公路瀝青路面不同預養護方式的綠色評價研究

摘要 高速公路瀝青路面的預養護措施選擇依據主要以路面破損嚴重程度、破壞類型、交通量、公路等級等技術要素為主，著重于經濟角度來開展公路運營指標的分析，對于綠色環境影響的考慮較少。基于此，文章結合山東省內某高速公路開展預養護方式的綠色評價，首先根據公路既有運行狀況介紹預養護技術的適用性及選擇依據，其次對就地熱再生預防性養護的應用及實施進行了分析，以便為公路養護管理部門提供參考。

關鍵詞 瀝青路面;預養護;綠色評價;應用效果

中圖分類號 U418.6 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）11-0187-03

引言

常見的高速公路瀝青路面預養護技術主要包括以下幾類，表面封層類（微表處、稀漿封層、同步碎石封層、霧封層）、裂縫填封類（灌縫、封縫）、薄層罩面類（超薄磨耗層、瀝青混合料薄層罩面）、瀝青再生類（瀝青再生處治、就地熱再生）。隨著路面使用復雜性的增強，如何科學合理地實現綠色預養護已經成為人們的關注焦點。預養護技術的選取不僅需要優化路面使用性能，提升使用周期，而且要以環保為主要原則，實現低耗、高效的養護目的。

1 工程概況

山東省內某高速公路于2015年實現全面通車，經過6年的運行，現場瀝青混凝土路面產生了大量沉陷、車轍、龜裂、網裂等災害，如圖1所示，對車輛安全行駛和養護管理造成了極大的影響。為充分提高路面使用性能和運行年限，在路面結構強度滿足基本運行條件的基礎上，及時開展路面預養護措施。技術人員于2021年8月對該高速公路路段K1701+000～K1705+000、K1726+000～K1727

+000進行路面質量檢測和線性測量，以便充分掌握路面運行質量情況。該公路設計為雙向四車道，現場技術人員對上行超車道開展檢測工作，并且依據不同車道的路面技術指標、路面損害嚴重程度、損害類型等合理確定預養護技術。根據技術規范要求，路面質量狀況檢查需要以1 km為基本路段開展，技術指標評價包含以下內容：路面行駛質量指數（RQI）、路面損壞指數（PCI）、路面抗滑指數（SRI）、路面車轍指數（RDI）、路面結構強度指數（PSSI）。K1701+000～K1705+000上行路段的超車道技術檢測情況如表1所示[1]。

2 預養護技術方案分析

2.1 適用性

預防性養護措施實施之前需要對路面質量情況進行有效判斷，主要控制指標為PSSI和PCI，且需要滿足PCI>80、PSSI>80。通過表1所列數據，上行超車道K1701+000～K1705+000的路面結構強度較好，其中PSSI優良率占據了90%以上，且PCI為100%，路面破損程度較小。上行超車道K1726+000～K1727+000的PSSI、PCI都小于80，該路段的路面結構強度較低，難以開展預養護措施，需要對該路段進行路面修復以恢復強度。對于滿足指標要求的路段K1701+000～K1705+000，還需要進行RDI、IRI、SFC、Ck指標的檢查，以便分析是否需要開展預養護，根據相關技術要求，上述單值觸發指標皆滿足預養護措施開展條件，合理的預養護措施需要結合路面損害程度、類型及交通量、施工環境等因素而開展[2]。

2.2 預養護技術確定

針對預養護路段K1701+000～K1705+000，考慮到路面結構強度較好、行駛質量和抗滑性能一般，路面破損較少、平整度一般，但是現場檢測的路面車轍深度在10～12 mm之間，路段局部存在數量較多的裂縫。路面病害不斷加劇極易對整體行駛質量造成一定影響，路段病害統計如表2所示。為此，實施的預防性養護措施要滿足抗滑、防水、抗車轍、穩定性的基本要求，可以選用就地熱再生、薄層熱拌瀝青混凝土罩面、稀漿封層、復合封層四種類型[2]。

3 預養護綠色評價

貫徹綠色環保原則，采用間斷級配、開級配或者密級配的瀝青混合料在瀝青面層上加鋪小于30 mm厚的薄層，提高瀝青路面的抗滑性、耐久性及高溫穩定性，達到預防養護的目的。目前，應用較多混合料主要有SMA-10、AC-13C、SMA-13、OGFC-13等。其中AC類瀝青混凝土一般用于抗滑要求和高溫要求較低的路段，技術成熟，施工成本較低，應用廣泛;OGFC類混合料則能夠降低雨水天氣的水霧影響，提高路面抗滑性和抗噪性，主要用于路面面層排水困難和抗滑性較差的路段;SMA混合料造價較高，但是其能有效提高路面的耐久性和抗車轍能力，因此在高溫及抗車轍要求高的路段被廣泛采用。綜合考慮路段所處環境和路面結構，該文選取SMA混合料進行驗證分析，該混合料采用第二烘干筒間歇式拌合工藝，RAP料摻配比例為50%，混合料出料溫度為150℃，CO2燃燒排放量4.1 kg/kg;傳統的廠拌熱再生工藝骨料加熱溫度達到了250 ℃，燃油量達到了30 kg/t，CO2排放達到了14.2 kg。與傳統的熱拌再生工藝比較，該項目采取的第二烘干筒間歇式廠拌熱再生拌合工藝，有效降低了集料出料溫度、燃油需求量和CO2排放量，且節約新瀝青12 kg/t、新集料520 kg/t。

綠色預養護需要有效控制施工階段的環境影響程度，對于不同路段的綠色預養護技術實施，需要合理選取適用性較強的技術來開展。其中預養護路段K1701+000～K1705+000的技術應用類型可以采用就地熱再生、薄層熱拌瀝青混凝土罩面、稀漿封層、復合封層。K1705+000～K1710+000路段經過調查得知，該路段路面結構強度良好，存在輕微網裂和縱向裂縫，龜裂較多，路面破損率小，通過分析，可采用就地熱再生和熱拌瀝青混合料薄層罩面兩種技術。結合路段K1701+000～K1705+00、K1705+000～K1710+000養護措施，項目最終采取就地熱再生技術進行全范圍的養護。就地熱再生技術具有施工時間短、造價低、有效提高路面使用性能的優點，同時可以實現資源的綠色循環利用。除此之外，就地熱再生施工中環境污染較小，可以采取半幅施工，降低施工工作面，且施工見效快，對交通流量的影響程度較小[3]。

4 就地熱再生技術應用分析

4.1 質量控制

在就地熱再生技術施工中，再生劑的噴灑量是影響路面路用性能的關鍵因素。如果噴灑量不足，舊瀝青老化狀況得不到有效改善，會導致再生混合料骨料黏結性變差、施工中難以壓實、路面使用壽命降低等問題;如果噴灑量過多，會導致路面通車后出現泛油、高溫車轍等病害。現場技術人員要根據室內配合比和生產配合比對現場再生料的油石比及級配進行動態調整，攤鋪的瀝青混合料的顏色既不能太淺，也不能夠過于黑亮，整體以外觀光澤為控制要點[4]，就地熱再生工藝流程圖見圖2。

對于加熱溫度的控制也要引起重視，作為確保瀝青路面就地熱再生的關鍵因素，溫度過高會導致瀝青出現老化，瀝青使用性能難以實現，和舊瀝青的結合能力偏弱。銑刨過程中要注意混合料的級配變化及礦料的破碎程度，以便合理調整加熱溫度，再生混合料熱量來源是依靠瀝青膜結構對熱量進行傳導，瀝青膜能夠對混合料骨料實現充分包裹，由于混合料內冷外熱，在攤鋪工藝結束之后，整體散熱化十分顯著。攤鋪過程中需要保持混合料的高溫，一般其溫度設定在110～150 ℃，施工速度的調整則主要結合施工實際環境（風速、溫度、濕度），施工中需要在控制施工效率的基礎上確保路面的加熱溫度。

嚴格控制路面再生層厚度，同一路段再生層厚度要保持一致。銑刨深度不一會導致再生層厚度不一致，從而影響路面平整度。分幅施工時要控制好縱縫質量，銑刨寬度一般比加熱寬度小10～15 cm左右，保證縱縫搭接溫度，有助于實現縱縫的密接;施工中再生瀝青混合料的溫度下降較快，碾壓時選用20 t以上的輪胎壓路機按照由低到高進行碾壓，壓路機碾壓緊隨復拌機進行，盡量避免溫度下降造成的壓實質量不佳情況[4]。

4.2 效果評價

全范圍養護路段使用就地熱再生技術具備比薄層熱拌罩面技術更為經濟的效果，項目以就地熱再生技術中的瀝青混合料比例控制為90%為例，面層再生厚度控制在5 cm，油石比為5%，根據試驗段施工工藝確定松鋪系數為1.2，瀝青混合料體積密度為2.4 g/cm3。依據每日熱再生處理面積為7 100 m2，計算出每日再生瀝青混合料消耗量為830 t，所需就地熱混合料為115 kg/m2，包含集料質量107 kg/m2，瀝青質量為8 kg/m2。使用就地熱再生技術對全路面進行預養護能夠節約集料量達到98 kg/m2，新瀝青節約量達到了3.8 kg/m2，使用設備的作業機組油耗平均值為0.8 kg/m2，燃油造成的CO2排放量為3.2 kg/kg，就地熱再生造成的CO2排放量為2.3 kg/m2，生態環境效益十分明顯。

5 總結

隨著高速公路瀝青路面受環境影響愈發嚴重，瀝青路面預養護技術需要結合施工技術、路面破損程度及類型進行綠色化應用，且不同的預養護技術需要根據綠色化原則進行合理化選取。考慮到不同路段的病害類型往往不一致，需要現場技術人員進行適用性篩選，在確保綠色化施工及路面性能提升的基礎上，達到降低材料應用成本、提升施工效率的目的。

參考文獻

[1]董元帥， 周緒利， 侯蕓， 等. 基于壽命周期的瀝青路面預養護時機決策優化[J]. 公路， 2020（4）： 7-9.

[2]胡星云， 黃海兵， 邱紹輝， 等. 精表處技術在新余市公路瀝青路面預養護中的應用研究[J]. 科技通報， 2021（2）： 51-53.

[3]張江斌. 微表處在瀝青路面預養護中的應用研究[J]. 交通建設與管理， 2021（1）： 12-14.

[4]李雪連， 崔之靖， 呂新潮， 等. 就地熱再生瀝青混合料均勻性的細觀評價指標[J]. 中國公路學報， 2020（10）： 11-13.

收稿日期：2022-03-14

作者簡介：張璐璐（1987—），女，碩士研究生，高級工程師，研究方向：交通工程。