高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)問題探討
2012-01-09 來源：建設(shè)工程教育網(wǎng)
一、路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)
（一）路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的概念
1．所謂路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，即通過定期路況調(diào)查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面輕微破損與病害跡象，分析研究其產(chǎn)生原因，對癥采取保護(hù)性養(yǎng)護(hù)措施，防止微小病害進(jìn)一步擴(kuò)大，以減緩路面使用性能惡化速度，使路面始終處于良好的服務(wù)狀態(tài)。高速公路實(shí)施路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，能及時(shí)修復(fù)路面微小病害，防止水分侵入破壞路基，使路面整體結(jié)構(gòu)始終得到保護(hù)，不致產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷，從而減少銑刨、翻修次數(shù)，大大節(jié)省大修費(fèi)用，并延長路面使用壽命，保持路面良好的服務(wù)狀態(tài)，所以研究開發(fā)高速公路路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，實(shí)施路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是我國高速公路發(fā)展的迫切需要。
2．預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是那些帶有保護(hù)路面和以減緩路面使用性能惡化速率為目的的重要技術(shù)措施，它可以延緩由于交通和環(huán)境荷載作用而引起的路面使用質(zhì)量的下降，并延長使用周期。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)分為初期保養(yǎng)、日常保養(yǎng)和預(yù)防性季節(jié)保養(yǎng)。
3．《瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》明確規(guī)定，對瀝青路面必須進(jìn)行預(yù)防性、經(jīng)常性和周期性養(yǎng)護(hù)，這是針對瀝青路面的工程特點(diǎn)而提出的。瀝青路面一般在開放交通后不久，就會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞，主要是路面使用性能上。如果這些輕微的初始損壞得不到及時(shí)有效的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和維修，就可能加劇荷載、水、溫度等對路面的不利影響，導(dǎo)致路面損壞迅速擴(kuò)展，路面狀況惡化加劇，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的破壞，極大縮短路面壽命，更增加了后期維修費(fèi)用。因此，必須進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，以控制損壞的進(jìn)一步發(fā)展，維持路面服務(wù)性能，延長路面壽命。
（二）意義
1．預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是針對道路尚未出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞，一般是在道路投入5～7年后進(jìn)行，其養(yǎng)護(hù)的目的是改善和恢復(fù)路面表面功能，防止病害的進(jìn)一步惡化。國外的經(jīng)驗(yàn)表明，采取有效的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施不但可以提高道路的使用品質(zhì)，而且還具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，大大延長道路使用年限，可節(jié)約養(yǎng)護(hù)資金多達(dá)50％以上。
2．高速公路養(yǎng)護(hù)的目的是經(jīng)常保持路況完好，維護(hù)高速公路的正常使用功能，消除使用中出現(xiàn)的病害、隱患，延長其使用壽命。如果公路缺養(yǎng)、失養(yǎng)，路況必然很快下降，道路通行就必然受阻。因此，必須高度重視養(yǎng)護(hù)工作。而在整個(gè)養(yǎng)護(hù)工作中，路面養(yǎng)護(hù)是高速公路養(yǎng)護(hù)工作的中心環(huán)節(jié)，路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量是公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量考核的首要對象，這是因?yàn)槁访媸侵苯映惺苄熊嚭奢d和自然因素作用的結(jié)構(gòu)層，關(guān)系著行車是否安全、快速、經(jīng)濟(jì)和舒適。
目前我國已經(jīng)建成的高速公路75%左右是半剛性基層高級瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)，在廣東省這一比例更高達(dá)95%，這些高速公路建成后，受交通量迅速增長、車輛大型化、超載嚴(yán)重、行駛渠道化及水損壞等影響，路面發(fā)生了不同程度的早期損壞，導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)任務(wù)艱巨。
3．另外，隨著高速公路里程的增加和使用時(shí)間的延長必然會(huì)帶來路面不斷的損壞，養(yǎng)護(hù)工程量將越來越大?？梢灶A(yù)計(jì)今后一個(gè)時(shí)期，我國高速公路將由建設(shè)為主，轉(zhuǎn)為建設(shè)與養(yǎng)護(hù)并舉，并逐步以養(yǎng)護(hù)為主。
《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》明確提出：公路養(yǎng)護(hù)工作必須貫徹“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的方針，而現(xiàn)實(shí)是高速公路養(yǎng)護(hù)管理不足，對病害處理不及時(shí)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理不到位；加上交通量增長迅速、早期施工缺陷、溫度變化、水的影響等，造成多數(shù)高速公路未到設(shè)計(jì)年限，路面已嚴(yán)重破壞。大修提前高速公路實(shí)施路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，能及時(shí)修復(fù)路面微小病害，不致產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷，從而減少銑刨、翻修次數(shù)，節(jié)省大修費(fèi)用，并延長路面使用壽命，保持路面良好的服務(wù)狀態(tài)。所以研究開發(fā)高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)與管理模式，實(shí)施路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理是我國高速公路發(fā)展的迫切需要。
二、高速路公路瀝青路面破壞原因
（一）功能性破壞
1．局部裂縫一般是在路面使用3-5年后發(fā)生的，其表現(xiàn)多是細(xì)線狀裂縫。引起局部裂縫的原因可歸納為基層和路基的壓實(shí)度不均勻、施工質(zhì)量控制不嚴(yán)格及局部材料質(zhì)量等問題。
2．車轍是在道路橫斷面上由于車輛輪胎重復(fù)行使久而久之產(chǎn)生的一種路面沉陷現(xiàn)象，表現(xiàn)為沿行車帶出現(xiàn)橫向高差，主要是由于瀝青混合料級配設(shè)計(jì)不合理，穩(wěn)定性差或由于基層及面層施工時(shí)壓實(shí)度不足，使輪跡帶處的面層和基層材料在行車荷載反復(fù)作用下出現(xiàn)固結(jié)變形和側(cè)向剪切位移引起。另外，重載和超載車輛過多也是產(chǎn)生車轍的重要原因。
3．橋頭跳車現(xiàn)象發(fā)生在橋和涵洞等構(gòu)造物與路面交接的部位，是由于材料壓實(shí)不均勻而產(chǎn)生的與構(gòu)造物間的高差所致。
4．波浪的主要原因是路面組成材料設(shè)計(jì)不合理或施工質(zhì)量差，導(dǎo)致路面材料不足以抵抗車輪水平力的作用；在縱坡段，由于高溫的原因也會(huì)出現(xiàn)這種病害。
5．沉陷主要是由路基壓實(shí)度不足引起的，特別是在一些高填方和壓實(shí)困難的半填半挖路段以及構(gòu)造物兩端出現(xiàn)。
6．松散和剝落松散主要出現(xiàn)在水損壞嚴(yán)重的路段上；如果瀝青混合料中使用了中性或酸性石料，會(huì)造成集料與瀝青之間的粘附性不足，在行車荷載的作用下，集料從路面剝落，使路面形成麻面，進(jìn)而可能發(fā)展成為坑槽、松散等病害；施工時(shí)混合料離析也是產(chǎn)生剝落的原因之一。
7．坑槽是龜裂和松散等其他損壞進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果。
（二）水破壞
水損害是我國高速公路瀝青路面最嚴(yán)重的早期損壞原因之一。其破壞特征是：瀝青表層泛油并伴有嚴(yán)重的推移變形和車轍變形，瀝青中、下面層潮濕，并出現(xiàn)油-石分離、松散，多發(fā)生在重車交通量較大的行車道上。另據(jù)報(bào)道，我國從南方到北方，都出現(xiàn)過由于水損害引起的高速公路大面積早期破壞。出現(xiàn)的時(shí)間，有的竣工通車后不足一年或兩年，時(shí)間短的只有幾個(gè)月。直接和間接經(jīng)濟(jì)損失巨大，同時(shí)也造成了不良的社會(huì)影響。水破壞的數(shù)量和速度與公路沿線的降雨量大小有密切關(guān)系。在其他條件都相同的情況下，在我國南方多雨潮濕地區(qū)，瀝青路面的水破壞要比半干旱地區(qū)（特別是干旱地區(qū)）瀝青路面的水破壞在數(shù)量上多得多，在速度上快得多。
在較干旱地區(qū)和降水量不大的情況下，特別是瀝青混凝土雖透水但透水性不大的情況下，這種沖刷、唧漿、坑洞可能是一個(gè)緩慢的過程。但在瀝青混凝土的不均勻性和透水性均較大和基層質(zhì)量又不好的情況下，即使在較干旱地區(qū)，一次降水也可能使半剛性路面產(chǎn)生唧漿和坑洞。
網(wǎng)裂、形變發(fā)展成坑洞的速度也與上述諸多因素有關(guān)。網(wǎng)裂、形變可能在隨后的一、二個(gè)雨季中發(fā)展成坑洞，也可能過更長的時(shí)間才發(fā)展成坑洞。在南方多雨潮濕地區(qū)，瀝青路面的這種唧漿、網(wǎng)裂、形變、坑洞和唧漿、坑洞的早期破壞現(xiàn)象更為嚴(yán)重。
三、高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)
瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)有：稀漿封層、瀝再生、石屑封層、微表封層和熱薄層罩面（包括開級配、密級配和間斷級配）等。
（一）稀漿封層
1．稀漿封層技術(shù)最初產(chǎn)生于德國，20世紀(jì)80年代后期引入我國。它是指由一定級配的骨料、乳化劑、瀝青、水和添加劑按一定配合比拌和成的稀漿混合料，及時(shí)、均勻地?cái)備佋诼访嫔系谋?。?jīng)過十多年的實(shí)踐證明，稀漿封層是一種較理想的筑、養(yǎng)路施工方法。它能夠快速維修養(yǎng)護(hù)新、舊路面，治愈瀝青路面早期出現(xiàn)的磨損、老化、裂縫、松散、坑槽等病害，提高路面的防水、抗滑、耐磨等功能，同時(shí)稀漿封層使用的瀝青材料較少，施工工藝簡單，且造價(jià)較熱瀝青低。
2．稀漿封層通常按封層的厚度分為Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型，相應(yīng)的稱為細(xì)封層、中封層、粗封層。細(xì)封層宜用于填封裂縫、填充空隙；中封層宜用于預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)，以修補(bǔ)瀝青面層的松散、開裂和老化，改善路面的抗滑能力，并可用于瀝青路面或水泥混凝土路面的磨耗層或者穩(wěn)定類基層的封層；粗封層可用于多層式封層的底層，并可用于面層，提高重交通量道路抗滑能力。
3．進(jìn)行稀漿封層的配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)道路及路面情況，明確采用稀漿封層的類型及預(yù)期達(dá)到的效果，并根據(jù)封層的結(jié)構(gòu)與耐磨性確定集料品種及質(zhì)量、規(guī)格及級配，選擇適宜的改性劑、乳化劑、外加劑，并根據(jù)現(xiàn)場情況確定適宜的填料種類及用量。確定配合比應(yīng)首先在室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，定出初步配合比，并以此作為施工機(jī)械計(jì)量控制的依據(jù)，但是現(xiàn)場的氣溫、材料、濕度等多種因素與室內(nèi)試驗(yàn)條件不同，所以必須因時(shí)制宜，因地制宜，制定相應(yīng)的調(diào)整措施，確定最終配合比。
（二）微表處
微表處是一種專門為高速公路、城市干線、機(jī)場道面等高等級路面表層設(shè)計(jì)的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，它由聚合物改性乳化瀝青、100%軋碎集料、礦物填料、水和必要的添加劑組成。要使用專用的攤鋪設(shè)備，一次性完成攤鋪，并可根據(jù)路面損壞程度進(jìn)行一層或多層攤鋪。當(dāng)路面出現(xiàn)開裂、磨光、車轍、松散、老化等病害時(shí)，采用微表處能迅速提高路面平整、耐磨、防滑、防水等性能，使路面達(dá)到良好的狀態(tài)。
微表處技術(shù)在國外主要用于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，而國內(nèi)的微表處施工更多地被用于修補(bǔ)性路面養(yǎng)護(hù)中。修補(bǔ)性養(yǎng)護(hù)是公路出現(xiàn)病害后進(jìn)行修補(bǔ)養(yǎng)護(hù)，這種養(yǎng)護(hù)方式常因?yàn)椴『β访媪阈欠稚ⅰ⒕€長、面廣，造成施工繁瑣、功效低、成本高。因此，在公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)發(fā)展中，先進(jìn)的國家普遍采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，即根據(jù)路面中結(jié)合料瀝青性能的變化的規(guī)律，經(jīng)過一定年限行車后，在其將要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)病害（或嚴(yán)重病害）之前，便進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，做到防患于未然，從而使瀝青路面經(jīng)常保持良好的服務(wù)狀態(tài)。據(jù)報(bào)導(dǎo)，采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，不僅在直接工程費(fèi)用上可節(jié)省50%以上，而且它帶來的社會(huì)效益將成倍增長。微表處養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用主要有如下幾個(gè)方面：
1．作封水處理，處治路面水損害。水損害是高速公路路基路面破壞的主要因素，據(jù)有關(guān)部門調(diào)查顯示，使用1年以上的高速公路，都不同程度地存在水破壞現(xiàn)象。主要是由于高速公路鋪筑的不均勻性，路面總存在一些空隙率較大和自由水容易滲透的位置，再加上行車作用，從而出現(xiàn)一些隨機(jī)分布的小坑洞等水破壞。采用微表處技術(shù)作防滲水處治后，可延緩和阻止病害的繼續(xù)發(fā)展，防止路面病害進(jìn)一步惡化，避免造成結(jié)構(gòu)性破壞，維持路面的使用，推遲大修日期，有效延長路面使用壽命。
2．當(dāng)出現(xiàn)了表面功能衰減、輕微車轍和不平整時(shí)，恢復(fù)路面服務(wù)功能。無論是在高速公路、城市道路上或在交通量大的交叉路口，微表處理技術(shù)都能以其特有的方式在一次攤鋪中解決提高道路的抗滑能力、提高路面性能或封填網(wǎng)狀裂紋等問題。微表處技術(shù)，可以在路面上形成比較密實(shí)、堅(jiān)固的路面磨耗層，治療路面早期病害，延長路面使用壽命，節(jié)約瀝青材料和資金，提高養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。而且這項(xiàng)技術(shù)不同于以往的熱瀝青攤鋪，路面能夠在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到正常使用功能，適用于城市一般道路、城市快速路和高速公路路面磨損后的修復(fù)。
3．用于橋面防水層、隧道內(nèi)水泥路面罩面以及半剛性基層與瀝青層的聯(lián)結(jié)層等。
（三）瀝再生
在瀝青路面的養(yǎng)護(hù)中，多年來對路面病害多是采取挖棄舊面層重做新面層，在公路改造中多是采取挖棄或填埋。對挖取的廢棄物沿線堆棄路邊，既破壞環(huán)境又侵占糧田，尤其是高等級公路油路面層較厚，常需征用土地堆棄廢料。破壞環(huán)境，侵占糧田，資源浪費(fèi)，增大成本等矛盾更顯突出。我們通過實(shí)際應(yīng)用，深深體會(huì)到廢舊瀝青路面材料再生利用技術(shù)十分值得推廣。
瀝青路面在使用過程中，經(jīng)受著行車和各種自然因素的作用，逐漸脆硬老化，其實(shí)是舊路面材料中的瀝青結(jié)合料發(fā)生了老化。主要表現(xiàn)為針入度減小、軟化點(diǎn)有所上升、延度降低。瀝青材料不是單體，主要是由油分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等組成。在生產(chǎn)作業(yè)和使用一段時(shí)間后，瀝青的化學(xué)組分及性質(zhì)也隨之改變，以致使瀝青變硬，降低粘性而產(chǎn)生龜裂，松散病壞（除路基和路面基層質(zhì)量問題外）。通過摻入適量的再生劑在混合料中，經(jīng)過加熱拌合產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，使舊瀝青恢復(fù)路用性能（必要時(shí)增加少量新瀝青），達(dá)到路用技術(shù)要求后實(shí)現(xiàn)再生利用目的。
四、霧封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)
霧封層作為高速公路早期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)最有效的方法，在2004年年度《第二屆全國公路科技創(chuàng)新高層論壇》上，把它作為養(yǎng)護(hù)新技術(shù)，在全國推廣。
1．當(dāng)瀝青路面正常使用幾年后，路面開始出現(xiàn)輕微疲勞龜裂、損失細(xì)骨料的現(xiàn)象，并且其滲水性大大提高，路面水會(huì)經(jīng)過裂縫或細(xì)骨料損傷處（露骨處）進(jìn)入到瀝青混合料中，這進(jìn)一步加速了路面的損壞。在這時(shí)期，路面處于基本完好時(shí)期，如果在這一時(shí)期不進(jìn)行及時(shí)處理，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)裂、龜裂、坑洞等路面破壞。如何對以上的這些缺陷進(jìn)行處理，方法很多，如微表處、薄罩面等，都各有優(yōu)缺點(diǎn)，但總結(jié)起來，在這一階段，最有效的方法是“霧封層技術(shù)”即“FOG SEAL”，且它的費(fèi)用非常低廉。
2．經(jīng)霧封層后，由于所用材料流動(dòng)性比較大，可滲入到骨料縫中去，可流入到裂縫中去，對路面“輸血”，從而恢復(fù)路表瀝青粘附力，填補(bǔ)微小裂縫和空隙，防止路表水下滲，將路面性能維持2~3年時(shí)間，推遲造價(jià)更高的養(yǎng)護(hù)工程，提高了道路的經(jīng)濟(jì)效益。霧封層一般用于輕度到中度細(xì)料損失或松散的道路，對于開級配混合料出現(xiàn)松散時(shí)，霧封層可有效解決。無論低交通量道路還是高交通量道路均可使用霧封層。
3．道路經(jīng)霧封層后：可更新和保護(hù)舊氧化瀝青路面；填補(bǔ)小型裂縫和表面空隙；使低溫下的路面免受損害；加深瀝青路面的顏色；加大瀝青路面與標(biāo)線的對比度；防止開級配路面的松散。
路面霧封層技術(shù)處理路面滲水。瀝青路面的絕大多數(shù)病害都是由于水的原因造成的，有效地預(yù)防路面進(jìn)水是非常必需的，而路面霧封層技術(shù)是一種很直接、有效和經(jīng)濟(jì)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。簡單地說就是利用專用霧封層灑布車在瀝青面層上噴灑一層薄薄的、高滲透性改性乳化瀝青，以形成一層嚴(yán)密的防水層將路面封閉，起到隔水防滲、保護(hù)路面功能的原理，最大限度的減少路面的水破壞，加大路面骨料間的粘結(jié)力，由此延長其使用壽命，從而節(jié)約養(yǎng)護(hù)資金。
五、結(jié)語
預(yù)防性養(yǎng)護(hù)在國內(nèi)發(fā)展起步晚，尚未得到充分發(fā)展，“重建設(shè)、輕養(yǎng)護(hù)”的思想觀念根深蒂固，因此向公路管理者及其他相關(guān)人員貫徹預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念成為道路養(yǎng)護(hù)工作者的首要任務(wù)之一。對于不同的路面，其破壞類型及原因各不相同，而各種養(yǎng)護(hù)措施的機(jī)理、工藝、應(yīng)用范圍及其所達(dá)到的效果各不相同，例如霧封層主要封堵細(xì)小裂縫及表面孔洞，也可改善路面的松散、輕微干裂，但會(huì)引起抗滑性能的下降；微表處可增加路面平整度、進(jìn)行車轍填充、恢復(fù)路面抗滑能力，等等。因此，選擇合適的處置措施至關(guān)重要，否則，既浪費(fèi)了資金，又達(dá)不到預(yù)期的效果，甚至?xí)鹌渌麊栴}的產(chǎn)生。
