高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用

呂小兵

摘 要：本文圍繞甘肅蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面的損壞類型及其原因進(jìn)行分析，并針對(duì)該地區(qū)特有的氣候條件和交通特點(diǎn)，研究了適合的瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)。文章首先識(shí)別了蘭州地區(qū)瀝青路面常見的損壞類型，分析了氣候和車流量對(duì)路面的影響，進(jìn)而探討了抗裂、防水及耐磨等養(yǎng)護(hù)技術(shù)的適用性和優(yōu)化方案。最后，通過(guò)實(shí)地應(yīng)用案例，評(píng)估了養(yǎng)護(hù)技術(shù)的效果，并提出了改進(jìn)建議，旨在為蘭州及類似地區(qū)的高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)提供參考。

關(guān)鍵詞：甘肅蘭州 高速公路 瀝青路面損壞

1 引言

甘肅蘭州地區(qū)的高速公路承載著重要的交通運(yùn)輸任務(wù)，瀝青路面的養(yǎng)護(hù)對(duì)于保證道路安全和提高交通效率具有至關(guān)重要的意義。由于蘭州地區(qū)獨(dú)特的地理和氣候條件，如冬季低溫、夏季高溫和雨水侵蝕，加之不斷增長(zhǎng)的車流量，給路面維護(hù)帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，本研究旨在通過(guò)分析蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面損壞的原因，探索適合該地區(qū)的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，以期延長(zhǎng)路面使用壽命，減少維護(hù)成本。

2 甘肅蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面損壞類型及原因分析

2.1 瀝青路面常見損壞類型

甘肅蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面破壞呈現(xiàn)類型較多，有裂縫，車轍，坑槽，脫層及泛油。其中以裂縫破壞最為普遍，這些裂縫按其成因及表現(xiàn)形態(tài)可以劃分為反射裂縫，疲勞裂縫及溫度裂縫。反射裂縫一般是由舊路面開裂或接縫轉(zhuǎn)移至新鋪路面上產(chǎn)生；疲勞裂縫是由于交通荷載的反復(fù)作用而產(chǎn)生的，呈網(wǎng)狀分布；而溫度裂縫是由溫度變化引起收縮與膨脹所致。車轍產(chǎn)生于車輪反復(fù)滾壓的道路上，其主要原因是瀝青混合料發(fā)生變形或者基底材料未充分壓實(shí)而產(chǎn)生凹陷?？硬蹞p傷表現(xiàn)為局部范圍內(nèi)材料的損失，往往由水損與交通荷載共同作用引起。脫層現(xiàn)象即瀝青表層和下層失去粘結(jié)力而引起層間剝離。泛油指瀝青表面高溫時(shí)產(chǎn)生油膜降低路面抗滑性。這些破壞類型在降低公路行車安全與舒適性的同時(shí)，還會(huì)加大養(yǎng)護(hù)成本，給蘭州地區(qū)高速公路的治理帶來(lái)挑戰(zhàn)。

2.2 蘭州地區(qū)氣候?qū)r青路面的影響

蘭州地區(qū)屬溫帶干旱到半干旱的氣候，夏暖冬涼，降雪量大。這一明顯的季節(jié)溫差使瀝青路面經(jīng)常發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，加快路面老化并促使裂縫產(chǎn)生與擴(kuò)展。尤其在冬天，溫度較低使得瀝青變脆、變硬、更易開裂。夏季氣溫較高又會(huì)導(dǎo)致瀝青變軟，加大路面產(chǎn)生車轍的可能性。另外，蘭州地區(qū)雖然降水不多，但是雨水及融雪水可透過(guò)路面裂縫向基底滲透，對(duì)路基材料穩(wěn)定性造成損害，誘發(fā)坑槽及路面結(jié)構(gòu)損傷。同時(shí)冬季降雪及融雪周期會(huì)引起凍融循環(huán)現(xiàn)象，對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)完整性及功能性造成不利影響，并進(jìn)一步加重路面損壞。

2.3 車流量及車輛類型對(duì)路面損壞的影響

甘肅蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面破損受車流量，車輛類型等因素影響顯著。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通需求越來(lái)越大，車流量也越來(lái)越多，尤其是重載車輛越來(lái)越多給路面造成的損害尤其大。重載車輛作用在瀝青路面上的重復(fù)荷載比輕型車輛要大得多，使路面材料塑性變形而加速車轍。另外重載車輛會(huì)造成路面結(jié)構(gòu)過(guò)度壓實(shí)、深層疲勞裂縫等病害。軸重，輪胎壓力及構(gòu)型等車輛類型也會(huì)顯著影響路面破壞程度。如帶雙輪或多軸重型車輛較單軸單輪輕型車輛路面損壞嚴(yán)重。另外，高速公路急加速、急減速行為會(huì)加大路面破壞風(fēng)險(xiǎn)，特別是起步、停車區(qū)域。這些影響隨車流量增大而不斷積累，造成路面破壞程度加重，交通流量較大路段尤為嚴(yán)重。所以，車流量管理與控制及重載車輛監(jiān)管在延緩路面損壞，延長(zhǎng)路面壽命方面有著十分重要的作用。

3 甘肅蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究

3.1 現(xiàn)有養(yǎng)護(hù)技術(shù)的適用性分析

就甘肅蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)而言，對(duì)現(xiàn)有養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行適用性分析，對(duì)提高道路維護(hù)效率、降低成本有著十分重要的作用。傳統(tǒng)的瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)包括裂縫填充、表面處理（如霧封層或封層）、熱再生和冷再生等。裂縫填充作為最為直接的維護(hù)手段，對(duì)阻止水入侵路基和延緩路面破壞過(guò)程有較好的效果，但是對(duì)已形成破壞并不能從根本上恢復(fù)路面性能。表面處理技術(shù)可在增強(qiáng)抗滑性的前提下提供附加防水層以防護(hù)路面不受水害、氧化老化等危害，適合輕、中度破損路面的養(yǎng)護(hù)。熱再生技術(shù)是對(duì)舊瀝青路面材料進(jìn)行加熱并添加新瀝青及集料進(jìn)行鋪筑，具有環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，但是對(duì)專門設(shè)備及操作技能要求很高。冷再生技術(shù)涉及在常溫條件下，將舊的路面材料與新的材料進(jìn)行混合鋪設(shè)，這種方法的應(yīng)用范圍非常廣泛，尤其在寒冷季節(jié)的施工中表現(xiàn)尤為出色。但蘭州地區(qū)氣候條件復(fù)雜多樣，高載荷交通特性決定了養(yǎng)護(hù)技術(shù)需要更有效更長(zhǎng)效。因此，對(duì)于該地區(qū)而言，需要結(jié)合傳統(tǒng)與現(xiàn)代養(yǎng)護(hù)技術(shù)，如采用高性能材料（如改性瀝青）、高效裂縫控制技術(shù)和先進(jìn)的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，為了適應(yīng)它獨(dú)特的地理、氣候條件，使它獲得更長(zhǎng)久、更節(jié)約的養(yǎng)護(hù)效果。

3.2 針對(duì)蘭州地區(qū)特點(diǎn)的養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究

3.2.1 抗裂技術(shù)

本文以甘肅蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面抗裂技術(shù)為研究對(duì)象，充分考慮了該區(qū)冬季低溫、夏季高溫等極端氣候條件及其導(dǎo)致瀝青路面收縮、膨脹等病害，致使裂縫產(chǎn)生并延伸，抗裂技術(shù)研究就顯得格外重要。目前抗裂技術(shù)有采用改性瀝青，纖維增強(qiáng)材料，地網(wǎng)加固及應(yīng)力吸收層。改性瀝青是通過(guò)添加聚合物及其他改性劑改善瀝青溫度敏感性及彈性，以提高瀝青低溫抗裂性及高溫抗變形能力。纖維增強(qiáng)材料，例如玻璃纖維或合成纖維，能夠提升瀝青混合物的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有效地抵抗裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。地網(wǎng)加固技術(shù)是將金屬網(wǎng)或者合成網(wǎng)敷設(shè)于瀝青層之下，以提高路面層間抗拉強(qiáng)度并抑制裂縫反射與蔓延。應(yīng)力吸收層（SAMI）是一種位于舊路面和新鋪層之間的高彈性中間層，它可以有效地吸收和分散由溫度變化、車輛荷載等因素引起的應(yīng)力，從而減少裂縫的產(chǎn)生。應(yīng)用這些抗裂技術(shù)并結(jié)合蘭州地區(qū)實(shí)際氣候特點(diǎn)及路面狀況可以顯著增強(qiáng)路面抗裂性能、延長(zhǎng)服務(wù)壽命、對(duì)改善地區(qū)交通安全、降低養(yǎng)護(hù)成本等方面都有著十分重要的意義。

3.2.2 防水技術(shù)

甘肅蘭州地區(qū)特殊的氣候條件使得對(duì)高速公路瀝青路面防水技術(shù)的研究變得格外關(guān)鍵。采取有效的防水措施可防止水入侵路基及路面結(jié)構(gòu)中，降低水害造成的路面損害，尤其適用于雨季及融雪時(shí)期。目前，防水技術(shù)包括防水材料應(yīng)用，瀝青混合料優(yōu)化設(shè)計(jì)，排水系統(tǒng)改進(jìn)和表面防水處理。防水材料如高分子聚合物防水層、改性瀝青等可以有效地加強(qiáng)路面防水性能、降低水分滲透。通過(guò)對(duì)瀝青混合料配方進(jìn)行改良，選擇更為合適的骨料及改性瀝青可增加混合料密實(shí)度及防水性并避免水分損害。同時(shí)，完善的路面排水系統(tǒng)，包括縱向和橫向排水渠，能夠及時(shí)排除路面水，避免水分積聚和滲透。另外，采用如霧封層和薄層覆蓋這樣的表面防水處理方法，不僅有助于增強(qiáng)路面的防水功能，還能為其提供額外的保護(hù)層，從而延長(zhǎng)其使用壽命。結(jié)合蘭州地區(qū)特定氣候特點(diǎn)及路面狀況，采取合適的防水技術(shù)對(duì)改善路面耐久性及服務(wù)性能、降低養(yǎng)護(hù)成本等方面都有著十分重要的意義。

3.2.3 耐磨技術(shù)

針對(duì)甘肅蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面，耐磨技術(shù)的研究同樣不可或缺。由于地區(qū)內(nèi)部分路段承受較高的交通流量，特別是重載車輛的頻繁通行，路面的耐磨性成為保證其長(zhǎng)期服務(wù)性能的關(guān)鍵因素。耐磨技術(shù)主要涉及到瀝青混合料的選材和配比優(yōu)化、表面處理技術(shù)的應(yīng)用以及高性能瀝青的開發(fā)等方面。通過(guò)使用高質(zhì)量的骨料，如硬質(zhì)玄武巖或花崗巖，并采用高粘度的改性瀝青，可以顯著提高混合料的耐磨性和承載能力。此外，采用表面處理技術(shù)，如高耐磨性表層料的鋪設(shè)，不僅能增強(qiáng)路面的耐磨性，還能提高其抗滑性能。近年來(lái)，隨著新材料和新技術(shù)的發(fā)展，高性能瀝青混合料的研究和應(yīng)用成為提高路面耐磨性的新方向。這些高性能混合料通過(guò)在傳統(tǒng)瀝青中加入多種功能性添加劑或采用特殊的制備工藝，能夠在保證良好工作性的同時(shí)，顯著提高路面的耐磨和抗老化性能。為了適應(yīng)蘭州地區(qū)復(fù)雜的交通和氣候條件，綜合運(yùn)用這些耐磨技術(shù)，對(duì)于提高高速公路瀝青路面的使用壽命和行車安全具有重要意義。

4 蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

4.1 養(yǎng)護(hù)技術(shù)的實(shí)地應(yīng)用案例

以蘭州地區(qū)某高速公路瀝青路面維修為例，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例表明各種維修技術(shù)效果良好。以某段高速公路為例，根據(jù)常見裂縫、車轍等病害，將改性瀝青與纖維增強(qiáng)材料進(jìn)行復(fù)合。改性瀝青使路面彈性提高，溫度波動(dòng)導(dǎo)致裂縫減小；并且纖維材料增強(qiáng)了道路的承載能力和抗車轍形成能力。另一則則是施工隊(duì)針對(duì)冬季低溫及雨水侵蝕，將含抗氧化劑及抗紫外線組分的封層材料應(yīng)用于某段道路，以有效預(yù)防道路老化及水損。另外，鑒于重載車輛作用，又有一段高速路段采用地網(wǎng)加固技術(shù)并通過(guò)瀝青層下鋪鋼絲網(wǎng)使路面抗剪強(qiáng)度及耐久性顯著改善。這些實(shí)例既展現(xiàn)了有針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)技術(shù)在蘭州地區(qū)的運(yùn)用情況，又反映出結(jié)合地理、氣候特點(diǎn)定制化養(yǎng)護(hù)具有十分重要的意義。

4.2 養(yǎng)護(hù)效果評(píng)估

4.2.1 路面性能改善情況

對(duì)于在蘭州地區(qū)高速公路上應(yīng)用的瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)，養(yǎng)護(hù)效果評(píng)估顯示出明顯的路面性能改善。在實(shí)施改性瀝青和纖維增強(qiáng)技術(shù)的路段，路面的抗裂性能顯著提升，裂縫發(fā)展速度減緩，延長(zhǎng)了路面的使用壽命。采用封層材料的路段表現(xiàn)出更好的防水和防老化性能，減少了因水損和氧化老化導(dǎo)致的損傷。地網(wǎng)加固技術(shù)應(yīng)用后的路段，其路面的承載能力得到加強(qiáng)，重載交通引起的車轍和路面變形大幅減少。此外，經(jīng)過(guò)養(yǎng)護(hù)后的路面在平整度和抗滑性方面也有所改善，提高了行車安全性和舒適性。這些改進(jìn)不僅提升了道路使用者的滿意度，也減少了日常維護(hù)和緊急修復(fù)的需要，從而在長(zhǎng)期內(nèi)降低了道路養(yǎng)護(hù)的總成本。這些評(píng)估結(jié)果表明，針對(duì)蘭州地區(qū)特點(diǎn)選擇和優(yōu)化養(yǎng)護(hù)技術(shù)是提高路面性能、延長(zhǎng)使用壽命的關(guān)鍵。

4.2.2 維護(hù)成本分析

在蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面的養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目中，維護(hù)成本分析揭示了采用先進(jìn)養(yǎng)護(hù)技術(shù)可以在長(zhǎng)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)成本效益。盡管初期投入相對(duì)較高，如采用改性瀝青、纖維增強(qiáng)材料和地網(wǎng)加固技術(shù)等，初始成本比傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)技術(shù)高出20%至30%。然而，這些先進(jìn)技術(shù)顯著提高了路面的耐用性和性能，從而減少了頻繁維修的需求和長(zhǎng)期維護(hù)成本。例如，改性瀝青和纖維增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用有效延長(zhǎng)了路面壽命5至10年，減少了周期性重鋪的次數(shù)。地網(wǎng)加固技術(shù)雖然提高了初始施工成本，但通過(guò)提升路面的承載能力，減少了由于重載交通引起的損害，降低了長(zhǎng)期的修復(fù)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。綜合考慮，這些技術(shù)的應(yīng)用結(jié)果在成本-效益分析中顯示出積極的趨勢(shì)，投資回報(bào)率高，尤其是在交通量大、氣候條件惡劣的路段更為明顯。因此，盡管先進(jìn)養(yǎng)護(hù)技術(shù)需要較高的初始投入，但從長(zhǎng)期視角來(lái)看，能夠有效降低路面的總體維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與性能的雙重優(yōu)化。

4.3 存在問(wèn)題及改進(jìn)建議

盡管蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面采用的養(yǎng)護(hù)技術(shù)取得了一定的成效，但在實(shí)踐中仍存在一些問(wèn)題。高性能養(yǎng)護(hù)材料和技術(shù)的高初始成本限制了其在更廣泛路段的應(yīng)用。部分養(yǎng)護(hù)技術(shù)需要特殊設(shè)備和高技能操作人員，這在一定程度上增加了養(yǎng)護(hù)工程的施工難度和成本。此外，蘭州地區(qū)復(fù)雜多變的氣候條件對(duì)養(yǎng)護(hù)材料和技術(shù)的穩(wěn)定性和適用性提出了更高要求。改進(jìn)建議包括：首先，加大對(duì)新養(yǎng)護(hù)技術(shù)和材料研發(fā)的投入，特別是那些適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蜃兓徒煌ㄘ?fù)荷的材料和技術(shù)，以降低成本并提高適用性。其次，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)技術(shù)人員的培訓(xùn)和技術(shù)交流，提高施工效率和質(zhì)量。再次，推廣養(yǎng)護(hù)技術(shù)試點(diǎn)項(xiàng)目，通過(guò)實(shí)地應(yīng)用收集數(shù)據(jù)，評(píng)估技術(shù)效果，優(yōu)化養(yǎng)護(hù)方案。最后，建立和完善養(yǎng)護(hù)技術(shù)的長(zhǎng)期效果監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)體系，及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)策略，確保養(yǎng)護(hù)工作的科學(xué)性和有效性。通過(guò)這些措施，可以進(jìn)一步提升蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量和效率，實(shí)現(xiàn)道路養(yǎng)護(hù)工作的持續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)甘肅蘭州地區(qū)高速公路瀝青路面損壞類型及原因的深入分析，本文成功研究并應(yīng)用了一系列針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，包括抗裂技術(shù)、防水技術(shù)和耐磨技術(shù)等，有效提高了路面的整體性能和使用壽命。實(shí)地應(yīng)用案例的評(píng)估結(jié)果顯示，這些養(yǎng)護(hù)技術(shù)在控制維護(hù)成本的同時(shí)，顯著提升了路面質(zhì)量。盡管取得了一定成果，但仍需進(jìn)一步優(yōu)化養(yǎng)護(hù)技術(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整養(yǎng)護(hù)策略，以應(yīng)對(duì)未來(lái)路面養(yǎng)護(hù)中可能遇到的新挑戰(zhàn)。未來(lái)研究應(yīng)關(guān)注新材料、新技術(shù)的開發(fā)，以及養(yǎng)護(hù)技術(shù)的長(zhǎng)期效果評(píng)估，為蘭州乃至全國(guó)的高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)提供更加科學(xué)、有效的指導(dǎo)。

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