瀝青道路預防性管養技術研究
——以鄆鄄高速公路項目為例

王允川

（成武縣公路事業發展中心，山東 成武縣 274200）

1 引言

隨著通車里程和使用年限的不斷增加，我國公路交通事業開始由快速建設階段向養護管理階段過渡[1]。高速公路是道路系統的關鍵組成部分，其瀝青路面的質量將直接關系到整個路網的運輸效率。高速公路往往承擔著較大的運輸壓力，投入使用后在諸多內外因素的作用下，路面將不可避免地出現質量問題。加強對瀝青路面的維護和管理，有利于提高人們的交通出行舒適度，推動交通運輸業的發展，同時也對延長公路的使用壽命、保障交通安全、提高道路通行效率具有重要的意義。研究將以鄆鄄高速公路項目為例，基于對瀝青道路的質量衰減規律分析，提出可操作的預防性管養方案，為鄆鄄高速公路的路面提供長期的預防性管養措施。

2 瀝青道路的常見問題

鄆城至鄄城高速公路東連兗鄆高速、與濟廣高速交叉，西接擬建魯豫省際黃河大橋，與河南高速公路聯網，是菏澤市北部地區與河南省之間東西向重要通道。瀝青路面是鄆鄄高速公路的行車部分，由于外部環境所引起的破壞影響和車輛行駛所產生的巨大壓力，其路面韌性和平整度會有所變化，直接影響行車舒適性和交通安全。隨著公路使用時間的增加，瀝青路面會出現開裂、油化、沉降等各種各樣的問題，這些問題的產生受到內在和外在兩個方面的影響[2]。

內在原因主要是在路面施工時，施工技術原因導致的瀝青路面本身質量不高而引發后續的路面質量問題。比如，在配置瀝青混合料時用料比例不合理，或在攪拌時攪拌不均以及攤鋪和碾壓時施工不到位，這些因素可能使公路投入使用后期加速出現路面裂縫、沉降等現象。外部原因則是公路受到周邊自然環境因素的影響而開裂，風吹雨淋以及低溫、高溫等極端氣候條件也會影響瀝青路面的平整度。同時，在國家經濟建設中，高速公路承載著極大的交通量，其車流量大、重載車輛多，路面承載壓力大，可能導致路面產生坑槽和車轍，嚴重損害路面平整度。

3 瀝青路面的預防性管養技術

3.1 瀝青路路面質量評價指標體系

開裂、油化、坑槽等損傷是路面質量惡化的標志，嚴重影響了行車的舒適度和安全性，并提高了路面的維護成本。但對路面進行修整之前，需要對路面的整體質量進行評估以安排合適的維修方案。在評價瀝青路面使用性能時，瀝青路面的狀態數據是最基本的數據，它可以真實地反映每一條道路的基本情況以及其性能的變化趨勢。由于高速公路的使用性能有多個指標，需要從多個方面對其進行單獨的評價，才能更好地體現出其路面質量。根據JTG F80/1—2017《公路工程質量檢驗評定標準第一冊土建工程》和JTG 2182—2020《公路工程質量檢驗評定標準第二冊機電工程》并考慮以往的經驗，研究制定了如表1 所示的路面質量評價指標體系，并使用層次分析法和專家法確定了各指標的權重系數。

表1 瀝青路路面質量評價指標體系

3.2 路面質量預測

確定路面質量評價指標體系后，將對路面質量進行預測，以在路面質量大幅衰減之前制訂預防性管養方案。路面質量衰變預測指的是在對路段的路況基本信息和影響因素有充分了解的情況下，利用預測模型對路面質量的未來變化趨勢展開分析和預測。

基于灰色理論的預測模型需要的檢測數據較少且容易實現，因此，研究選取灰色模型進行預測分析。以2022 年1 月~2023 年6 月鄆鄄高速公路已完工路段的歷史檢測數據作為模型的輸入數據，對其路面質量指標數值預測。預測的結果如圖1 所示，灰色模型的預測結果較為準確，除了2022 年4 月~11 月預測結果與實測結果均存在0.2 的誤差，其他時間的預測結果均與實測結果一致。可見模型具有較高的預測精度，可以投入使用，通過預測未來路面質量分數為預防性管養方案的確定提供數據支持。

圖1 模型預測結果

3.3 基于質量預測的預防性管養方案確定

在我國，高速公路的預防性管養技術剛剛起步，業界仍沿用著過去的養護方法，對預防性管養技術的理解尚處于初步了解階段，因此，一些早期工程缺乏預防性管養措施，導致路面或者其結構存在嚴重問題，后期養護收效甚微。預防性管養技術可以在路面病害發生之前及早采取措施以維持路面質量，延長路面的使用壽命，減少維修費用。預防性管養技術的核心思想是在最好的養護時機以最小的費用，采取最有效的養護措施達到最佳的養護效果。預防性維護的實施時機與管養工作的經濟效益及效率有著直接的聯系。

根據瀝青路面質量預測和將出現的問題，建立預防性養護計劃并將其付諸實施是非常有必要的。養護計劃的流程如圖2 所示。第一步是收集和分析歷史數據，然后建立預測模型對路面質量進行預測，生成預測報告。若報告顯示路面質量滿足養護條件，需要對道路進行修整或重建。反之，則擬訂預防性的具體養護方案，在考慮效益和成本的條件下確定最佳養護時機，最后根據預測結果判斷問題類型確定最終的預防性養護方案。例如，在判斷路面可能出現老化問題的時候，可以采用還原劑封層技術，在老化的瀝青路面上噴灑特殊的還原劑或回填劑以更新老化的瀝青，并推遲路面的老化時間。為預防路面早期出現的磨損問題，可以利用薄層覆蓋養護技術，使用攤鋪機將改性乳化瀝青均勻地噴灑到高速公路表面，然后通過鋼輪壓路機對路面進行碾壓。為防止裂縫導致雨水滲漏，可采用霧封層養護技術，在路面噴灑乳化瀝青以形成穩定防護層，盡可能地減少雨水滲漏[3]。

圖2 養護計劃確定流程

確定最佳養護時機的方法如圖3 所示，在對地方概況、路面概況和路面質量預測模型的分析結果相結合，計算不同方案的養護費用。并考慮養護所需時間、模型預測結果和最低養護水平得出不同方案在不同時間內的效益面積。通過比較養護費用和綜合效益的比值確定最佳的養護時間。并根據不同的養護計劃進行了成本-收益比較分析，得出成本-收益比較高的計劃是最優的計劃。然后，根據該模型，求出每一種預防養護方法的等額成本年數，并選取最少的一種方法為最佳預防養護方法。

圖3 最佳養護時間確定方法

3.4 管養措施

確定預防性養護計劃后，需要根據鄆鄄高速公路的項目概況，對現有的管養體系進行革新建設，制定相應的管養措施以配合預防性的道路養護計劃。

首先，是要完善現有的管理養護體系，高速公路的維護與管理是一項復雜而又龐大的工作系統，維護與管理的難度大。為了提高路面的整體質量，必須以國家交通部門的有關法規為依據，建立一種具有較高可行性、與道路交通發展狀況相適應的管理制度，并在有關的準則和規范的約束下展開養護工作。在管理部門中，要對管理人員和崗位進行合理的劃分與安排，確保瀝青路面的維護管理工作能夠高效率地進行。

其次，需要提升路面質量檢測的數字化水平。隨著計算機網絡技術的快速發展與廣泛應用，道路交通管理系統的網絡信息化水平也在不斷提高。為確保高速公路系統的正常運行，必須提高公路監測水平，使其向智能化、自動化方向發展。相應地，也必須提升瀝青路面質量檢測的信息化水平，利用衛星定位、建筑信息模型技術以及網絡信息技術等，對瀝青路面的狀態展開詳細的監控和管理。

再次，還需加強對管養部門人員的職業道德和技術培訓。管養部門人員的職業道德和技術對管養工作的質量有直接影響，特別是在目前我國公路交通系統快速發展的情況下，公路工程項目的數量以及規模都出現了前所未有的增長，但是專業的養護人員人手匱乏，部分工作人員的專業技術水平較低，缺乏相應的職業道德素養。為此，要加大人員的專業技術培訓力度，延長培訓時間，提高他們的工作責任心，將養護管理工作的每一個環節都做好。

最后，要推進養護設備的更新換代。隨著瀝青路面養護工作的展開，對機械設備的需求在不斷增加，特別是在極端惡劣的環境下，開展瀝青路面養護工作，對機械化和自動化程度較高的機械設備需求更大。為了確保公路交通體系的正常運行，就必須加大對機械設備的采購投資，加大對養護機械設備和技術的研發，加速各種型號與種類的機械設備的更新，從而使路面管養達到更高的自動化、智能化水平。

4 結語

為延長瀝青道路的使用壽命，及早進行路面維護，本文提出了基于路面質量水平預測模型的預防性管養技術。實驗結果表明，路面質量水平預測模型的預測誤差為0.2，預測精度較高。基于路面質量預測，提出了完善現有的管理養護體系、加強路面質量檢測的數字化水平、加強對管養部門人員的職業道德和技術培訓和推進養護設備的更新換代等管養措施。為實現瀝青道路的預防性管養，需要完善現有的管理養護體系，提升路面質量檢測的數字化水平，加強對管養部門人員的職業道德和技術培訓，最后要推進養護設備的更新換代，為瀝青道路的預防性養護提供了理論基礎。