城市道路沥青路面养护技术应用研究

刘丽芬，邓小青，王亚宁

(1.西安市政设计研究院有限公司，陕西西安 710068；2.西安市市政设施管理局，陕西西安 710016；3.长安大学，陕西西安 710021)

0 引言

随着我国经济建设的飞速发展，道路交通等基础设施的建设速度也进一步加快。良好的路面状况及舒适的行车环境不仅满足了人们的日常出行要求，同时也提升了整体城市的形象和品位。沥青路面以其良好的路用性能、开放交通快、行车舒适、噪音低、养护维修方便等优点而广泛应用于城市道路。目前，我国城市道路已大量进入养护期，沥青路面的养护工作正面临前所未有的挑战，具有任务重、难度大、社会关注度高等特点。因此，对城市沥青路面养护问题进行研究非常必要。

1 城市道路养护维修特点和要求

1.1 路面养护维修对城市交通和城市配套设施的影响大

我国城市当前机动车保有量增长速度快，对道路交通产生了较大压力，城市交通拥堵现象日益严重，在这种情况下进行道路养护维修工作，大大加重了交通压力，严重影响着市民的正常出行。同时，城市道路地下管线等各种配套设施系统复杂，施工中需特别注意对各种城市配套设施进行保护，增加了对施工设备的要求；另外施工场地和材料堆放场地受限，对施工组织和材料运输有较高的要求。

1.2 城市道路养护维修对城市环境的影响大

在旧路开挖、废料运输、加热融化沥青、机械设备作业等过程中均会产生一系列的污染，如粉尘污染、固体废弃物污染、废气污染和噪音污染等，对周边市民的工作、生活和城市环境卫生会造成较大影响。

城市道路是一种特殊产品，建设城市道路资源消耗多、资金投入高、对周边环境影响大。现代环保和经济理念对城市路面养护维修提出了新的要求。在城市路面养护中应提高道路维修改造中资源的利用率，积极推广循环利用理念和技术；注重道路改造与环境保护并举，以及使道路发展与生态环境相和谐；积极采用新工艺、新技术、新材料以增加道路改造建设的效益；大力推广新型环保节能技术，拓展旧路改造或升级的技术新途径；做好旧路材料的回收利用和污染物的妥善处理，以最小的资源消耗和环境污染来获取最大的社会经济效益。

1.3 对施工控制要求高

主要体现在工期、噪声、扬尘、交通影响等方面。现在有很多城市，为了降低道路施工对市民出行的影响，都要求利用夜间对道路进行维修养护。为了减少噪声及对白天交通的影响，2005年起，广州市政部门开始大力推广道路非开挖技术，大幅度减少了主干道的挖掘。由于非开挖施工有造价低、噪声较少、不影响交通和市容等优点，因此，地下管线横过主干道的施工，只要技术条件许可，一律采用顶管等非开挖技术。广州当年对交通信号灯改造的100多个项目，全部实现了横穿马路采用顶管施工技术，减少了对市民和交通的影响；2008年，西安市市政委出台新规定：所有城市道路大修施工均在夜间进行，以方便行人白天的通行，若周边路网其他城市道路施工实施封堵后，必须24 h连续施工。为了减少扬尘对空气造成的污染，西安市近几年还大力推行就地冷再生技术，既可节能降耗，保护环境，减轻噪声及扬尘污染，又能缩短施工期，最大限度降低了对市民的干扰；2012年，郑州市要求在城市道路维修中，采取晚10时封闭、早晨6时放行的方式，集中力量分段进行快速施工，完成一处，转场一处，不实行大范围的封闭施工，有效降低了对群众生活的影响。洒水车每天早、中、晚三次进行降尘作业，来降低道路施工对市民出行的影响。

2 城市沥青路面养护中常见的问题及对策

通过多年的工作经验总结及调查结果显示，城市沥青路面的病害主要表现为以下几种形式：裂缝、车辙、泛油、磨光、龟裂、沉陷、坑槽、拥包等，其中裂缝、车辙和磨光最为常见。这与城市逐年剧增的交通量和沥青路面修建和养护质量有很大关系。要消除或避免以上路面病害，可采取以下几种养护措施：

2.1 路面预防性养护

预防性养护是在路面未发生结构性破坏前，为更好地保持路面的良好的运营状态，延缓未来路面破坏时间，延长路面使用寿命，在不增加结构承载力的前提下，在适当的时间，采取相应的技术措施改善路面系统的功能状况，提升路面服务水平。近年来，预防性养护观念越来越受到重视。预防性养护技术的种类分为两类：表面封层（包括雾封层、同步碎石封层、稀浆封层、微表处等）；薄层罩面。

（1）雾封层是一种将乳化沥青稀释液或特制路面保护剂洒布在现有沥青路面上的预防性养护技术。包括改善路表状况，增强密水性的普通雾封层和能够对老化路面进行再生的含再生剂类雾封层。雾封层可在新路通车2～4 a或大修后1～2 a使用，适用于交通量较低、行驶速度较低，路面有轻微或中度的松散、裂缝，路表沥青老化但抗滑性较好的城市道路上，不能用于修复车辙或损坏严重的路面。

（2）稀浆封层是由适当级配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）、乳化沥青、外掺剂和水为材料，按一定比例拌和成稀浆状，摊铺、硬化、成型后起到封层作用的一种路面结构。使用前，应对原路面的裂缝、坑槽、龟裂、拥包等提前修补或铣刨。稀浆封层的铺筑厚度一般在3～10 mm，可提高路面的防水、防滑、耐磨性能，适用于修复沥青路面轻度松散、乏油、微观校平（小于10 mm）、车辙修复（深度小于15 mm）、恢复表面功能等。

（3）微表处是在稀浆混合料中加入特殊的高分子聚合物和添加剂而形成的改性乳化沥青稀浆混合料摊铺在路上，形成8～12 mm的路面处治层。与稀浆封层相比，其具有更好的抗滑阻力、抗磨耐久性和强度，更加适用于交通流量大、行驶速度高，具有细小裂缝、中度老化、松散、抗滑不足、轻度泛油和深度小于25 mm的车辙等病害的城市主干道和快速路沥青路面的养护。

（4）同步碎石封层是将流体沥青与洁净干燥的均匀石料喷洒在路面上，沥青与石料在短的时间内完成爬升和结合，使石料表面70%被沥青部分裹覆，并在外荷载作用下不断形成强度。碎石封层具有良好的耐磨性、耐久性和防水性能。纤维沥青碎石封层是用纤维沥青碎石封层核心设备同时洒布沥青粘结料和玻璃纤维，然后在上面撒布碎石经碾压后形成新的磨耗层或者应力吸收中间层的一种新型道路建设施工和养护技术。纤维沥青碎石封层能有效解决路面裂缝反射的问题，能够有效地吸收应力和分散应力，防止裂缝产生，可以使磨损、老化、裂缝、松散等病害迅速得到修复，起到防水、防滑、耐磨等作用。同步碎石封层和纤维碎石封层适用于具有足够强度和刚度，整体稳定性良好，中度裂缝、剥落，轻微车辙，表面抗滑不足等城市沥青路面养护。但施工完成后，不能立即通车，并有碎石飞散等缺点。

（5）薄层罩面按沥青混凝土面层的厚度，可将其分为薄沥青混凝土面层（25～30 mm）、很薄沥青混凝土面层（20～25 mm）、超薄沥青混凝土面层（15～20 mm）。混合料的类型有 AC-5、SMA-5、SUP-5、SAC-5、OGFC、Novachip和橡胶粉改性沥青混合料。薄层罩面沥青混凝土由于其面层较薄，基层及下面层的质量是影响其平整度和承载水平的关键，层间粘结的好坏直接影响到表面层的受力状况。是一种具有构造深度大、抗滑性能好、噪音水平低、养护成本低等优势的磨耗层。适用于城市路面早期破坏的养护，如各种轻度或中度裂缝、由高温稳定性不足引起的车辙和拥包、表面松散剥落、泛油、磨光等病害的养护，同时可恢复路面平整度、修复深度小于10 mm辙槽和无结构性破坏沥青路面的表面功能。

2.2 路面修复

路面修复是针对已经发生局部损坏的沥青路面进行的养护工作。主要有路面坑槽修补，车辙填补和局部铣刨罩面等措施。

坑槽的修补技术包括填料式、挖补式、热烘式和喷射式四种方法。其中，填料式是在紧急或雨季抢修时使用，具体采用保温的沥青混合料直接填补清理过的坑槽，然后压实即可。但维修质量不高，使用寿命较短。挖补式是最常见的处理方法，先开槽成型，坑槽边缘宜切成阶梯状，然后清理干燥坑槽，坑壁应涂刷粘层油，然后分层填入和压实保温的沥青混合料。挖补式维修质量好，能彻底处理坑槽病害。热烘式修补法是利用红外加热路面养护车，将原沥青路面加热，喷洒乳化沥青，使旧料实现再生，再加入新热料，分层压实，并将切割好的坑壁加热，使新旧面层实现热接缝，提高接缝质量。喷射法沥青路面修补技术是新一代高效快速修补路面坑槽的公路养护技术，利用高压喷射方式，将已加热的乳化沥青经过喷管与输送带送来的骨料相混合，通过控制喷管上的乳液、骨料和压缩空气三个操作开关，将混合料均匀地喷射到路面坑塘中，达到密实粘结的效果，无需碾压，立即开放交通，具有高效率、低成本、经久耐用的特点。

车辙的形成原因决定了车辙的修补方法。对压密和磨损型车辙，若无其他严重病害，车辙深度在10 mm以内时，可直接采用单层微表处填补修复。若车辙深度在10～20 mm的范围内，则可直接采用复式双层微表处修复。当路面磨光或水损坏严重，则可在修补完车辙后再用微表处对车道加铺l cm厚的罩面，以提高路面抗滑及防水能力和改善路况。对深度在20 mm以上的严重失稳型车辙，主要是由于面层高温稳定性不足而产生。采用铣刨后加铺沥青混凝土面层修复技术。处治时，应先铣刨掉车辙范围的面层，并检查下卧层状况，若有病害应进行处治。处治后，车道整体铺筑与原路面结构相同的结构层，充分压实。

2.3 路面翻修

沥青路面面层出现大面积的损坏时，采取再生或铣刨重铺的维修作业。主要的技术措施有路面再生和铣刨重铺。

路面再生技术可以把旧沥青路面，经过翻挖、破碎、筛分后，加入适量稳定剂，在常温下重新拌合后，作为路面再生混合料，用于道路的基层或底基层。沥青路面再生技术的关键是沥青的再生，沥青路面在使用过程中逐步脆硬老化，其实质是其中的沥青结合料组分发生了变化，表现为沥青针入度变小、延度降低、软化点和脆点升高等。按照组分调节理论，可向老化沥青中加入失去的组分（沥青再生剂），使组分重新协调，恢复沥青的性能。再生的沥青结合料加上调整后的集料级配即可形成新的再生沥青混合料。

路面再生技术应用最多的是就地冷再生技术。就地冷再生技术是在冷铣刨技术的基础上发展起来的。利用专用路面再生机械，按照一定的厚度，将旧路面进行粉碎处理，同时加入一定比例的集料或添加剂（水泥、石灰、粉煤灰、泡沫沥青和乳化沥青等）改善级配，重新拌制获得满足路用性能要求的混合料，之后进行摊铺和碾压成型等实现旧沥青路面的再生。就地冷再生施工工艺根据添加剂的不同，可以分为水泥冷再生、泡沫沥青冷再生、乳化沥青冷再生、石灰冷再生、粉煤灰冷再生等。具有能耗低、污染小，成本低等特点，但施工质量控制难度较大，一般需要加铺沥青罩面层。主要适用于非基层和路基引起的沥青面层的翻修。

2.4 路面重建

沥青路面的结构受到损坏，面层、基层甚至路基出现损坏而需要重建。主要技术措施有路面铣刨重铺和全深式再生。

全深式再生技术作为一种更灵活、更能延长路面使用寿命的技术而广泛应用于各种经常出现裂缝、坑槽的城市道路。它是将全部的沥青面层和一定厚度的基层材料一同铣刨，同时加入一定量的再生添加材料进行拌和，经压实后形成新的基层。全深式再生一般的处理深度为150～250 mm，最深可达300～500 mm。因此，全深式再生适用于沥青路面基层的病害处理，特别是城市道路中病害严重的路面的翻修。全深式再生按稳定剂类型可分为化学稳定（水泥、石灰、粉煤灰）和沥青稳定（乳化沥青、泡沫沥青）两类。全深式再生技术主要适用于病害较严重的沥青路面，当采用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料进行再生时，再生层可以作为基层、底基层。当采用乳化沥青或泡沫沥青再生时，再生层可作为下面层或基层。

西安市近几年利用就地冷再生技术改造了十几条道路，效果良好。如南北中轴线、北二环、长乐路、东大街等，都采用的是全深式就地冷再生技术。

3 未来城市道路沥青路面养护新技术

3.1 红外辐射加热

利用红外线辐射加热损坏路面（视损坏程度确定加热时间），自然温度在15℃～20℃时加热l～2 min，使沥青路面温度达到110℃以上，然后用轻型压路机碾压即可。主要适用于路基完好、仅沥青路面表层（一般为6 cm以内）的病害修复，如微小裂缝，网裂，松散等，经过红外辐射加热后，喷洒适量沥青然后碾压即可恢复沥青路面表面功能。对于沥青路面表面较小的坑槽，先清除杂物，然后利用燃气红外辐射加热将其加热至150℃左右后，添加新沥青混合料，摊平碾压即可修复。该方法具有生产效率较高；节约道路建筑材料；无废弃旧料，环保性较好的优点，但存在加热的上下均匀性不好，易使路面被烤焦或氧化等缺点，可根据实际情况选用。

3.2 微波养护技术

具有加热速度快，加热均匀，节能高效，易于控制等特点。微波加热属于内部加热，被加热物本身成为发热体，不需要热传导的过程，内外同时加热，故加热快速而均匀。传统的加热方式加热温度不均匀，易烧焦表面沥青，影响维修质量。微波加热系统的最大加热深度达15～18 cm，因此对沥青面层一般的病害，如松散、麻面、网裂、坑槽、龟裂、车辙、拥包、翻浆、蜂窝等均可进行快速修复；对大面积的病害（4.5 m2以上）可采用多次连续加热进行处理。适应于高等级公路和城市道路的养护。

3.3 彩色乳化沥青微表处

彩色乳化沥青微表处，是采用彩色改性乳化沥青作为粘结料，一定级配的彩色骨料为集料，配以特殊化学改性剂，在常温下摊铺而形成的养护薄层，集路面养护与美化为一体，是一种新型路面养护技术。

过去乳化沥青微表处在我国主要是指采用黑色乳化沥青为粘合剂，应用同步碎石法形成的微表处，主要用以提高沥青路面的防水性、耐磨性并提高路面服务年限，技术相对成熟。而彩色乳化沥青微表处在我国将具有更广泛的应用前景，主要适用于公交专用道、绿道、自行车道、人行道、停车场、广场、公园、小区、机场停机坪、道路交叉口、高速公路收费站与服务区，可实现功能与景观、工程与环境的和谐统一。

彩色乳化沥青微表处主要具有以下优点：颜色鲜艳持久、高低温稳定性好、使用寿命长、防水性好、施工速度快、开放交通早、工程造价低。

4 结论

综上所述，城市沥青路面的养护对提高沥青路面的使用性能和使用寿命具有重要作用，对城市交通和城市环境影响重大，适时合理的养护特别是预防性养护可以用较小的投入实现较大的经济和使用效益，因此在养护时应根据沥青路面的寿命阶段和病害程度，有针对性地选用养护设备、养护材料和养护技术，注重环境保护和资源利用，积极推广和采用节能环保高效的养护技术，科学组织，精心施工，为城市道路交通畅通奠定坚实的基础。

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