瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)在農(nóng)村公路中的應(yīng)用

藍(lán)楊虹

（桐廬縣公路服務(wù)中心，浙江 杭州 310000）

0 引言

農(nóng)村公路包括縣道、鄉(xiāng)道、村道等，是直接服務(wù)于廣大農(nóng)民和農(nóng)村經(jīng)濟的基礎(chǔ)性設(shè)施。瀝青路面因具備噪聲小、行車舒適、養(yǎng)護簡單等優(yōu)勢，在農(nóng)村公路建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛。但是，農(nóng)村公路瀝青路面在建設(shè)時，普遍存在投資金額不足、設(shè)計水平不高、缺乏專業(yè)施工隊伍等問題，施工質(zhì)量有待提高，在車輛荷載的反復(fù)作用下，容易出現(xiàn)縱向裂縫、橫向裂縫、車轍、沉陷等病害，會降低農(nóng)村公路的使用性能和服務(wù)水平，影響行車安全性和舒適度。需及時對農(nóng)村公路的瀝青路面開展預(yù)防性養(yǎng)護，合理分配養(yǎng)護資金，打造“暢、平、美、安”的農(nóng)村公路行車環(huán)境[1]。因此，進一步研究瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)在農(nóng)村公路中的應(yīng)用有重要意義。

1 農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)類型

預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)是指在瀝青路面病害惡化前，采用稀漿封層、碎石封層、微表處、超薄磨耗層技術(shù)等對瀝青路面實施養(yǎng)護，以改善瀝青路面的抗滑性能、抗裂性能等。將預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)村公路中，能延長瀝青路面的使用壽命，降低養(yǎng)護資金投入[2]。

1.1 霧封層技術(shù)

農(nóng)村公路瀝青路面在運營幾年后，部分細(xì)集料磨損缺失，產(chǎn)生輕微裂縫，使得瀝青路面的滲透性增加。在降雨天氣下，地表徑流會沿著裂縫滲入瀝青混合料內(nèi)部，從而加劇瀝青路面破損，甚至?xí)莼癁辇斄选⒕W(wǎng)裂、坑洞等病害，霧封層技術(shù)是解決瀝青路面滲水問題的有效措施。

霧封層技術(shù)是利用專用灑布設(shè)備將養(yǎng)護劑、改性乳化瀝青等材料噴灑在瀝青路面損傷處，其應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：其一，霧封層在瀝青路面上能夠形成防水層，封閉路面裂縫、穩(wěn)定松散集料，增強路面骨料間的黏結(jié)力；其二，霧封層可提高瀝青路面的抗磨耗能力；其三，霧封層的原材料流動性好，在自重作用下能夠順利流淌進瀝青路面裂縫內(nèi)部。

1.2 碎石封層技術(shù)

應(yīng)用碎石封層技術(shù)，需要先在原瀝青路面上灑布一層瀝青類黏結(jié)劑，隨后再灑布一層集料，用輪胎壓路機碾壓。碎石封層主要用于修復(fù)路面龜裂、網(wǎng)裂、輕微磨損等非結(jié)構(gòu)性病害，不能提高瀝青路面的承載力，因此不宜用于修復(fù)車轍、坑槽、沉陷等結(jié)構(gòu)性病害的養(yǎng)護。碎石封層施工前，應(yīng)做好局部路面病害處理及補強工作。尤其是對于寬度＞5mm 的裂縫，應(yīng)使用填縫料進行填補。同時，采用路面清掃車將路面灰塵清理干凈，保持路面整潔、干燥。

1.3 稀漿封層技術(shù)

稀漿封層技術(shù)是在常溫條件下，將礦料、填料、乳化瀝青、水等，按照某一配合比均勻拌和而成，其成形之后的外觀與細(xì)粒式瀝青混合料相似。稀漿封層具有防水、防滑、耐磨、填充等作用，應(yīng)用在農(nóng)村公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護中，能有效延長其運營壽命，提高其耐久性。

2 農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護決策方法

2.1 預(yù)防性養(yǎng)護時間決策

農(nóng)村公路瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護時間不宜太早也不宜太晚。養(yǎng)護時間太早，瀝青路面性能尚未衰減，會浪費大量人力和養(yǎng)護資金；養(yǎng)護時間太晚，瀝青路面已經(jīng)破損嚴(yán)重，預(yù)防性養(yǎng)護措施無法發(fā)揮作用。因此，應(yīng)結(jié)合瀝青路面的技術(shù)狀況和性能衰減規(guī)律確定預(yù)防性養(yǎng)護時間[3]。

2.1.1 瀝青路面技術(shù)狀況

瀝青路面技術(shù)狀況體現(xiàn)在平整度、抗滑能力、路面破損等方面，單用某個評價指標(biāo)難以準(zhǔn)確判斷。

根據(jù)《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG 5210—2018)，（瀝青）路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI 能夠綜合反映瀝青路面的使用性能（見表1）。

表1 瀝青路面使用性能分級

因此，可用瀝青路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI 來判斷瀝青路面是否需要預(yù)防性養(yǎng)護。根據(jù)相關(guān)研究成果，PQI 數(shù)值＜80時，要對路面開展預(yù)防性養(yǎng)護。

2.1.2 瀝青路面使用性能衰減規(guī)律

要想得到農(nóng)村公路瀝青路面在任意時刻的PQI值，必須通過瀝青路面使用性能衰減模型對現(xiàn)狀路況調(diào)查數(shù)據(jù)進行擬合，建立路面狀況指數(shù)和公路運營時間的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)相關(guān)研究成果，農(nóng)村公路瀝青路面使用性能衰減模型有凸型曲線、凹型曲線兩種，如圖1所示[4]。

凸型曲線是農(nóng)村公路瀝青路面使用性能最常見的衰減模型，主要原因在于瀝青路面在運營初期，結(jié)構(gòu)強度高，承載力大，能承受行車載荷的反復(fù)作用。但隨著運營時間的增加，瀝青路面會逐漸出現(xiàn)裂縫，使用性能和服務(wù)水平會隨之降低。凹型曲線表示農(nóng)村公路瀝青路面的使用性能衰減速度先快后慢，出現(xiàn)這種現(xiàn)象一般是因為瀝青混合料配合比不合理、原材料性能不合格、施工質(zhì)量變異性大等，致使瀝青路面在開始運營的較短時間內(nèi)便產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)性損壞，大幅降低瀝青路面的使用性能。

2.2 預(yù)防性養(yǎng)護措施決策

不同的預(yù)防性養(yǎng)護措施，對農(nóng)村公路瀝青路面使用性能的改善效果不同，養(yǎng)護資金的投入也不同?？衫玫刃甓荣M用法、綜合評分法等對各個預(yù)防性養(yǎng)護方案的經(jīng)濟性開展比選，對計算出的等效年度費用或評分按從高到低的順序排列，作為預(yù)防性養(yǎng)護措施抉擇的重要依據(jù)。

2.2.1 等效年度費用法

等效年度費用法考慮資金的時間價值，計算所需指標(biāo)少、計算方法簡單、計算結(jié)果可對比性強。預(yù)防性養(yǎng)護措施等效年度費用EAC的計算如式（1）所示：

式（1）中：C為單位費用（元/m2）；ic為資金折現(xiàn)率（%）；n為預(yù)期使用壽命（年）。

等效年度費用法用于預(yù)防性養(yǎng)護措施決策的具體步驟如下：第一，調(diào)查需要預(yù)防性養(yǎng)護的農(nóng)村公路，記錄瀝青路面上各種病害的類型、尺寸及可能的發(fā)展趨勢；第二，分析調(diào)查結(jié)果，從技術(shù)角度提出多個預(yù)防性養(yǎng)護方案；第三，通過市場詢價方式，查詢農(nóng)村公路所在地的人、料、機等費用，對不同預(yù)防性養(yǎng)護措施進行組價，得到其單位費用；第四，將預(yù)防性養(yǎng)護措施典型壽命、資金折現(xiàn)率等代入公式中計算出EAC值；第五，比較不同預(yù)防性養(yǎng)護措施的EAC值，最小值所對應(yīng)的養(yǎng)護方案為最佳方案[5]。

2.2.2 綜合評分法

影響農(nóng)村公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護質(zhì)量的因素較多，涉及的評價指標(biāo)也多。利用綜合評分法評價瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護措施前，需要先建立評價指標(biāo)集（如投入資金、壽命、與病害適應(yīng)度、施工難易、對交通的影響等），然后邀請多個路面養(yǎng)護領(lǐng)域?qū)＜掖_定每個評價指標(biāo)的權(quán)重和評分，并加權(quán)求和計算出農(nóng)村公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護措施的綜合評分。綜合評分S的計算如式（2）所示：

式（2）中：Si為預(yù)防性養(yǎng)護措施第i個評價指標(biāo)的評分（百分制）；wi為預(yù)防性養(yǎng)護措施第i個評價指標(biāo)所占的權(quán)重。

綜合評分S越高，表明該預(yù)防性養(yǎng)護措施對瀝青路面的使用性能和服務(wù)水平的提升幅度最大，經(jīng)濟效益最好。

3 農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護措施的具體應(yīng)用

3.1 工程概況

某農(nóng)村公路全長16.5km，起訖樁號為K0+000—K16+500，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為四級公路，雙向兩車道，設(shè)計荷載為公路Ⅱ級，設(shè)計速度為30km/h。路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬7.5m（土路肩0.5m+行車道2×3.25m+土路肩0.5m），路拱及路肩橫坡均取2%。路面為瀝青路面，厚20cm。由于項目所處區(qū)域年降雨量較充足，近年來交通量快速增長，瀝青路面局部路段產(chǎn)生了橫縱向裂縫、龜裂等病害，影響了行車安全。為恢復(fù)瀝青路面的使用性能，擬采用預(yù)防性養(yǎng)護措施。

3.2 預(yù)防性養(yǎng)護時機決策

根據(jù)路況歷年數(shù)據(jù)，計算該農(nóng)村公路在運營第1年、第2 年、第3年的PQI指數(shù)，分別為98.6、94.3、85.8。隨后使用軟件Origin 用多項式函數(shù)對該農(nóng)村公路的運營時間和PQI 值的關(guān)系進行擬合，得到瀝青路面使用性能衰減模型（見圖2），以此評價瀝青路面的使用性能，明確預(yù)防性養(yǎng)護時間。

圖2 農(nóng)村公路瀝青路面使用性能衰減模型

由圖2 擬合結(jié)果可知：隨著農(nóng)村公路運營時間的增加，瀝青路面PQI 值逐漸減小，且兩者之間的關(guān)系基本符合凸型曲線衰減模型規(guī)律。經(jīng)計算，當(dāng)運營時間=4時，PQI 值為79.6，因此建議在該農(nóng)村公路瀝青路面運營第4 年時實施預(yù)防性養(yǎng)護。

3.3 預(yù)防性養(yǎng)護措施決策

根據(jù)瀝青路面病害調(diào)查結(jié)果，擬采用霧封層技術(shù)、碎石封層技術(shù)、稀漿封層技術(shù)，對瀝青路面開展預(yù)防性養(yǎng)護。同時，基于綜合評分法，邀請路面養(yǎng)護領(lǐng)域的多名專家，確定各個預(yù)防性養(yǎng)護措施的評價指標(biāo)權(quán)重，評分結(jié)果如表2 所示。

表2 瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護措施綜合評分

由表2 可知，上述預(yù)防性養(yǎng)護措施的綜合評分為稀漿封層技術(shù)＞碎石封層技術(shù)＞霧封層技術(shù)。因此，該農(nóng)村公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護措施采用稀漿封層技術(shù)。

3.4 稀漿封層技術(shù)應(yīng)用要點

3.4.1 施工機械

稀漿封層機是稀漿封層施工的關(guān)鍵設(shè)備，其結(jié)構(gòu)組成包括：底盤系統(tǒng)，供稀漿封層機平穩(wěn)運行；發(fā)動機和液壓系統(tǒng)，為稀漿封層機提供動力儲備、傳送動力；乳化瀝青系統(tǒng)、骨料倉系統(tǒng)、水系統(tǒng)等，用來調(diào)整稀漿封層配合比；攤鋪箱，存儲、攤鋪混合料[6]。除稀漿封層機外，其他所需機械如表3 所示。

表3 稀漿封層技術(shù)所需機械設(shè)備

3.4.2 混合料配合比

第一，修建長度不小于200m 的試驗段，并根據(jù)試驗段攤鋪情況確定混合料配合比。第二，設(shè)計稀漿封層施工混合料配合比時，油石比、礦料級配等與設(shè)計值的偏差需控制在-0.2%～+0.2%，否則需重新設(shè)計稀漿封層混合料的配合比。

3.4.3 施工流程

進行稀漿封層攤鋪前，需要對準(zhǔn)走向控制線，調(diào)整攤鋪箱拱度及厚度，確保填料、礦料、水拌和均勻，稀漿稠度適中；稀漿封層攤鋪過程中攤鋪機應(yīng)保持1.5～3km/h 的速度勻速前進，中間不得隨意變換攤鋪速度、不得掉頭攤鋪；稀漿封層攤鋪結(jié)束后，應(yīng)及時人工找平，重點關(guān)注過薄、過厚、縱向接縫等位置。

4 結(jié)論

通過分析農(nóng)村公路瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)特點、養(yǎng)護時間和養(yǎng)護措施決策方法，主要得出以下結(jié)論：其一，農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護措施包括霧封層技術(shù)、碎石封層技術(shù)、稀漿封層技術(shù)等；其二，瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護時間不宜太早或太晚，可結(jié)合瀝青路面技術(shù)狀況和使用性能衰減規(guī)律進行預(yù)測；其三，在確定瀝青預(yù)防性養(yǎng)護措施方面，可采用等效年度費用法、綜合評分法等進行綜合比選；其四，稀漿封層技術(shù)應(yīng)用在公路預(yù)防性養(yǎng)護中，需選擇合適的機械設(shè)備、合理設(shè)計混合料的配合比，并控制好攤鋪速度。