山區(qū)高速公路瀝青路面預防性養(yǎng)護措施研究

(重慶交通大學 重慶 400074)

一、山區(qū)高速公路路面常見路面病害

瀝青路面常見的破損情況有：裂縫、坑槽、車轍、平整度變差等。其破壞的原因往往十分復雜，與瀝青材料、施工工藝、地質條件、氣候條件、水文地質情況等密切相關。從力學的角度看，瀝青路面發(fā)生的變化主要有剪切彎拉應變、塑形變形積累以及彈性疲勞等。瀝青路面的裂縫有很多種，按照裂縫外觀的不同可分為橫向裂縫、縱向裂縫、網裂。按照裂縫形成原因可以分為荷載性裂縫、非荷載性裂縫，非荷載型裂縫又常常包括面層溫度收縮裂縫、溫度疲勞裂縫、基層反射裂縫。瀝青路面裂縫的產生主要與瀝青及瀝青混合料的性質、車輛荷載的大小及作用的頻繁程度、溫度升降的速率、地下及路表水作用有著密切的聯(lián)系。一種裂縫往往是多種因素綜合作用的結果。當路面產生裂縫后，如果不及時處治，在車輛荷載的頻繁作用下裂縫會進一步加劇，進而有大量水分進入裂縫，水分會沿著路面進入路基，在水分的長期作用下會使路基的結構發(fā)生破壞。

坑槽是瀝青路面常見的病害現(xiàn)象之一，它是指路面在車輛荷載的作用下局部集料脫落而致道路表面產生的坑洞的現(xiàn)象。水損壞是形成坑槽的主要原因，其形成過程是水進入瀝青路面的空隙中，從而產生動水壓力使瀝青與瀝青集料之間的黏附性降低，在行車荷載的反復作用之下瀝青會從集料表面脫落，進而路面出現(xiàn)坑槽。

車轍是瀝青路面的最主要病害形式，它是指在車輛荷載的頻繁作用下，路面受到剪切應力作用，瀝青路面基層的抗剪強度不足以抵抗剪切應力的大小而出現(xiàn)集料錯動進而出現(xiàn)路面凹凸變形的現(xiàn)象。車轍的產生會給道路安全和路面結構的平穩(wěn)性帶來不利的影響，對行車安全造成極大的危害。在多雨地區(qū)，車轍內容易積水進而導致路面結構強度極大地下降。

二、預防性養(yǎng)護的特點與優(yōu)勢

(一)預養(yǎng)護理念介紹

預防性養(yǎng)護是在路面整體結構強度未出現(xiàn)較為明顯的下降，僅僅是路表發(fā)生輕微病害、破損時，通過采取適當?shù)奶幹未胧┮种撇『M一步發(fā)展，從而達到延長道路使用壽命、推遲大中修或重建時間的一種周期性保養(yǎng)措施。預養(yǎng)護可以在瀝青路面僅僅出現(xiàn)輕微病害前對路面起到保護作用，但預養(yǎng)護不能對道路結構出現(xiàn)的問題起作用，也無法對路面較為嚴重的病害進行治理。路面預防性養(yǎng)護是一種新的路面維護理念，它的實質就是通過在路面未出現(xiàn)損壞前，采取相關的預防措施對路面進行保護，從而延長路面的正常使用周期。

(二)預養(yǎng)護技術在我國應用的前景

現(xiàn)階段我國高速公路已經由大規(guī)模建設階段轉變到養(yǎng)護為主，建設為輔的階段。目前我國道路維修養(yǎng)護任務越來越繁重，養(yǎng)護維修資金不充分的形勢下，研究瀝青路面預防性養(yǎng)護技術具有非常重要的意義。養(yǎng)護過程中應注重養(yǎng)護的主動性和系統(tǒng)性。

交通量超預期增長、車輛超載超限問題、極端惡劣天氣等因素加大了公路養(yǎng)護維修的需求，開展預養(yǎng)護技術研究也是十分迫切的現(xiàn)實需求。西南云貴山區(qū)季節(jié)性溫差大，夏季降雨頻繁，惡劣的氣候條件導致瀝青路面病害情況更為復雜，病害惡化和加劇程度更迅速，所以要提早實施預防性養(yǎng)護手段。其次，交通量超預期增長、車輛超載超限運輸普遍存在，過載問題極大地加速了路面使用狀況的衰變。

在道路運營階段早期實施恰當?shù)念A防性養(yǎng)護措施，可以使養(yǎng)護維修資金得到更加科學合理的使用，更好地保持道路良好運營狀態(tài)。

(三)預養(yǎng)護技術的優(yōu)勢

確定適宜的預防性養(yǎng)護時機，根據(jù)道路的使用情況及剩余使用壽命確定適合于該道路的養(yǎng)護方法與養(yǎng)護技術是預養(yǎng)護決策的重要內容。預防性養(yǎng)護的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下三個方面：(1)預養(yǎng)護技術可以通過先進的設備和技術對路面的健康程度進行檢測以及使用壽命進行預測，進而對路面的全壽命周期有一個總體的把握；(2)預防性養(yǎng)護可以很大程度上降低路面維修的費用，延長道路使用期限；(3)預防性養(yǎng)護成本低、周期短，在道路的使用周期內預防性養(yǎng)護措施可以持續(xù)進行，克服了傳統(tǒng)修復技術的局限，可以使高速公路的管理與維護向著現(xiàn)代化發(fā)展。

三、常用預防性養(yǎng)護措施

常用的預防性養(yǎng)護措施主要有霧封層、稀漿封層、微表處、超薄罩面、薄層罩面、熱再生技術等。

(一)霧封層

霧封層是近年來在高等級路面中采用較多的養(yǎng)護手段。它是用合理配比的乳化瀝青或改性乳化瀝青材料添加金剛砂等填充材料，通過專用設備噴灑在瀝青路面上?？梢云鸬介]合路面裂縫、防止集料老化阻止路表水下滲。能在路面表面形成保護膜，延緩或修復瀝青老化，延長路面使用壽命。當瀝青路面尚處于檢測指標基本良好，未有明顯病害發(fā)生，只是出現(xiàn)了路面早期細小裂縫時，霧封層是這一時期比較簡易且適用的預防性維修手段。

(二)微表處

微表處是近年來我國應用最廣的預防性養(yǎng)護手段。微表處是指在瀝青路面結構強度未出現(xiàn)下降，僅僅是路面出現(xiàn)輕微車轍或裂縫時為了保持路面的正常使用功能而采取的一種措施。將聚合物改性乳化瀝青、細集料、填料、水和添加劑等按照設計配比拌合成混合漿料，通過專用設備在原路面攤鋪成 1cm 薄層。微表處可以起到耐滑、耐磨、防水、提高路表面平整度的作用。它相當于為原路面添加了一個新的磨耗層。由于其具有造價低廉、施工速度快，封水效果理想等優(yōu)越性，在工程實踐中受到廣泛應用。

四、預養(yǎng)護需要注意的事項

(一)養(yǎng)護中的技術問題

預養(yǎng)護中首先要解決的就是在什么時間對路面進行養(yǎng)護的問題。在工程實際中，應采用相關的技術設備及綜合評價方法對路面的抗滑性能、坑槽和裂縫情況進行檢測評估，根據(jù)路面情況選擇合適的時機進行預養(yǎng)護措施。還可以通過路面的老化情況進行更為科學的判斷。路面老化常分為內部老化和外部氧化。第一次的養(yǎng)護時機應當在在 10～20hPAV 老化度前，即路面竣工后 4～8 年時。

對于不同地質氣候條件下的路面，應根據(jù)路面使用情況、車流量大小情況采取不同的養(yǎng)護措施。同時采用綜合性指標評價不同路段不同措施的經濟效益。

(二)預防性養(yǎng)護必須建立科學的管理體系

預防性養(yǎng)護技術是一套完整的管理系統(tǒng),必須建立相應的體系。

1.監(jiān)測系統(tǒng)的建立。實施預防性養(yǎng)護措施之前,必須對原有路面使用狀況進行檢測評價。檢測內容主要有路面損壞程度、平整度、車轍、抗滑程度和結構強度五項指標。通過檢測得到的原始數(shù)據(jù),運用數(shù)理統(tǒng)計方法進行回歸分析，從而為制定科學合理的技術方案提供切實有效的資料。

2.專家系統(tǒng)的建立。由長期從事路面安全檢測與養(yǎng)護的專家和熟悉養(yǎng)護路段的管理人員組成專家組,對檢測得到資料進行分析總結。在進行預養(yǎng)護時，專家組應根據(jù)檢測數(shù)據(jù)實時動態(tài)檢測路面變化情況，對項目進行跟蹤評估。