預(yù)防性養(yǎng)護對農(nóng)村公路技術(shù)狀況發(fā)展的影響預(yù)測

曹沅志

(青州市交通運輸局，山東 青州 262500)

1 路面技術(shù)狀況評價

路面技術(shù)狀況評價包含路面、路基、橋隧構(gòu)造物和沿線設(shè)施四部分內(nèi)容。其中路面部分又包含有路面損壞、路面平整度、抗滑性能、結(jié)構(gòu)強度等內(nèi)容。各指標(biāo)值域均為0～100。路面檢測與調(diào)查內(nèi)容主要包括路面損壞狀況指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI兩項指標(biāo)，指標(biāo)的值域均為0～100。路面技術(shù)狀況分為優(yōu)、良、中、次、差五個等級。

2 農(nóng)村公路路況調(diào)查

目前，青州市農(nóng)村公路路況檢測采用車載式路面激光平整度儀。檢測時，安裝設(shè)備的檢測車以正常行駛速度在檢測線路上行駛即可完成數(shù)據(jù)采集，該裝備可實現(xiàn)檢測路面平整度、路面損壞、前方圖像及GPS信息等，并自動生成檢測報告。選擇自動識別時，路面損壞采集由結(jié)果為連續(xù)拍照的圖像數(shù)據(jù)分析完成。路面平整度檢測時，由平整度采集軟件直接生成且記錄國際平整度指數(shù)。前方景觀圖像默認(rèn)以20 m為間距進行記錄；GPS(及幾何線形)以5 m為間距記錄數(shù)據(jù)。

3 預(yù)防性養(yǎng)護

預(yù)防性養(yǎng)護主要針對路面工程實施。養(yǎng)護時機的選擇對于保證公路路面在使用周期內(nèi)擁有良好的費用效益比和維持公路路面良好的使用效能非常重要。正確的預(yù)防性養(yǎng)護措施應(yīng)與公路路面狀況、周邊環(huán)境緊密相關(guān)，做到日常性養(yǎng)護和周期性預(yù)防性養(yǎng)護的完美結(jié)合?，F(xiàn)在青州市農(nóng)村公路養(yǎng)護過程中，大多數(shù)公路養(yǎng)護是傳統(tǒng)意義上的日常性養(yǎng)護，直到公路出現(xiàn)明顯病害、產(chǎn)生坑槽、甚至已喪失部分服務(wù)功能、服務(wù)功能極其低下，群眾反映強烈的情況下，才采取相應(yīng)的簡易粗暴的結(jié)構(gòu)性或功能性恢復(fù)措施，主要為段落整體挖補、坑槽挖補等。預(yù)防性養(yǎng)護是在道路基礎(chǔ)、道路面層、橋梁、隧道和公路附屬設(shè)施的技術(shù)條件尚處于良好或損壞、病害剛剛出現(xiàn)時，為延緩道路損壞、病害的發(fā)生和發(fā)展而實施的養(yǎng)護作業(yè),最終使道路的路況保持良好，提高道路的可使用性，延長了大中修的期限，增加了道路的使用壽命。預(yù)防性維護與一般維修保養(yǎng)有著根本的不同。一般維修保養(yǎng)類似于“事后諸葛亮”。這種類型的維護容易出現(xiàn)兩個問題。一方面是道路設(shè)施出現(xiàn)坑洼等病害后對道路運營質(zhì)量的影響，這將導(dǎo)致社會使用成本的增加。例如，過往車輛特別是某些輪胎扁平比較小的車輛易爆胎，容易引發(fā)車主上訪，影響社會穩(wěn)定；另一方面不能采取充分的維護措施，以延緩或預(yù)防道路病害的發(fā)展，最終導(dǎo)致越來越多的坑坑洼洼，增加了后續(xù)的維護需求，小修或大修的成本也越來越高。預(yù)防性養(yǎng)護是一種比較科學(xué)完善的養(yǎng)護模式，主動養(yǎng)護、早養(yǎng)護，是道路養(yǎng)護的新理念。

3.1 瀝青路面

青州市農(nóng)村公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護措施可按照每條路的道路破損特點、道路技術(shù)狀況等因素，在礫石封層、稀漿封層、微表處、薄層罩面、超薄罩面等措施中分情況對應(yīng)選用。

(1)礫石封層

瀝青礫石封層采用分層鋪設(shè)法施工。當(dāng)舊路面的強度指標(biāo)達到要求時，只需對原路面進行清理等簡單處理，然后使用礫石封層車直接鋪開粘結(jié)材料和碎石即可，最后由輪胎壓路機滾壓或自然通行后形成的薄處理層。粘結(jié)材料常用乳化瀝青、瀝青、改性乳化瀝青或改性瀝青。粘結(jié)材料先噴撒在路面上，然后鋪上碎石層，最后滾動壓實。主要形式有：單層：多用于舊路面養(yǎng)護作業(yè)，可防止路面破損，隔離路面水分，恢復(fù)路面防滑能力；雙層：更耐用，主要用于既有路面有輕微網(wǎng)狀裂縫的路段，密封新路基或需要特殊處理的裂縫；三層：預(yù)計新道路將承載高交通流量，采用三層礫石封層，第三層采用小尺寸礫石，有利于降低行車造成的環(huán)境噪聲，延長道路免維護周期。礫石封層施工之前，路面應(yīng)該整潔干燥。當(dāng)?shù)[石密封層的粘結(jié)材料為乳化瀝青時，路面可略濕，但不能有積水。根據(jù)骨料直徑的不同，礫石封層可分為中粒、細粒和砂粒。礫石封層施工宜注意控制骨料針片狀含量、含泥量、粒徑等數(shù)值。

目前，礫石封層適用于青州市境內(nèi)原路面水穩(wěn)、二灰碎石、石灰土等基層情況尚好，僅表面有病害為輕微松散，中輕度橫、縱方向裂縫或伴隨裂縫處有輕微松散，路面僅有中度或以下磨光等損壞的路面，能夠封閉細微裂縫、減緩顆粒剝落，對路面封水及提高抗滑性有較好作用，還可修復(fù)深度車轍或小的路面沉陷。礫石密封具有許多優(yōu)點，例如：具有較高的防滑性、持久的防水性、良好的經(jīng)濟性等。使用礫石密封技術(shù)對路面進行養(yǎng)護是延長路面壽命最經(jīng)濟、最可靠的方法之一。

(2)稀漿封層

稀漿封層是將粗細骨料、乳化瀝青、水、填料(主要是粉煤灰、巖粉、石灰、水泥等材料)和添加劑用拌合機按指定的混合比例混合，形成混合薄層，之后攤鋪在原始路面上而形成的。稀漿封層主要用于處理水穩(wěn)、二灰碎石、石灰土等基層狀況基本完好的路面或表層摩擦阻力降低，有裂縫、車轍等輕微缺陷，讓路面恢復(fù)防滑防水性能，使乘坐舒適性達到“返老還童”的效果。稀漿封層能有效改善路面的裂縫和松動，路面表面防滑不良處理的效果較好，但與微表處相比，稀漿封層的耐磨性能和耐久性稍遜一籌。稀漿封層的優(yōu)點是混合料具有一定的流動性，不僅可以鋪成薄層，還可以封閉路面的一些裂縫，與舊瀝青路面粘結(jié)牢固，形成新的面層，具有防滑、耐磨、防水、流平性能，適用于早期道路病害，延長道路使用壽命。但由于封層厚度小，無法提高路面的強度值。

(3)微表處

微表處又稱作改性稀漿封層，是利用專用機械設(shè)備將粗、細粒骨料、聚合物改性瀝青、填料、添加劑、水等材料按一定比例攪拌成漿狀混合物后施工。在受損的原路表面上，形成一層具有較高防滑性和耐久性的薄層，可在短時間內(nèi)通車。微表處措施主要針對路面水穩(wěn)、二灰碎石、石灰土等基層情況良好，橫斷面勻稱，路面稍有裂縫、中度橫縱方向裂縫，稍有車轍、泛油或少量表面不規(guī)則、抗滑能力稍低、輕到中度路面瀝青顆粒松散及表面抗滑不良，處理效果較好，可用于提高路面抗滑功能、填平路面輕度車轍、凹陷、密封路面表面細小裂縫、處理路面瀝青顆粒松散以及減慢現(xiàn)有路面瀝青老化等問題。與稀漿封層相比，微表處所用的乳化瀝青、集料質(zhì)量、設(shè)計參數(shù)均有明顯差異。原路面上大于5 mm的裂縫應(yīng)提前進行灌縫，原有路面存在的局部小范圍破損坑洼應(yīng)徹底進行基層挖補后再施工，原有路面的擁包隆起等病害也需要提前處理好。

(4)薄層罩面

薄層罩面是指新建或改建舊路過程中路面設(shè)置的瀝青磨耗層，它是在原有病害路面上加鋪一層厚度范圍20～30 mm的薄熱拌瀝青混凝土面層。目前主要使用的材料有：熱攪拌密實瀝青混凝土AC、瀝青膠泥混凝土SMA、多礫石瀝青混凝土SAC、橡膠瀝青混凝土等。薄層罩面適用于比較光滑平整的路面，車轍深度小于10 mm，無重大結(jié)構(gòu)損傷，路面有輕微松散或瀝青返油，不規(guī)則裂縫或車轍、麻點等。薄層罩面可分為表面耐磨層和粘合防水層兩層，表面耐磨層提供安全、舒適、耐用的行駛面，修復(fù)路面行駛功能，提高防滑性能和優(yōu)化光滑度。粘結(jié)防水層使磨耗層與原公路路面緊密結(jié)合，阻止雨水滲入，延緩瀝青路面反射裂縫的發(fā)生發(fā)展。

(5)超薄罩面

超薄罩面是一種預(yù)防性或糾正性養(yǎng)護方式。鋪路厚度為15～25 mm?？梢蕴岣咂秸龋黾臃阑Y(jié)構(gòu)的深度，降低環(huán)境噪音，修復(fù)輕度道路病害。許多項目的實踐表明，超薄瀝青混凝土面層作為一種養(yǎng)護方法，可使公路路面的使用壽命延長6～8年以上。同時，超薄瀝青混凝土罩面層提供的粗糙面，可顯著增加公路路面的防滑性，減少車轍，降低交通環(huán)境噪聲，減少道路滲水，減少雨天水霧，減少眩光，并提高道路能見度。在同一條道路上，只要路面水泥穩(wěn)定碎石，二灰、石灰土等基礎(chǔ)層基本完好，瀝青超薄罩面層可反復(fù)進行養(yǎng)護作業(yè)。

3.2 水泥路面

水泥混凝土路面預(yù)防養(yǎng)護主要包括裂縫填塞、金剛石磨平、傳遞荷載修復(fù)、脫空水泥板板底鉆孔灌注漿、路面抗滑槽紋修復(fù)等。

裂縫填塞：定期裂縫填塞，一般三年左右時間實施一次，“切、鉤、刷、吹、灌”為水泥路面裂縫填塞操作五個步驟。具體步驟為：切縫鋸切出縫，用鐵鉤子鉤出縫里的雜物，特別是舊的灌縫料，用刷縫機清理裂縫內(nèi)雜物，用空氣泵吹走灰塵、細小砂粒，灌縫機灌縫。日常保養(yǎng)裂縫填塞，常年實施：“切、吹、灌”主要步驟，相對簡易。對水泥路面裂縫進行裂縫填塞有四種方法，分別適用于相應(yīng)不同場景：擴縫灌漿適合于裂縫寬度低于3 mm的輕度裂縫；直灌法適用于寬度大于3 mm但未完全破裂的裂縫；全深度修補適用于寬度大于 15 mm的更嚴(yán)重裂縫；條帶法適用于厚度大于3 mm小于15 mm的中型裂縫。

空洞水泥板鉆孔灌漿：當(dāng)路面因路面基層與水泥板之間的縫隙而出現(xiàn)下陷和空洞時，可用瀝青砂或瀝青填充物、水泥漿和水泥砂漿填充物加固水泥板下的空洞。水泥漿和水泥砂漿填料一般適用于路基或路基中孔隙率較高的水泥板，而乳化瀝青砂和瀝青填料一般適用于孔隙率較輕的水泥板。對于泥水、空洞嚴(yán)重的水泥板，需要盡快在板底填滿乳化瀝青或水泥漿。

4 預(yù)防性養(yǎng)護路段

根據(jù)路況調(diào)查所得的路面損壞狀況指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI，我們將青州市農(nóng)村公路劃分為兩類，分別提出實施預(yù)防性養(yǎng)護及一般修復(fù)養(yǎng)護，如表1所示。

表1 路段類型與養(yǎng)護策略對應(yīng)表

5 農(nóng)村公路技術(shù)狀況預(yù)測與分析

5.1 青州市農(nóng)村公路技術(shù)狀況預(yù)測模型

(1)路面平整度

=989+××+×90+×(528×)

(1)

式中：為國際平整度指數(shù)；、、為模型參數(shù)。為路面使用時間，h；為橫向接縫間距，m；90為年中超過32.2 ℃的天數(shù)，d；為裂縫率，%。

(2)污染物排放

=×××10

(2)

式中：為車型在車流量時排放物排放量，tonnes；為流量時車型的年平均交通量，veh/year；為路段長度，km；為流量時車型的排放物的排放量，g/1 000 veh·km。

5.2 預(yù)測結(jié)果

采用前文所示預(yù)測模型對各路段進行使用性能預(yù)測后取平均值，結(jié)果如圖1所示。

圖1 路面平整度預(yù)測

6 結(jié) 論

對路面損壞狀況指數(shù)PCI、路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI值均大于75的優(yōu)良路況路段引入預(yù)防性養(yǎng)護后，預(yù)測模型結(jié)果表明可以大幅改善道路的平整度情況，減少機動車污染物排放數(shù)量。預(yù)防性養(yǎng)護確實是全面全方位的養(yǎng)護模式，主動養(yǎng)護、超前養(yǎng)護，在公路路況良好或病害發(fā)生初期，即對其養(yǎng)護，防止病害向更深層次發(fā)展，從而達到延長公路使用壽命、保持公路完好、提高公路質(zhì)量、降低公路養(yǎng)護成本的目的。它是“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的原則及全面、科學(xué)、及時養(yǎng)護的具體體現(xiàn)。日后青州市農(nóng)村公路養(yǎng)護過程中可以作為參考，大力實施預(yù)防性養(yǎng)護。