瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)探討

胡逢新 孫 奕 陳培松

(1.深圳市奧鵬建設(shè)有限公司，廣東深圳 518001;2.沈陽市公路建設(shè)股份有限公司，遼寧沈陽 110011;3.大連理工大學(xué)道路工程研究所，遼寧大連 116024)

0 引言

近年來，國家大力發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，我國的高速公路建設(shè)也得到了快速的發(fā)展。但是，作為公路建設(shè)的重要組成部分，養(yǎng)護(hù)管理工作卻沒有得到足夠的重視。

傳統(tǒng)的高速公路路面養(yǎng)護(hù)方式主要是矯正性養(yǎng)護(hù)(Corrective Maintenance)，即養(yǎng)護(hù)工作在公路設(shè)施出現(xiàn)明確病害或已部分喪失服務(wù)功能的情況下，再采取相應(yīng)的功能性或結(jié)構(gòu)性恢復(fù)措施。矯正性養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高、養(yǎng)護(hù)工程量大。因此，“預(yù)防性養(yǎng)護(hù)”概念應(yīng)運(yùn)而生。

路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)(PPM)是美國在20世紀(jì)90年代初提出的［1］。其基本理念是:

1)讓狀態(tài)良好的道路系統(tǒng)保持更長時(shí)間，延緩未來的破壞，在不增加結(jié)構(gòu)承載能力的條件下改善系統(tǒng)的功能狀況。

2)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，將適用的措施應(yīng)用在適宜的路面上。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的核心是要求采用最佳成本效益的養(yǎng)護(hù)措施，強(qiáng)調(diào)養(yǎng)護(hù)管理的主動(dòng)性、計(jì)劃性、合理性。

1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的重要性

隨著美國提出路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念后，一些發(fā)達(dá)國家將預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)與路面管理系統(tǒng)結(jié)合，形成了比較完善的公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)體系，使瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)更科學(xué)，更合理，從而對(duì)加強(qiáng)路面使用性能和延長路面使用壽命有一定積極作用。

關(guān)于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和矯正性養(yǎng)護(hù)的效益費(fèi)用比較，美國曾研究［2］發(fā)現(xiàn)這些道路的結(jié)構(gòu)狀況和道路使用壽命有一個(gè)共同的變化特征如圖1所示，對(duì)于一條使用狀況良好的道路，在其前75%的使用壽命期內(nèi)，路面使用性能下降40%，這一階段就是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)階段。如果不進(jìn)行任何的養(yǎng)護(hù)措施，在隨后的12%的使用壽命期內(nèi)，其路面使用性能將再次下降40%，這一階段就是矯正性養(yǎng)護(hù)。

圖1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和矯正性養(yǎng)護(hù)的效益比較示意圖

1987年，美國啟動(dòng)戰(zhàn)略性公路研究項(xiàng)目(SHRP)中對(duì)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用效益的研究［3］表明:在整個(gè)路面使用壽命期內(nèi)，對(duì)路面實(shí)行3次～4次的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，可以延長路面使用壽命10年～15年，節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本45%～50%。由此可知，路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可以有效地延長路面使用壽命，降低養(yǎng)護(hù)成本。

2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案的選擇

瀝青混凝土路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案的選擇可以有效的保持路面的使用性能、節(jié)約養(yǎng)護(hù)施工成本。選擇合適的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，應(yīng)首先根據(jù)評(píng)價(jià)瀝青路面的使用性能確定適合進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的施工路段，然后選擇最合適的養(yǎng)護(hù)措施，最后對(duì)已選的養(yǎng)護(hù)措施選擇最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。

2.1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路段劃分

為了解路面實(shí)際的使用性能，及時(shí)采取各種養(yǎng)護(hù)措施，延緩病害的惡化，應(yīng)定期對(duì)路面使用性能做出評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)瀝青路面使用性能的目的是掌握路面的服務(wù)質(zhì)量并判定公路網(wǎng)中需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的路段，以便確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施和養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。

瀝青路面使用性能的評(píng)價(jià)分為兩種，即單項(xiàng)指標(biāo)和綜合指標(biāo)［4］。我國現(xiàn)行的 JTJ 073.2-2001公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范［5］將路面狀況分為四個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)和一個(gè)綜合指標(biāo)。評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》路面使用性能評(píng)價(jià)體系

其中，RQI用來評(píng)價(jià)路面平整度，PCI用來評(píng)價(jià)路面損壞狀況，SSI用來評(píng)價(jià)路面承載力，SFC或BPN用來評(píng)價(jià)抗滑性能，PQI為四個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的加權(quán)平均值，用來評(píng)價(jià)路面的總體性能。

《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》中［5］，路面的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)采用路面質(zhì)量指數(shù)PQI作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，PQI用分項(xiàng)指標(biāo)加權(quán)計(jì)算得出。PQI的數(shù)值范圍為0～100。其值越大，路況越好。

PQI按下式計(jì)算:

其中，P1，P2，P3，P4為相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重，按 PCI，RQI，SSI，SFC的重要性確定。高速公路權(quán)重指標(biāo)P1，P2，P3，P4的建議值分別為:0.25，0.35，0.1，0.3。

PCI1，RQI1，SSI1，SFC1的賦值見表 1。

表1 單項(xiàng)指標(biāo)賦值

其綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)PQI

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)就是在路面狀況良好的條件下進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)，其一般值為:70≤PQI≤85［6］。PQI標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)，不能太高，也不能太低。標(biāo)準(zhǔn)過高則需要對(duì)過多的路段進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，難以全部實(shí)現(xiàn);標(biāo)準(zhǔn)過低就會(huì)使道路在破壞相對(duì)嚴(yán)重后才進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，違背了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的初衷。綜合考慮，PQI的標(biāo)準(zhǔn)值為77分左右較為合適。另外，PQI標(biāo)準(zhǔn)分?jǐn)?shù)值范圍不能太大，不然會(huì)難以確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)。因此，推薦預(yù)防性養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)為:75≤PQI≤80。

2.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施選擇

實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)主要考慮“三個(gè)適合”原則，即在合適的時(shí)間對(duì)合適的路面實(shí)行合適的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。針對(duì)不同的路面，在綜合評(píng)價(jià)瀝青路面使用性能的基礎(chǔ)上，選擇最合適的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，是路面實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵。公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施比較多，國內(nèi)外常用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施有:填(灌)縫、封縫、微表處、超薄磨耗層等。為達(dá)到最佳成本效益，要針對(duì)不同的路段選擇與之相適應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。

2.2.1 填(灌)縫、封縫

填(灌)縫、封縫實(shí)際上就是用高粘度、高粘彈性的裂縫密封膠對(duì)裂縫進(jìn)行填封。裂縫填封可以有效地防止雨水、冰雪等滲入路面，通常需要進(jìn)行擴(kuò)縫處理，但其有效壽命只有幾年。填(灌)縫適用于早期路面裂縫破壞狀態(tài)。當(dāng)其裂縫較多時(shí)，就不再是經(jīng)濟(jì)有效的措施。

2.2.2 霧封層

霧封層是一種新型高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，它是利用專用設(shè)備將具有良好滲透性的霧封層材料均勻的灑布到瀝青路面上，從而起到防水和抑制松散的作用，防止路面材料進(jìn)一步老化。同時(shí)，霧封層可以填補(bǔ)微小裂縫和表面空隙。霧封層對(duì)表面滲水、貧油、微細(xì)裂縫等病害具有一定的抑制作用。

2.2.3 微表處

微表處是用具有一定級(jí)配的石屑或砂、填料(水泥、石灰、粉煤灰、石粉等)與聚合物改性乳化瀝青、外摻劑和水，按一定比例拌制成流動(dòng)型混合料，再均勻?yàn)⒉加诼访嫔系姆鈱印Ｎ⒈硖帉?shí)際上是稀漿封層的一種特殊形式。它對(duì)防止路面松散、延緩路面老化、提高路面抗滑性有一定積極的作用，同時(shí)它還可用于車轍填補(bǔ)［8］。微表處也可直接用于新建道路的表面磨耗層，從而減少昂貴石料的使用，顯著降低甚至基本消除早期水損壞的發(fā)生。

2.3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)確定

瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施并不是在任何情況下都適用，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的好壞與養(yǎng)護(hù)的時(shí)機(jī)有很大關(guān)系。采取措施的時(shí)機(jī)不當(dāng)，不僅達(dá)不到預(yù)期的使用效果，而且很可能浪費(fèi)大量的養(yǎng)護(hù)資金［9］。因此，合理的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)也尤為重要。

2.3.1 基于時(shí)間的方法

根據(jù)已有的設(shè)計(jì)、施工資料和經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，每個(gè)路段大致都有一個(gè)需要進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的適宜時(shí)間。然而，隨著交通狀況和環(huán)境的不同，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的適宜時(shí)機(jī)也有所不同。這種方法主要是給管理部門提供一個(gè)采取瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的大致時(shí)間。表3給出了采取瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的大致時(shí)間。

表3 瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施時(shí)間表

2.3.2 生命周期法

生命周期法是在一定的時(shí)期內(nèi)，通過分析某一路段的初建費(fèi)用和以后的折扣費(fèi)用來評(píng)價(jià)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的過程［10］。一般的路面管理系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)分析認(rèn)為，用壽命周期費(fèi)用分析的經(jīng)濟(jì)分析方式是比較合理的。為了使道路具有更好的通行環(huán)境，降低瀝青路面養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，使用生命周期法確定瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。由于在不同的時(shí)間段內(nèi)支付相同的費(fèi)用會(huì)產(chǎn)生不一樣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以必須進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析［11］。分析方法就是將不同時(shí)期的費(fèi)用按照一定的折現(xiàn)率轉(zhuǎn)化為現(xiàn)值，然后可以在不同的養(yǎng)護(hù)方案之間進(jìn)行比較。

3 結(jié)語

1)瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案選擇的方法步驟為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路段劃分、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施選擇和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)確定。

2)在瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路段劃分時(shí)，PQI標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)，不能太高，也不能太低。標(biāo)準(zhǔn)過高則需要對(duì)過多的路段進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，難以全部實(shí)現(xiàn);標(biāo)準(zhǔn)過低就會(huì)使道路在破壞相對(duì)嚴(yán)重后才進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，違背了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的初衷。綜合考慮，PQI的標(biāo)準(zhǔn)值為77分左右較為合適。

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