(xiàn)新病害,為了使預(yù)防性養(yǎng)護(hù)具有的作用得以長(zhǎng)效發(fā)揮,應(yīng)開展全壽命周期預(yù)防性養(yǎng)護(hù),這也是因?yàn)轭A(yù)防性措施都有其自己的使用年限。另外,預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果還和養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的確定有直接關(guān)系,選擇適宜的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)對(duì)保證養(yǎng)護(hù)效果有重要作用,需引起相關(guān)人員的高度重視。