不同預防養護方案在柳州北環高速公路的應用分析

摘要：文章根據2019年就地熱再生和超薄磨耗層技術在廣西柳州北環高速公路路面病害處治中的應用，對兩種不同預防養護方案及其經濟效益、節能減排和施工前后4個年度路況等進行對比分析。結果表明：（1）就地熱再生對機械要求更高，但經濟效益更好且更節能；（2）就地熱再生和超薄磨耗層兩種技術能明顯提升路況指標；（3）施工后2年內超薄磨耗層具有更好的抗滑性能，就地熱再生具有更好的抗裂性能，施工后3年內路況指標均能維持在較高水平。

關鍵詞：預防養護；就地熱再生；超薄磨耗層

中圖分類號：U418.4 A 03 007 3

0 引言

隨著公路全壽命周期最低養護成本理念逐漸被認可和重視，交通運輸部在2018年首次將公路預防養護列入《公路養護工程管理辦法》。其中，就地熱再生和超薄磨耗層兩種路面預防養護技術均可延緩路面使用性能衰減、延長路面使用壽命，從而降低公路壽命周期內養護成本。

本文結合工程實例闡述了就地熱再生和超薄磨耗層兩種預防養護方案的選擇，并從施工流程及機械、經濟效益、節能減排、路況等方面進行對比，可為同類項目提供參考。

1 工程背景

柳州北環高速公路（簡稱“柳州北環”）路面結構為： 20 cm級配碎石+ 37 cm水泥穩定碎石+ 6 cmAC-25瀝青混凝土+ 6 cmAC-20瀝青混凝土+ 4 cmAK-13改性瀝青混凝土。至本項目實施前，柳州北環已在高溫、多雨的南方氣候條件下通車13年。自2013年以來，其交通量增長較大，2018年自然交通量約為 6 000輛/d，其中貨車比重為46%。2018年第三季度MQI值為93.5，其中PQI值為93、PCI值為94.4、RDI值為85.5。根據2019年對柳州北環路面病害現場調查情況，路面整體狀況較好，主要病害為輕微車轍和路面淺層裂縫，不同公里段病害類型及數量差異較明顯。

2 舊路狀況

2.1 路況檢測

根據柳州北環2018年路況數據，路況相對較差的路段統計如表1所示。

2.2 路面病害調查

對表1所示路段進行路面病害人工調查，未發現坑洞、沉陷、翻漿等結構性病害，未見嚴重車轍。存在問題主要為路面老化較為嚴重、瀝青膜缺少、集料開始剝落，且軟弱顆粒及風化巖含量較多。

2.3 路面鉆芯取樣分析

對原路面橫向裂縫、縱向裂縫、橫縱縫交叉以及路表未表現出任何病害的位置分別選點鉆芯，分析結果為：（1）芯樣完整，未發現結構層松散和結構型病害；（2）裂縫基本發生在上面層，屬于疲勞裂縫。

3 方案的確定

根據路況數據和現場表觀病害分析情況，病害嚴重已不適合進行預防養護的路段采用銑刨重鋪上面層的方案進行修復養護。對路面整體結構性能完好、主要病害為表層瀝青老化和淺層疲勞裂縫的路段，采用就地熱再生和超薄磨耗層兩種預防養護方案。其中，裂縫相對較多的路段采用就地熱再生方案，裂縫相對較少的路段采用超薄磨耗層方案。結合路段病害情況以及養護資金的安排，經對比分析后，采用預防養護方案的路段如表2所示。

4 施工情況對比

4.1 施工流程對比

4.1.1 就地熱再生施工流程

（1）對施工路段進行交通管制，銑刨復拌攤鋪機、加熱機、壓路機等機械設備進場。

（2）銑刨外行車道左、右標線，并使用強力清掃車進行路面清掃。

（3）瀝青混合料拌和站生產添加了再生劑的新瀝青混合料。

（4）使用3臺加熱機對路表進行加熱。

（5）路表加熱的同時，銑刨復拌攤鋪機在最后一臺加熱機施工后緊跟著進行銑刨，并由運料車將新拌瀝青混合料加入到銑刨復拌攤鋪機料倉，在銑刨上面層的同時收集舊混合料，并與新混合料進行拌和形成再生混合料，新料占比約為15%。

（6）在銑刨、復拌的同時進行攤鋪，并使用壓路機進行壓實。

4.1.2 超薄磨耗層施工流程

（1）對施工路段進行交通管制，銑刨機、清掃車、攤鋪機和壓路機等機械設備進場。

（2）為避免加鋪的超薄磨耗層與應急車道交界處出現臺階，使用銑刨機對交界線往中分帶方向寬度 1 m范圍內進行精銑刨，銑刨深度為 2.2 cm，銑刨結束后使用清掃車進行清掃。

（3）使用瀝青貼縫帶對路表裂縫進行修補。

（4）瀝青碎石封層車同步施工SBS改性瀝青粘結防水層，SBS改性瀝青用量為1.8～ 2.2 kg/m2，碎石撒布量為60%。

（5）瀝青混合料拌和站生產本項目所用的SBS改性瀝青AC-8型混合料。

（6）現場進行超薄磨耗層攤鋪和碾壓施工。

4.2 施工機械對比

經市場調查，近些年實施瀝青混凝土路面就地熱再生項目較多的省份有廣東、浙江和江蘇等。在廣西僅有個別就地熱再生工程實例，當地企業沒有該施工方案所需的銑刨復拌攤鋪機和加熱機。本項目就地熱再生方案的實施，需考慮適當補償機械進出場相關費用。

5 經濟效益對比

本項目因就地熱再生實施工程量較少，考慮熱再生設備進出場補償等費用后，綜合單價為90元/m2。超薄磨耗層方案在綜合考慮行車道與應急車道之間過渡段精銑刨以及路面裂縫處治費用的情況下，綜合單價約為72元/m2。如大面積進行就地熱再生，市場價格約為65元/m2，即就地熱再生相對超薄磨耗層，能節約成本9.72%。

6 節能減排對比

就地熱再生以及加鋪超薄磨耗層兩種預防養護方法在延長路面使用壽命的同時，還能減少養護施工作業時間，減少交通壓力并能節約養護成本，在節能減排方面也有良好體現。王賢衛等對路面工程CO2排放進行了案例分析［1］，得出在運距約 30 km的情況下，某公路路面工程CO2排放情況為：生產階段排放系數為 3.829 0 kg/m3，運輸階段排放系數為 2.816 2 kg/m3，合計為 6.645 2 kg/m3，具體如表3所示。

本項目就地熱再生方案實施工程量為 11 516.216 m2，實施范圍為單車道 2 832 m。舊路面原材料100%回收再利用，添加占比為15%的新拌瀝青混合料用量約為 153.52 t，舊材料的再利用相比傳統的銑刨重鋪減少混合料用量 869.95 t，減少使用砂石約 370.03 m3。參考文獻［1］的研究成果，僅對施工所用砂石進行分析，即路面工程砂石使用中CO2排放系數按 6.645 2 kg/m3進行估算，本項目單車道就地熱再生 2 814 m，相比銑刨重鋪方案可減少CO2排放約 2 459 kg。如大面積進行瀝青混凝土路面就地熱再生，單車道每 100 km可減少CO2排放約 86.83 t。

本項目超薄磨耗層方案實施長度為雙車道 4 480.64 m，工程量為 36 474.11 m2。如采用銑刨后重鋪SBS改性瀝青AC-13混合料的方案，AC-13混合料用量估算為 3 370 t。本項目實際采用加鋪 2 cm厚SBS改性瀝青AC-8混合料，使用量約為 1 934 t，相對銑刨重鋪 4 cm厚上面層，估算可減少混合料用量約 1 436 t。參考文獻［1］的研究成果，僅對施工所用砂石進行分析，即路面工程砂石使用中CO2排放系數按 6.645 2 kg/m3進行估算，本項目超薄磨耗層相比銑刨重鋪上面層可減少CO2排放約 4 059.5 kg，如大面積加鋪超薄磨耗層，單車道每 100 km可減少CO2排放約 45.3 t。

在不考慮瀝青混合料加熱和碾壓等因素的情況下，僅對兩種方案中砂石生產和運輸進行對比，就地熱再生在減少CO2排放方面更有優勢。

7 施工前后路況對比

本項目在2019年10月進行施工，預防養護的實施路段如表2所示共有8個公里段，其中序號6、7公里段因實施的長度相對較短，實施效果在按公里評定的路況數據中不能良好體現，因此不參與路況對比。其他6個公里段中，就地熱再生處治總長度為 2 814 m，超薄磨耗層處治總長度為 2 717 m，兩種不同預防養護方式處治長度均接近 3 km，對路況對比的影響權重基本一致。對兩種路段近4年路況數據平均值的變化采用曲線圖進行對比，如圖1～5所示。

因2022年柳州北環未進行路面抗滑性能檢測，所以抗滑性能（SRI）、路面技術狀況（PQI）對比3年，行駛質量（RQI）、路面車轍（RDI）和路面損壞狀況（PCI）對比4年。其中，2019年為施工前，2020年及以后為施工后。由圖1～5可知：

（1）就地熱再生和超薄磨耗層兩種預防養護方式能明顯提升路況指標，且根據線段斜率可知就地熱再生的提升幅度更大。

（2）施工后2年內，超薄磨耗層抗滑性能和行駛性能更好，熱再生在延緩裂縫發展方面更有優勢，兩種路段路面技術狀況指數無明顯差距。

（3）施工后3年內，兩種路段總體路況均處于較高水平，無較大衰減。

8 結語

（1）本項目中，就地熱再生和超薄磨耗層兩種預防養護方式在施工后2年內路面技術狀況指數（PQI）較接近，對維持路況長久性的對比仍需跟蹤觀測。

（2）因條件有限，本文在節能減排方面僅對砂石生產和運輸中CO2排放量進行了對比，未對瀝青混合料加熱以及路面碾壓等過程中的節能減排進行對比。

（3）建議同類項目根據路段實際病害情況，盡早實施預防養護，并結合公路全壽命周期最低養護成本理念，考慮在第一階段進行表面預防養護，第二階段進行淺層預防養護。

參考文獻

［1］王賢衛，吳靈生，楊東援.高速公路建設CO2排放計算分析［J］.公路交通科技，2014（2）：150-158.

收稿日期：2022-12-12