寒区高速公路沥青路面预防性养护技术探讨

肖泽玉

(哈大高速公路大修工程指挥部)

1 预防性养护概述

1.1 路面预防性养护的概念

所谓路面预防性养护,即通过定期路况调查,及时发现路面轻微破损与病害迹象,分析研究其产生原因,防止微小病害进一步扩大,使路面始终处于良好的服务状态,是带有保护路面和以减缓路面使用性能恶化速率为目的的技术措施。它可以延缓由于交通和环境荷载作用而引起的路面使用质量的下降,并延长使用周期。

1.2 预防性养护的意义

高速公路实施路面预防性养护,能及时修复路面微小病害,防止水分侵入路基,使路面整体结构始终得到保护,不致产生严重损伤,从而减少铣刨、翻修次数,大大节省大修费用,并延长路面使用寿命,保持路面良好的服务状态。

预防性养护是针对公路路面尚未出现严重的破坏,为了改善和恢复路面表面功能,防止病害的进一步恶化而进行的养护工作,是高速公路路面养护的重点。预防性养护的意义主要体现在以下几个方面:(1)保持路面良好的使用性能; (2)延长路面的使用寿命;(3)减少路面的寿命周期成本; (4)节约养护维修资金;(5)优化路网条件,平衡资金需求。

国外经验表明,采取有效的预防性养护措施不但可以提高道路的使用品质,而且还具有良好的经济效益,大大延长道路使用年限。根据估算,在路面整个生命周期内进行 3～4次预防性养护可以延长使用寿命 10～15年,节约养护费用45%～50%。

《沥青路面养护技术规范》明确规定“对沥青路面必须进行预防性、经常性和周期性养护”,这是针对沥青路面的工程特点而提出的。沥青路面一般在开放交通后不久,就会出现不同程度的损坏,如果这些轻微的初始损坏得不到及时有效的预防性养护和维修,就可能加剧荷载、水、温度等对路面的不利影响,导致路面损坏加速,路面状况恶化加剧,严重时将导致路面结构的破坏,极大缩短路面使用寿命,更增加了后期维修费用。因此,必须进行预防性养护,以控制损坏的进一步发展,维持路面服务性能,延长路面寿命。

《公路养护技术规范》明确提出:公路养护工作必须贯彻“预防为主,防治结合”的方针,高速公路实施路面预防性养护,能及时修复路面微小病害,不致产生严重损伤,从而减少铣刨、翻修次数,节省大修费用,并延长路面使用寿命,保持路面良好的服务状态。

1.3 国内外开发应用情况

预防为主的路面养护概念早在 20世纪80年代就为国内公路养护工作者所认识,一些预养护措施也得到了一定的应用,如裂缝修补、稀浆封层、薄加铺层等。预防性养护在欧美等发达国家已经深入人心,是一种最为经济有效的养护策略。美国从 20世纪70年代起就开始使用预养护措施,迄今为止总共有超过20种的预养护措施在使用。从20世纪80年代末开始提出路面预养护计划,并对路面的预养护技术展开了系统研究,总体来说,世界上很多国家都已经全面启动了路面预养护计划和路面保养技术的研究,并广泛推广应用。

国内的预养护理念和预养护措施研究状况与国外相比有很大差距,交通部和地方相关部门对预养护措施的应用技术有了些初步的研究,但尚缺乏对路面预养护技术的系统研究,包括不同预养护措施的使用条件、预养护效果跟踪评价等。

随着高速公路沥青路面服务年限的增加,大中修高峰正在步步临近,如何保养路面,维护路面的使用性能,延长路面的使用寿命已经成为迫切需要解决的课题。南方发达省份对于预防性养护技术开发应用比较早,而北方寒冷地区目前还主要以建设为主,预防性养护技术还未被重视起来,一些相关技术也处于探索阶段。寒区很多高速公路沥青路面通车不久便出现早期病害,由于预防性养护不及时,以致于出现了病害加速恶化,严重影响路面使用功能的情况。

2 高速公路沥青路面预防性养护技术介绍

针对路面出现的不同型式的早期破坏,采取不同的预防性养护型式。

2.1 灌缝修补

由于路面结构采用半刚性基层沥青路面结构,因而路面出现了不同程度的反射裂缝,为了防止雨水冲刷及在荷载作用下裂缝扩展,应及时对裂缝进行灌缝。目前,国内常用的裂缝修补方法有普通沥青灌缝、SBR改性乳化沥青灌缝、路面裂缝密封胶修补裂缝和压浆法修补裂缝。

2.2 坑槽修补

针对路面出现的局部破坏如坑槽、松散等,常采用修补方法为就地热补法和冷补法。采用就地热补的方法,将破坏区域的旧沥青混合料全部清除,然后再用新沥青混合料填补,这种修补方法可以保证修补质量,但大量的旧沥青混合料被废弃,造成了资源的极大浪费和环境污染。为了避免资源的浪费,国内不同省份进行了冷补材料的开发和应用。

2.3 路表封层

(1)雾封层。

雾封层的作用是封闭路面,阻止路面开裂松散,延缓路面老化。雾封层仅仅是在路表面喷洒不含集料稀释的乳化沥青。

适用条件:①纵横向裂缝,块状裂缝;②表面松散、风化;③老化的沥青路面;④水侵入结构:没有改善路面结构仅仅是防止水分进入路面结构内部。

(2)沥青表处。

沥青表处通过喷洒聚合物改性沥青填充空隙和裂缝,先喷洒细集料或沙子;再喷洒聚合物改性沥青;最后使用胶轮压路机碾压。

适用条件:①纵横向裂缝,块状裂缝;②表面松散、风化(施工时应清除表面松散料);③水侵入结构:没有改善路面结构,但是能暂时封住低等的裂缝。

(3)碎石封层。

碎石封层在路面喷洒乳化沥青后,洒布碎石石屑,用压路机将骨料嵌挤进原路面 50%～70%,效果与集料级配、最大粒径相关,可进行罩面及提高抗滑性能。双层可以获得很好的路用性能。

适用条件:①纵横向裂缝,块状裂缝;②表面松散、风化;③老化的沥青路面;④水损坏;⑤轻度不平整;⑥轻度唧浆;⑦抗滑能力降低。

(4)薄层热拌沥青混合料。

薄层热拌沥青混合料铺设厚度 19～38mm的沥青混合料,密级配、开级配、SMA均可。薄层沥青虽作为功能层考虑,但仍然部分承担了车轮荷载的应力分布。

适用条件:①纵横向裂缝,块状裂缝;②表面松散、风化(施工时应清除表面松散料);③路面不平整;④轻度唧浆;⑤抗滑能力降低;⑥抗车辙。

(5)超薄磨耗层。

超薄磨耗层是将间断级配沥青混合料与乳化沥青相结合的一项技术,可以有效填补裂缝,提高摩阻力,是一种新型的处理办法,铺设厚度通常在10～20mm之间。

适用条件:①纵横向裂缝,块状裂缝;②表面松散、风化;③路面不平整;④轻度唧浆;⑤抗滑能力降低。

(6)稀浆封层。

稀浆封层通过将一定级配的集料(细砂和矿粉构成)和乳化沥青构成的混合物,通过专用喷洒器喷洒在整个路面表面。对处理低等级的裂缝、路表防水、提高在 64km/h车速下的汽车抗滑能力有效,厚度通常小于 10mm。

适用条件:①纵横向裂缝,块状裂缝;②表面松散、风化;③老化的沥青路面;④抗滑能力降低;⑤填补车辙带(车辙不严重)。

(7)微表处。

微表处使用聚合物改性乳化沥青、细集料、矿粉、水与稀浆封层采用一样的添加剂。主要目的是阻止松散、路面老化、同时提高路面的抗滑性能。可以提高路面平整度,填补15mm以内的车辙。

适用条件:①纵横向裂缝,块状裂缝;②表面松散、风化;③老化的沥青路面;④轻度不平整;⑤中轻唧浆;⑥抗滑能力降低;⑦填补车辙(车辙已经稳定)。

3 结 语

预防性养护是一种主动性的养护策略,它根据路面的状况,有计划地采取预防措施来对道路进行养护,改变了过去在路面损坏后才采取措施的被动状况。

随着经济的发展,交通量的增长,寒区高速公路沥青路面大部分处于超负荷与超期服役状态,急需进行大中修或维修养护,如果管理部门提早重视预防性养护技术的开发和应用,科学调配养护资金,可以整体增长路面使用寿命,延长路面服务年限,延后寒区高速公路沥青路面大中修高峰期的到来,为管理单位节约巨额养护资金。

[1] 郭忠印,李立寒.沥青路面施工与养护技术[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2] 中华人民共和国交通部.公路沥青路面施工技术规范(JTGF40 -2004)[M].北京:人民交通出版社.

[3] 中华人民共和国交通部.公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)[M].北京:人民交通出版社.