瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

0 引言

在經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展中，交通運(yùn)輸日趨完善，公路網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，地區(qū)經(jīng)濟(jì)在很大程度上依賴(lài)于公路建設(shè)工程。路面的長(zhǎng)期使用，由于磨損和外部自然因素，瀝青路面老化會(huì)導(dǎo)致各種病害。隨著道路現(xiàn)代化建設(shè)，相關(guān)部門(mén)越來(lái)越重視路面養(yǎng)護(hù)。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是瀝青路面養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)。有關(guān)單位要從道路的養(yǎng)護(hù)入手，確保工作的有效開(kāi)展。

1 瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的重要性

公路是重要的交通系統(tǒng)，承受著一定的運(yùn)輸壓力。在使用中，如果管理不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量損壞。為了提高路面保持其適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，應(yīng)定期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在道路使用階段，如果出現(xiàn)問(wèn)題，得不到解決，就會(huì)影響路面的平整度。如果問(wèn)題惡化，路面將發(fā)生嚴(yán)重的破壞，不利于進(jìn)一步應(yīng)用。瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)需要有效的措施來(lái)解決問(wèn)題，問(wèn)題的類(lèi)型很多，包括裂縫、滲水和平整度問(wèn)題。隨著瀝青的老化，會(huì)發(fā)生變形，并在溫差下出現(xiàn)裂縫。部分地區(qū)天氣較差，容易出現(xiàn)裂縫。為避免路面出現(xiàn)問(wèn)題，需要對(duì)路面進(jìn)行有效養(yǎng)護(hù)，采用標(biāo)準(zhǔn)化方案，使用高效的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，保證道路使用性能良好。

2 瀝青病害的常見(jiàn)形式

瀝青路面作為廣泛使用的形式，由于自然因素和車(chē)輛影響非常普遍，裂縫是瀝青路面的常見(jiàn)病害。由于施工時(shí)路面的阻力不均勻，投入使用后，受到車(chē)輛荷載，出現(xiàn)大小不一的裂縫。由于雨水的沖刷，路面也面臨結(jié)構(gòu)問(wèn)題，導(dǎo)致裂縫加劇。塊狀開(kāi)裂也是路面的常見(jiàn)病害問(wèn)題，主要是材料因素引起。路面使用的是瀝青材料，而瀝青在低溫度條件下收縮使路面難以保持穩(wěn)定狀態(tài)，導(dǎo)致砌塊發(fā)生開(kāi)裂?？v向裂紋是裂紋的主要形式，這種裂縫是由于土壤分布和應(yīng)力不均勻而形成的。施工中地面覆蓋不均勻施工會(huì)導(dǎo)致路基下沉。與縱向裂縫相比，橫向裂紋發(fā)生頻率更高。差異沉降裂紋、荷載裂紋和半剛性反射裂紋是橫向裂紋的主要表現(xiàn)形式。

3 瀝青路面常見(jiàn)病害的成因

瀝青路面上的坑槽屬于土層的病害。如果表層裂紋和外力因素造成的損壞不及時(shí)修復(fù)，長(zhǎng)期使用后會(huì)加重?fù)p壞程度，最終會(huì)導(dǎo)致表層孔洞的出現(xiàn)。瀝青路面問(wèn)題對(duì)路面結(jié)構(gòu)造成很大的破壞。此類(lèi)病害是瀝青與路面的附著力不足，混凝土材料陳舊，路面強(qiáng)度不均造成的。在施工中出現(xiàn)這些問(wèn)題，瀝青松散的概率就比較高。在道路工程中，部分路段面臨下沉風(fēng)險(xiǎn)，部分路段土壤特殊，容易老化。在外力的影響下，損壞是不可避免的。當(dāng)荷載超過(guò)最大剪切極限時(shí)，將會(huì)伴隨著下沉。因此，路面用力不均是主要原因，使路面產(chǎn)生凹陷和變形，導(dǎo)致各種裂縫。瀝青混凝土的特殊性是造成車(chē)轍的直接原因。瀝青的物理性能比較特殊，在高溫下，穩(wěn)定性很難保持。在車(chē)輛連續(xù)通過(guò)時(shí)，對(duì)路面有一定的影響，瀝青的穩(wěn)定性難以保持，容易變形。一旦瀝青在壓力下變得粘稠，病害將不可避免。無(wú)論車(chē)轍問(wèn)題的類(lèi)型如何，都對(duì)道路的耐久性有很大影響。

4 瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

4.1 瀝青材料再生技術(shù)

路面在使用中，會(huì)被多輛車(chē)輛碾壓，同時(shí)也受到環(huán)境的影響，導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫、老化問(wèn)題，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形等。瀝青路面主要由橡膠、瀝青等組成，使用瀝青時(shí)粘度會(huì)降低，容易發(fā)生病害。瀝青攤鋪再生技術(shù)可以解決上述問(wèn)題。該技術(shù)是在瀝青混合料中加入一定的再生劑，在加熱后，使混合料發(fā)生化學(xué)變化，提高混合物的性能。如果路面病害程度很?chē)?yán)重，還可以添加新瀝青，以及結(jié)合瀝青路面再生技術(shù)。

4.2 補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)

在預(yù)防瀝青路面病害時(shí)，需要采取一定的措施，降低對(duì)路面的破壞。對(duì)于一些裂縫較寬的路面，使用密封縫，進(jìn)行路面清潔。將原料準(zhǔn)備好，放入攪拌容器中混合?；旌嫌糜阡佈b路面，確?；旌衔锞鶆蜾佋诼访嫔?。采取緊急措施，避免路面修補(bǔ)中的缺陷，保證瀝青路面質(zhì)量。攤鋪時(shí)，必須監(jiān)控原材料的使用，檢查瀝青和骨料情況。在施工完成前，可在二次施工前恢復(fù)鋪裝，并在施工前及時(shí)清理混合料。必須用油氈覆蓋施工道路，長(zhǎng)度應(yīng)在1m以上?？v向地板的搭接必須控制，不得小于80cm，為確保瀝青路面行車(chē)安全，縱向搭接高度必須小于6mm。

4.3 裂縫灌封

我國(guó)大部分路面都采用半剛性基層路面，路面容易因收縮而斷裂，更容易出現(xiàn)反光裂紋，長(zhǎng)時(shí)間使用后，如不及時(shí)采取措施，就會(huì)威脅到路面結(jié)構(gòu)。因此，將填縫應(yīng)用于道路結(jié)構(gòu)，以確保行車(chē)安全。工程中的裂縫超過(guò)5mm，當(dāng)天氣變暖時(shí)，裂縫會(huì)增加?？梢栽跉夂驕嘏募竟?jié)填充。在高溫季節(jié)，裂縫愈合時(shí)間會(huì)更短。清理縫隙后，將加熱后的瀝青灌入縫隙中。改性瀝青不需要加熱。澆注應(yīng)緩慢，并控制好總量，將瀝青覆蓋在接縫處并保持水平即可。當(dāng)溫度降至正常時(shí)，車(chē)輛可以通過(guò)。這種方法特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單方便，不需花費(fèi)大量的物力。對(duì)于瀝青路面，如果裂紋寬度超過(guò)10mm，且邊緣無(wú)變形，可將裂紋清理干凈，直接填封。如果寬度小于10mm，進(jìn)行開(kāi)槽處理，清理后將灰塵和碎屑封裝。一般情況下，填料冷卻10～20分鐘，即可正常通行，具體要根據(jù)氣候來(lái)定。灌縫后，還應(yīng)及時(shí)檢查灌縫表面，確保路面平整，表面無(wú)顆粒結(jié)塊。

4.4 表面封層技術(shù)

表面密封是非常有效的預(yù)防性技術(shù)。根據(jù)該技術(shù)，修補(bǔ)層鋪設(shè)在原有路面上，原有瀝青由養(yǎng)護(hù)層保護(hù)。如果在路面養(yǎng)護(hù)中使用壓實(shí)技術(shù)，則使用密封劑、骨料等的混合物。表面壓實(shí)技術(shù)可以封閉瀝青路面裂縫，防止裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)大，增加路面的防滑性。鋪設(shè)聚合層減少了瀝青氧化，在一定程度上增加路面的透水性，防止雨水滲入。由于表面壓實(shí)在路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可以減少路面骨料的崩解。密封層包括石屑密封、懸浮密封和磨砂密封層。石屑封層技術(shù)是根據(jù)碎石，當(dāng)乳化瀝青達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，噴灑乳化瀝青，涂上一定的骨料和沙子，最后涂上層壓板。這種預(yù)防性維護(hù)比較簡(jiǎn)單，總投資也很低。采用該技術(shù)對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)后，其使用時(shí)間相對(duì)較短。如果超過(guò)時(shí)間，路面會(huì)面臨各種病害。砂漿壓實(shí)技術(shù)也是表面壓實(shí)技術(shù)，這種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)使用優(yōu)質(zhì)配料、乳化瀝青和外加劑。預(yù)防性維護(hù)流程是用密封膠將材料充分混合，使材料混合均勻，形成混合物，將混合物均勻分布。這種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)形成的養(yǎng)護(hù)層具有耐磨性，與原有的瀝青涂層形成結(jié)合。[1]

4.5 就地冷再生技術(shù)

根據(jù)所用冷加工設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)，制定了不同的施工速度和轉(zhuǎn)子，并根據(jù)工程對(duì)舊路面進(jìn)行了銑刨。物料取樣后送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，得到最佳級(jí)配。制定路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案，按照擬定的方案和施工進(jìn)行舊路銑刨和新路施工。根據(jù)要求，將新料鋪好再研磨，粉碎后的物料篩選。若篩分試驗(yàn)不符合要求，需重新設(shè)置轉(zhuǎn)速、再生深度、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等，重復(fù)上述試驗(yàn)，直至參數(shù)完全滿(mǎn)足要求。對(duì)破損嚴(yán)重的應(yīng)降低處理速度，先用振動(dòng)壓路機(jī)靜，對(duì)準(zhǔn)矯直機(jī)，達(dá)到壓實(shí)后再次振動(dòng)。轉(zhuǎn)到振動(dòng)壓路機(jī)，繼續(xù)振動(dòng)。完成后，檢查區(qū)域和結(jié)構(gòu)的壓實(shí)和濕度，以達(dá)到致密性所需的層壓?？紤]到施工水平及其他施工因素的影響，實(shí)際施工中的最佳滾動(dòng)應(yīng)在施工計(jì)劃確定的最佳速度基礎(chǔ)上增加1倍。在施工中，材料混合中應(yīng)根據(jù)最佳含水量增加0.5%-2%，施工前的含水量最接近最佳含水量?？紤]到環(huán)境和氣候的變化，需要測(cè)定含水量和水泥用量。根據(jù)結(jié)果，水泥量為5%時(shí)，試驗(yàn)特性完全滿(mǎn)足項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)要求。采用注水泥機(jī)進(jìn)行加鋪，處理后的混合物最佳含水量控制在-1.0%～-0.5%。根據(jù)道路程度調(diào)節(jié)速度，但不應(yīng)超過(guò)6～10m/min，以免磨料級(jí)配波動(dòng)過(guò)大。在冷加工銑刨后，根據(jù)水平控制樁檢查工作深度。如果深度超過(guò)設(shè)計(jì)值±1cm，應(yīng)查明原因，調(diào)整運(yùn)行參數(shù)[2]。

4.6 微表技術(shù)

隨著相關(guān)管理部門(mén)對(duì)工作的重視，對(duì)于瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)也日趨成熟和多樣化。在進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)，可以監(jiān)測(cè)養(yǎng)護(hù)需求，選擇最合適的技術(shù)。在優(yōu)質(zhì)公路上養(yǎng)護(hù)路面時(shí)，表面微處理也是關(guān)鍵的技術(shù)。這種預(yù)防性技術(shù)是在煤泥固結(jié)的基礎(chǔ)上發(fā)展的，其技術(shù)使用原理相似。微表面處理原理是加入一定的聚合物改性乳化瀝青、外加劑，加入一定的石屑、砂子、填料，按特定比例將材料混合。形成良好流動(dòng)性的混合物。養(yǎng)護(hù)路面時(shí)，均勻分布在路面上。這種處理路面的方法采用表面微處理后，提高了瀝青路面的平整度和防滑性。盡管表面微加工發(fā)揮著重要作用，但該技術(shù)也存在問(wèn)題。對(duì)瀝青面層進(jìn)行了微處理技術(shù)的預(yù)防保養(yǎng)后，對(duì)車(chē)輛的行駛會(huì)有影響。尤其是車(chē)輛的速度，瀝青路面在車(chē)輛行駛中會(huì)有一定的噪音[3]。

4.7 薄層罩面

薄層罩面在瀝青養(yǎng)護(hù)方面也能有良好的效果，使該技術(shù)在養(yǎng)護(hù)技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。作為有效的瀝青涂層技術(shù)，用于技術(shù)的材料是熱瀝青混合料。這種材料維修路面時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員必須加強(qiáng)厚度管理。根據(jù)路面應(yīng)用確保技術(shù)效果，其厚度保持在1.5-2cm，這個(gè)范圍下，養(yǎng)護(hù)效果非常好?，F(xiàn)階段，在公路項(xiàng)目中，人們傾向于薄層罩面對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。這種預(yù)防性維護(hù)技術(shù)，在瀝青路面上形成了薄表層。與其他預(yù)防性養(yǎng)護(hù)不同的是，不需要層壓處理，使得密實(shí)度不達(dá)標(biāo)水平，并可能伴隨對(duì)養(yǎng)護(hù)產(chǎn)生影響。因此，鑒于薄層技術(shù)的不足，在發(fā)展過(guò)程中，技術(shù)還需要一些改進(jìn)和創(chuàng)新[4]。

5 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在二級(jí)公路日常養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

5.1 路面預(yù)養(yǎng)護(hù)適用性判斷

根據(jù)預(yù)養(yǎng)護(hù)的技術(shù)理念，即“在最佳的時(shí)間對(duì)合適的路面采取有效的措施”，必須在進(jìn)行預(yù)養(yǎng)護(hù)對(duì)策選擇之前，判斷原路面狀況是否適合預(yù)養(yǎng)護(hù)。下文以G312線(xiàn)K2763+173-K2783+173段公路瀝青路面的預(yù)養(yǎng)護(hù)策略為例進(jìn)行分析。

宏觀路況標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。其微觀路況標(biāo)準(zhǔn)（即適合預(yù)養(yǎng)護(hù)的路面損壞類(lèi)型和嚴(yán)重程度）分為：輕微的橫向裂縫或縱向裂縫、輕微的不規(guī)則裂縫、輕微的龜裂輕微車(chē)轍、波浪擁包和泛油6種。根據(jù)2019年12月路況調(diào)查和檢測(cè)結(jié)果，G312線(xiàn)K2763+170-K2783+173基本情況見(jiàn)表2。

表1 普工干線(xiàn)二級(jí)公路瀝青路面預(yù)養(yǎng)護(hù)適用的路況水平

表2 G312線(xiàn)K2763+173-K2783+173段的基本情況

路面預(yù)養(yǎng)護(hù)適用性可根據(jù)以下兩點(diǎn)進(jìn)行判斷：根據(jù)表1中的PCI=85.65＞82、RQI=89.24＞82可知，原路面狀況滿(mǎn)足預(yù)養(yǎng)護(hù)的宏觀路況標(biāo)準(zhǔn)。

由表2可知，路面損壞的主要原因是龜裂、縱橫向裂縫、波浪擁包和輕微車(chē)轍。

從上述分析可知，G312線(xiàn)K2763+170-K2783+173段原路面狀況符合預(yù)養(yǎng)護(hù)路況標(biāo)準(zhǔn)，適合同步碎石封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

5.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實(shí)施路段情況分析

5.2.1 實(shí)施背景

隨著公路使用年限增長(zhǎng)，瀝青路面逐步老化，重型車(chē)輛急劇增多等原因，路面沉陷、龜網(wǎng)裂等病害顯著增多，路況質(zhì)量明顯降低，為了封閉地表水下滲，延長(zhǎng)路面使用壽命，我段在G312線(xiàn)K2765+400-K2766+520、K2767+320-K2768+000、K2771+300-K2771+500、K2772+700-K2772+800、K2774+000-K2778+000等路段實(shí)施了改性乳化瀝青同步碎石封層。

5.2.2 主要技術(shù)指標(biāo)

在實(shí)際施工過(guò)程中，改性乳化瀝青同步碎石封層采用PCR型，向底層表面均勻噴灑改性乳化瀝青，為保證霧狀噴灑形成均勻、等厚度的瀝青膜，瀝青含量不小于60%，碎石規(guī)格為8-12mm，改性乳化瀝青灑布量為1.8-2.0kg/m，碎石用量為8-10m3/1000m2，碎石采用反擊（錘式）破碎加工而成，嚴(yán)格控制粉塵含量，并采用乳化瀝青對(duì)碎石進(jìn)行預(yù)裹覆處理（表3）。

表3 高黏度快裂型改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)

5.2.3 改性乳化瀝青同步碎石封層的優(yōu)越性

同步碎石封層具有良好的抗滑性能和防滲水性能，同一地點(diǎn)的乳化瀝青和碎石落地時(shí)間間隔不超過(guò)1秒鐘，大大提高了它們的粘結(jié)度，實(shí)施過(guò)程全自動(dòng)電腦控制，前進(jìn)式的工作方向，增加了施工安全性，降低了對(duì)環(huán)境的影響，在公路建設(shè)資金不足的情況下，采用造價(jià)低廉的同步碎石封層作為低等級(jí)公路路面是提高路網(wǎng)鋪裝率的行之有效的措施。

5.2.4 同步碎石封層局限性

同步碎石封層工藝在氣溫太低時(shí)不宜施工，陰雨天氣不宜施工，有風(fēng)天氣不宜施工；原路面必須有充足的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，和較好的路面平整度。原路面病害較嚴(yán)重，進(jìn)行碎石封層后效果不太明顯，病害仍然有反射到路面的可能。經(jīng)后續(xù)觀測(cè)，碎石粘結(jié)牢固，鑲嵌密實(shí)，表面平整，無(wú)裂縫、龜網(wǎng)裂反射現(xiàn)象，封水效果較好。

5.3 總結(jié)

通過(guò)對(duì)實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后的路段進(jìn)行跟蹤觀察和路面調(diào)查分析，采用同步碎石封層處治的路段，路面病害的發(fā)展得到了有效的控制，路面的使用功能得到了恢復(fù)和改善，特別是對(duì)防止路面地表水的下滲具有非常好的效果，從而有效地延長(zhǎng)了路面的使用壽命。同步碎石封層在普通干線(xiàn)公路上的應(yīng)用是比較成功的，是一種可以推廣的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)?？傊M(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是降低養(yǎng)護(hù)成本的有效途徑，選擇合適的時(shí)機(jī)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，做到防患于未然，能有效降低養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，并使路面始終保持良好的服務(wù)狀態(tài)。通過(guò)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，可以提高路面服務(wù)功能，延長(zhǎng)路面大中修周期，降低道路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

6 結(jié)束語(yǔ)

在使用瀝青路面時(shí)，外界因素及車(chē)輛通行會(huì)對(duì)路面造成損害，影響行車(chē)安全性，因此應(yīng)采取預(yù)防措施，避免路面病害的出現(xiàn)，延長(zhǎng)公路路面的使用壽命。需要根據(jù)瀝青路面破壞類(lèi)型，進(jìn)行針對(duì)性的防治，提高瀝青路面防治效果，達(dá)到提高公路整體通行質(zhì)量的目的。在道路現(xiàn)代化和發(fā)展中，相關(guān)部門(mén)越來(lái)越重視瀝青路面病害的防治。盡管預(yù)防性養(yǎng)護(hù)已經(jīng)成熟，但在路面不同條件下，需要采用特定養(yǎng)護(hù)技術(shù)，達(dá)到最理想的效果，提高路面的使用效率，注意預(yù)防措施的選擇，進(jìn)一步改善路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)。