國(guó)省干線公路養(yǎng)護(hù)中預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)及應(yīng)用研究

吳剛

（貴州省貴定公路管理段，貴州 貴定 551300）

0 引言

對(duì)于國(guó)省干線公路養(yǎng)護(hù)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)作為未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)，對(duì)保持公路使用性能和延長(zhǎng)公路結(jié)構(gòu)使用壽命有重要作用與意義?；诖?，對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入分析研究，保證最終的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果。

1 技術(shù)適用性

對(duì)養(yǎng)護(hù)部門而言，有多種養(yǎng)護(hù)實(shí)施方案可供選擇，如果從公路技術(shù)等級(jí)這一角度進(jìn)行區(qū)分，有些預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施可在高速公路中使用，有些預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施可在普通公路中使用，還有一些預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施只能在部分等級(jí)和狀況的公路中使用[1]。如碎石封層施工完成后會(huì)增大路面行車噪聲，同時(shí)，集料散落可能影響到高速行車安全，該方法不適用于車流量較多、行車速度較快的情況；就地?zé)嵩偕椒ǖ氖┕り?duì)列長(zhǎng)度相對(duì)較大，且對(duì)待養(yǎng)護(hù)路面結(jié)構(gòu)的厚度也提出了較高要求，一般不適用于二級(jí)及以下的公路。目前，較為常用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施及其適用條件為：其一，霧封層，可用于高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路與三級(jí)及以下公路，要求在溫暖干燥的氣候條件下使用。其二，微表處，可用于高速公路和一級(jí)公路，要求在溫度不低于10℃的氣候條件下使用。其三，稀漿封層，可用于二級(jí)公路與三級(jí)及以上公路，要求在溫度不低于10℃的氣候條件下使用。其四，碎石封層，可用于一級(jí)公路、二級(jí)公路與三級(jí)及以下公路，要求在溫度不低于15℃的氣候條件下使用。其五，復(fù)合封層，可用于一級(jí)公路、二級(jí)公路與三級(jí)及以下公路，要求在溫度不低于15℃的氣候條件下使用。其六，超薄磨耗層，可用于高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路與三級(jí)及以下公路，要求在溫暖干燥的氣候條件下使用。其七，薄層罩面，可用于高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路與三級(jí)及以下公路，要求在溫度不低于13℃的氣候條件下使用。其八，封縫與灌縫，可用于高速公路、一級(jí)公路和二級(jí)公路，要求在涼爽干燥的氣候條件下使用。其九，就地?zé)嵩偕?，可用于高速公路與一級(jí)公路，要求在溫度不低于15℃的氣候條件下使用。其十，瀝青再生處治，可用于高速公路與一級(jí)公路，要求在溫暖干燥的氣候條件下使用[2]。此外，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)對(duì)路面狀況也提出了明確要求，以某國(guó)省干線公路為例，初步確定需進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理的路段如表1 所示，真正可進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的路段如表2 所示。

表1 初步確定需進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理的路段

表2 真正可進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的路段

2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

2.1 霧封層

在瀝青表面均勻噴射一層較薄且有很高滲透作用的改性乳化瀝青，使路表與雨水分隔開來(lái)，在隔水防滲的同時(shí)封閉整個(gè)路面。該技術(shù)能改善集料之間的黏結(jié)性能，防止水損壞現(xiàn)象的發(fā)生。伴隨路面使用時(shí)間不斷延長(zhǎng)，逐步產(chǎn)生一系列病害，使路面滲水性顯著增加。在路面狀況相對(duì)良好的情況下，若未能及時(shí)開展預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，將在雨季之后產(chǎn)生顯著病害。此時(shí)，最適用的養(yǎng)護(hù)方法即為霧封層。若按照具體構(gòu)成材料，可將該方法分成以下兩種：第一種為采用普通乳化瀝青；第二種為采用含有一定量再生劑的瀝青乳液。實(shí)際情況中以第二種較為常用，其功能包括：避免雨水不斷滲透至下層、將路面上的微小裂縫修補(bǔ)密實(shí)、使松散狀態(tài)的集料保持穩(wěn)定、補(bǔ)充散失的黏結(jié)料、延緩瀝青老化和增加路面顏色深度等。該養(yǎng)護(hù)方法的現(xiàn)場(chǎng)操作比較簡(jiǎn)單，僅需封閉2～3h 即可恢復(fù)交通。實(shí)際施工中，噴灑量控制與保證滲透性能是重點(diǎn)，開工前必須確保原路面保持平整與潔凈[3]。

第一，霧封層對(duì)松散類的病害有良好處治成效，卻無(wú)法處理龜裂與網(wǎng)裂，僅能對(duì)輕微裂縫進(jìn)行處理。所用乳化瀝青具有很強(qiáng)的流動(dòng)性，能滲透至骨料之間的縫隙中，同時(shí)還能進(jìn)入裂縫中對(duì)細(xì)小的裂縫進(jìn)行封閉，為已經(jīng)老化的路面增添新瀝青，使路面恢復(fù)良好的黏附力，有效填補(bǔ)裂縫與孔隙。對(duì)松散類病害的處治有效期相對(duì)較短，一般不超過(guò)1 年。

第二，霧封層可以封閉表面層，改善密水性能，避免骨料松散剝落，保證密水效果，使密水性能持續(xù)保持至少2 年的時(shí)間，防止產(chǎn)生較高的養(yǎng)護(hù)成本，保證經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果可知，霧封層施工完成后1 個(gè)月后，可使路面滲水系數(shù)不超過(guò)10mL/min，在2 年以后滲水系數(shù)才開始明顯上升[4]。

第三，霧封層施工完成后，如果乳化瀝青無(wú)法進(jìn)入致密路面層中，將會(huì)在路表面長(zhǎng)時(shí)間停留，形成十分光滑的表面，進(jìn)而影響公路的行車安全。此外，霧封層還會(huì)影響原路面抗滑性能，導(dǎo)致構(gòu)造深度與SFC指數(shù)均明顯降低。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果可知，霧封層施工完成后，SFC 指數(shù)下降3%～10%。

第四，霧封層對(duì)路面平整度基本沒(méi)有任何改善效果，無(wú)法改善車轍與補(bǔ)充由于骨料損失數(shù)量較多而產(chǎn)生的病害，也無(wú)法在交通量繁重的路段使用，當(dāng)路面上存在明顯的疲勞裂縫、泛油和擁包病害時(shí)，不能直接采用該養(yǎng)護(hù)措施?；诖?，霧封層適用于對(duì)乳化瀝青有良好滲透性的路面。

2.2 微表處

微表處是指有良好抗滑性與耐久性的混合料薄層，采用聚合物改性乳化瀝青、填料、集料、水與各類添加劑構(gòu)成，拌制均勻后借助專門的設(shè)備鋪筑至待養(yǎng)護(hù)路面，一般只需要1～2h 即可開放路段的交通。就目前來(lái)看，稀漿封層方法與微表處的差異很小，甚至很多人都認(rèn)為微表處實(shí)際上就是稀漿封層的其中一種。事實(shí)上兩者存在一定差異，即微表處需要用到改性乳化瀝青，而稀漿封層的厚度很小，只有一層石料，微表處厚度可以達(dá)到10cm。微表處施工效果會(huì)受到很多因素的影響，包括原材料、混合料級(jí)配與現(xiàn)場(chǎng)施工，當(dāng)混合料級(jí)配設(shè)計(jì)合理可行、現(xiàn)場(chǎng)施工規(guī)范時(shí)，形成的微表處結(jié)構(gòu)可有效避免路面產(chǎn)生滲水，封閉路面上的微小空隙，為路面結(jié)構(gòu)提供良好的保護(hù)作用。此外，微表處技術(shù)的應(yīng)用還能對(duì)路面上的車轍、泛油與松散進(jìn)行改善，增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)抗滑性，需注意避免在極端天氣條件下施工，包括炎熱、寒冷與降雨。

第一，微表處能處理路面上的輕微裂縫，避免路面產(chǎn)生松散，減慢路面的老化速度，并填補(bǔ)輕微的車轍。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，采用微表處的方法能使車轍深度在1 年時(shí)間內(nèi)保持在不超過(guò)6mm 的水平[5]。

第二，微表處具有的抗滑性與密水功能均會(huì)受到路段交通量、混合料設(shè)計(jì)級(jí)配與現(xiàn)場(chǎng)施工工藝等因素的影響，若微表處施工良好，則能改善路面抗滑性與防水性，避免路表上的積水發(fā)生下滲，同時(shí)構(gòu)造深度與摩擦系數(shù)也會(huì)因?yàn)槲⒈硖幨褂脮r(shí)間延長(zhǎng)而減慢衰減速度。

第三，微表處層的厚度相對(duì)較小，能改善路面平整度，改善路面行車舒適性，提高服務(wù)能力，而改善的效果有限。

第四，微表處和原路面之間的黏結(jié)較為牢固，成型速度快，不會(huì)對(duì)正常交通造成太大影響，易產(chǎn)生噪聲且美觀性有待改善，如果路面有較為嚴(yán)重的破損，不可采用該方法。

2.3 超薄磨耗層

這是一種較新的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，先在待養(yǎng)護(hù)路面均勻撒布一層聚合物改性乳化瀝青，再均勻攤鋪熱拌瀝青混合料，黏結(jié)層在高溫作用下直接破乳，確保熱瀝青層和原路面之間良好黏結(jié)，之后采用鋼輪壓路機(jī)連續(xù)碾壓，一般僅需0.5h 左右即可恢復(fù)正常交通。該養(yǎng)護(hù)措施的厚度保持在15～25mm 范圍內(nèi)，有很大的構(gòu)造深度，一般為斷級(jí)配材料，以保證抗滑性能與水穩(wěn)定性。該養(yǎng)護(hù)措施一般用于平整度良好且車轍深度在10m 以內(nèi)，沒(méi)有結(jié)構(gòu)性損壞的路面，可減小路面行車噪聲，防止產(chǎn)生水霧。黏結(jié)層是決定該措施成敗的關(guān)鍵，中間層必須有良好的黏結(jié)性能與封水性能[6]。

第一，該措施只能消除輕微的松散和裂縫病害以及深度不超過(guò)15mm 的車轍，能有效提升路面施工后的平整度。如果原路面的平整度很低，則該措施的改善效果不大。

第二，通過(guò)采用該養(yǎng)護(hù)措施能增強(qiáng)原路面在橫向上的排水能力，因采用的是間斷級(jí)配，所以能增加初期滲水系數(shù)，使后期形成的混合料空隙被完全填滿。基于此，在施工中要注意黏結(jié)層自身的黏結(jié)性能以及密水性能，避免水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。

第三，超薄磨耗層有良好抗滑性能，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，采取該措施完成養(yǎng)護(hù)1 年后，構(gòu)造深度依然可以達(dá)到0.8mm 以上，且衰減速度很慢，同時(shí)橫向力系數(shù)也能達(dá)到50。

第四，該養(yǎng)護(hù)措施主要功能包括：對(duì)路面上的微小裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，解決松散與老化的問(wèn)題，減少行車噪聲，卻無(wú)法改善路面結(jié)構(gòu)，成本較高，對(duì)黏結(jié)層提出了很高要求。

2.4 薄層罩面

薄層罩面是指厚度在2～4cm 范圍內(nèi)的瀝青混凝土，與微表處相比，薄層罩面能解決管理上的問(wèn)題，而且施工對(duì)天氣的要求相對(duì)較低，還能解決路面平整度的問(wèn)題。薄層罩面可分成表面磨耗層與黏結(jié)防水層，其中，前者可形成安全舒適且有良好耐久性的路面，后者能與原路面良好結(jié)合，避免雨水不斷下滲，有效改善反射裂縫。同時(shí)，薄層罩面施工對(duì)待養(yǎng)護(hù)路面在高溫條件下的抗變形產(chǎn)生能力提出了很高要求，無(wú)法對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及高溫條件下的抗變形發(fā)生能力予以改善，也無(wú)法避免原路面產(chǎn)生反射裂縫。綜合考慮施工成本、工藝方法與養(yǎng)護(hù)效果，一般以AC-13C 與SMA-13 兩種材料較為常用。在薄層罩面施工開始前，應(yīng)先對(duì)原路面上的既有病害進(jìn)行處理，并在攤鋪混合料之前均勻噴灑一層熱瀝青，將其作為黏層。

第一，對(duì)于AC-13C 混合料，其養(yǎng)護(hù)效益比UTAC-10 混合料略低，主要取決于混合料級(jí)配。

第二，采用AC-13C 混合料能良好滿足密水方面的要求，卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全密水。

第三，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，采用AC-13C 混合料完成處理后，1 年后路面構(gòu)造深度為0.62mm，衰減趨勢(shì)明顯增強(qiáng)，實(shí)測(cè)結(jié)果比UTAC-10 混合料小，且SFC指數(shù)保持均勻和穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)1 年的時(shí)間依然能保持在55 以上。

第四，厚度較大的AC-13C 薄層罩面能有效改善路面平整度，但無(wú)法修補(bǔ)裂縫與坑槽。

以上各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)措施的單位成本、平均使用壽命與最優(yōu)實(shí)施時(shí)間如表3 所示。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是國(guó)省干線公路養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵，通過(guò)對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的適用性與應(yīng)用進(jìn)行初步分析與總結(jié)，提出具體應(yīng)用方法和要點(diǎn)所在，旨在為實(shí)際國(guó)省干線公路養(yǎng)護(hù)工作提供技術(shù)參考，使預(yù)防性養(yǎng)護(hù)達(dá)到預(yù)期效果。在今后預(yù)防性養(yǎng)護(hù)發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)研究并開發(fā)相關(guān)機(jī)械設(shè)備，以提高技術(shù)應(yīng)用水平，適應(yīng)更多的養(yǎng)護(hù)需求。