公路沥青混凝土路面养护应采取的措施

王玉贵

（贵州省黔东南州交通建设工程公司，贵州 黔东南州 556000）

1 公路沥青混凝土路面性能评价内容与养护对策

1.1 公路沥青混凝土路面养护技术规范

我国《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ073.2-2001)以路面破损、平整度、结构强度及抗滑性作为路面使用质量性能的评价内容,但是这种评价体系并不适用于预防性养护。规范中明确指出,公路养护管理部门可根据公路等级、交通量、分项路况等评价结果,结合养护资金情况,采取维修养护对策,但是它所提及的维修养护对策并不包括预防性养护对策。

1.2 公路养护质量检评方法

2002年交通部发布的《公路养护质量检评方法》(试行)中路面现有使用质量评价同样将路面破损、平整度、结构强度及抗滑性能作为评价内容。虽然该检评方法是针对公路的,但是它并没有详细说明养护对策的选择方法。总之,我国现行两个有关公路沥青混凝土路面养护的标准,其路面性能评价指标和养护对策不适用于预防性养护。

2 公路沥青混凝土路面早期性能评价内容

在我国的沥青混凝土路面的早期破损现象中,裂缝和车辙破坏占总破坏的80%～90%。裂缝和车辙的出现,严重影响了路面使用性能,导致路况不佳,乘车者感觉不舒适。观测资料表明,部分公路在通车2～3年后就出现了较为严重的车辙和裂缝,这虽然是多方面原因造成的,但不可否认,忽视将车辙和裂缝作为早期性能重要评价内容是导致预防性养护效果不显著的主要原因。因此,将裂缝和车辙从路面破损中单列出来,作为早期性能评价内容,有利于更好地采取预防性养护措施,使其更有针对性。

随着行车荷载和外界环境对路面的作用影响,路面结构强度会有所衰减。但是在沥青混凝土路面的使用早期,路面结构强度一般变化不大,基本处于良好的状态。换言之,通常不能通过预防性养护来解决路面结构强度不足的问题。所以预防性养护是以路面结构强度良好为前提的,不需再将路面强度作为公路沥青混凝土路面早期性能评价内容。另一方面,将裂缝和车辙从路面破损中单列出来后,剩余破损包括坑槽、松散、泛油、唧浆等,由于包括的破坏类型较多,而且这些破损一般都是局部出现的,应根据具体的破坏类型,采取相应的处置措施。

3 公路沥青混凝土路面早期性能分级

为了使预防性养护更有针对性,同时便于道路管理部门正确地选择预防性养护对策,本文对公路沥青混凝土路面早期性能评价内容进行了分级评价。

3.1 裂缝的分级

裂缝按路面分布状况可分为横向裂缝、纵向裂缝和网裂。裂缝的宽度和密度决定着对路面的危害程度。对于单条裂缝,预防性养护阶段最关心的是裂缝宽度;但对于整个路面,裂缝密度则是很重要的。

3.1.1 裂缝宽度的分级

对于预防性养护来说,裂缝的宽度指的是裂缝表面宽度。现行的《公路沥青路面养护技术规范》和《公路养护质量检评方法》(试行)中,都把裂缝宽度5mm 作为裂缝程度轻重的分界。因此,本文把裂缝宽度≤5mm 作为预防性养护的研究对象;当裂缝宽度>5mm时,应按日常养护维修相关规范进行处理。根据裂缝处渗水试验结果分析可知,渗水系数随裂缝宽度的增大而增大,裂缝宽度在1mm 以下时,基本不渗水;裂缝宽度在3mm 以下时,渗水系数变化速率缓慢;裂缝宽度>3mm 后,渗水系数变化速率增大。因此把裂缝宽度分为三个等级。

1)裂缝宽度<1mm,称为一级裂缝。

2)裂缝宽度在1～3mm,称为二级裂缝。

3)裂缝宽度在3～5mm,称为三级裂缝。

3.1.2 裂缝率的分级

本文提出的裂缝率是针对网裂的,适用于预防性养护评价。我国的现行规范还没有裂缝率与路面状况等级划分的评价标准。故本文引用日本道路养护技术规范中的PSI 模型。路面现时服务能力指数主要考虑了常见破损类型中的路面平整度、裂缝率和车辙深度。

3.2 车辙的分级

本文根据国外经验,针对我国公路沥青混凝土路面结构特点,对深度为0～25mm的车辙进行分级。《公路工程技术标准》规定:公路的路拱横坡为1.5%。在公路和其他公路大量的车辙测试结果表明,我国车辙宽度一般为800～1500mm。如果车辙宽度取值为1200mm,可近似假设车辙形状为三角形,通过几何关系,可以计算得到使车辙内不致积水的车辙深度为9mm。参考国外标准,从安全角度考虑,车辙深度应该<10mm。从行车舒适性角度考虑,车辙深度如>15mm,行车就晃动不稳定。当车辙深度>25mm时,应采取日常养护措施。根据以上分析将预防性养护阶段的RD 分为三个等级。

1)RD<10mm,称为一级车辙。

2)RD 为10～15mm,称为二级车辙。

3)RD 为15～25mm,称为三级车辙。

根据公路的设计行车速度,以100km/h 作为计算标准,将路面功率谱密度代入公式,就可以计算出相应的国际平整度指数IRI,如表1。

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《公路养护质量检评方法》(试行)中规定:在IRI>6.6时,路面处于需要养护维修的状态。根据以上分析,把预防性养护阶段路面平整度分为以下三级。

1)IRI 为0～3.42,称为一级不平整。

2)IRI 为3.42～5.42,称为二级不平整。

3)IRI 为5.42～6.6,称为三级不平整。

4 常用的预防性养护措施

就公路沥青混凝土路面而言,目前常用的预防性养护技术包括表面封层、裂缝填封和薄层罩面等类型。

4.1 填(灌)缝、封缝

填(灌)缝、封缝是采用密封材料充填路面的裂缝,防止水和杂物进入路面内部,保护基层,延缓路面损坏。填(灌)缝、封缝应用的最佳时机应在路面很少或者没有出现结构性裂缝之前进行。路面裂缝范围较小,程度较轻时应用此类措施才是经济有效的。

4.2 雾封层

它是直接将乳化沥青(无集料)喷洒在路面的一种预防性养护措施。主要作用是防水、封闭微裂缝、补充沥青粘接料、稳定松散的集料,尤其适用于老化的沥青混凝土路面、开级配沥青混凝土路面和碎石封层路面。中等程度纵横向裂缝、松散以及沥青老化、硬化严重的路面均适宜采用雾封层;有明显疲劳裂缝的路面、泛油路面、温缩裂缝比较严重的路面和抗滑性能差的路面不适宜采用雾封层。

4.3 稀浆封层

稀浆封层是一种将乳化沥青、集料、水和特殊添加剂按合理配比拌和并均匀摊铺到路面上的一种预防性养护措施,它可有效地封闭路面的轻度裂缝,防止水分渗入路面内,提高路面的抗滑性能。轻度纵横向裂缝和块裂、磨耗严重或松散、老化、缺乏摩擦系数、渗水的路面和车辙发展已稳定且车辙不严重的路面均适于采用稀浆封层;路面出现明显的疲劳裂缝或车辙较深、温度裂缝严重、炎热地区的泛油路不适宜采用稀浆封层。

4.4 微表处

微表处是将聚合物改性乳化沥青、集料、矿粉、水和添加剂按一定比例拌和后迅速摊铺到路面上的一种预防性养护措施,它可以防止路面松散、延缓路面老化、提高路面抗滑性、弥补路面微小的缺陷,它还有一个特殊的功能就是可用于车辙填补。轻度纵横向裂缝、磨耗及松散、轻度或中度泛油、轻度不平整、缺乏摩擦系数、渗水、疲劳裂缝轻微的路面以及车辙稳定的路面适于采用稀浆封层;疲劳裂缝严重、损坏严重、剩余寿命短、温缩裂缝严重的路面和炎热地区的泛油路面均不适于采用稀浆封层。

5 预防性养护对策

5.1 针对裂缝的预防性养护对策

5.1.1 针对单条裂缝的预防性养护对策

一级裂缝(宽度<1mm),渗水不严重,且裂缝宽度的发展比较缓慢,可认为此时的裂缝可以不作任何养护。二级裂缝(宽度在1～3mm),渗水比较严重,为了防止产生水损害,应采取灌缝措施。三级裂缝(宽度在3～5mm),渗水严重,为了防止路表面的水渗入路面引起与水有关的病害,应及时采取预防性养护措施。合适的措施具体有:封缝、灌缝。对于横裂和纵裂或构造物处的裂缝,缝宽<5mm的裂缝,灌注稀释沥青,或新型灌注材料(密封胶等),也可用防水防裂材料,高分子抗裂贴或压缝带处理裂缝,这可以有效地减缓或防止新反射裂缝的出现。

5.1.2 针对网裂的预防性养护对策

一级裂缝率(CR<1%)表明路面状态良好,渗水不严重,此时路面不必采取预防性养护。二级裂缝率(CR 为1%～3.145%)表明渗水较严重,此时路面应采取预防性养护措施。合适的措施为:雾封层、稀浆封层、微表处、薄层罩面、超薄磨耗层。

5.2 针对车辙的预防性养护对策

一级车辙(RD<10mm)对路面性能不会造成影响,故此时可以不采取任何养护措施。二级车辙(RD 为10～15mm)会导致积水,积水向下渗透可能引起水损害。此时采取的预防性养护措施应考虑防水要求,合适的措施有:雾封层、稀浆封层、微表处。三级车辙(RD 为15～25mm)可能引起行车晃动不稳定,影响行车的舒适性。在选取预防性养护措施时,要综合考虑防水、抗滑和提高平整度,合适的措施有:微表处、薄层罩面。

5.3 针对平整度的预防性养护对策

一级不平整(IRI 为0～3.42)使人主观感觉舒适,行车舒适性好。不需要采取预防性养护措施。二级不平整(IRI 为3.42～5.42)让人主观感受有一些不舒适,行车舒适性受到一定影响。可以采取稀浆封层、微表处等措施以提高路面平整度。三级不平整(IRI 为5.42～6.6)导致人主观感受不舒适,行车舒适性相对较差。可以选取微表处、薄层罩面、超薄磨耗层等措施来提高路面平整度,进而改善行车舒适性。

5.4 针对抗滑性能的预防性养护对策

抗滑性能处于一级状态时(SFC>50),由于路面抗滑性能不足引发的行车事故发生概率很小,所以不需要采取预防性养护措施来增加路面的抗滑性。抗滑性能处于二级状态时(SFC 为45～50),可能由于路面的抗滑性能不足导致行车事故,为使抗滑性能不致导致行车事故发生概率的倍增,建议采取稀浆封层、微表处、薄层罩面、超薄磨耗层等措施来提高沥青混凝土路面的抗滑性能。为了能更好地体现上述对策制定原则,本文采用了决策树的形式建模,如图1所示。该模型简单明了,易于理解,使用方便,具有较强的适应性。

6 结束语

本文针对沥青混凝土路面早期破坏现象,将裂缝、车辙、平整度和抗滑性作为基于预防性养护的早期性能评价内容,并对其进行了分级。根据分级,本文从技术角度提出了针对预防性养护的对策方法,并建立了预防性养护决策树。

[1]姜云焕，加强预防性养护,发展稀浆封层技术[J].

[2]董维扬,卢余权，沥青混凝土路面预防性养护与机械[J].

[3]JTJ073.2-2001,公路沥青路面养护技术规范[S].