基于全寿命周期效益的沥青路面养护要点分析

李雨锋、杨超群

（1.重庆通力公路工程试验检测有限公司，重庆 401120；2.四川同创凯宏人力资源管理有限公司，四川 成都 610045）

0 引言

路面全寿命周期是基于路面设计阶段、实施阶段及使用阶段的综合考虑，在全寿命周期成本的控制条件下，使投资建设工程能够获得最大的效益值。路面养护是保证全寿命周期效益增加最为重要的手段，路面未经养护，会导致路面提前结束使用功能而被弃置，道路的效益未能充分实现。进行养护措施分析能够满足路面使用性能要求，并保证全寿命周期效益最优；全寿命周期效益包括经济效益、环保效益、社会效益等方面，以路面全寿命周期效益作为路面养护的目标控制，通过建立养护体系为实现养护期望的效益目标提供决策，结合路面养护的修复技术和养护措施，实现道路的长期使用功能。在预定的标准和约束条件下效益最佳，保证道路在寿命周期内养护成本最小。

1 预防性养护控制要点分析

预防性养护的时机与养护成本有很大的关系。养护时机是改善沥青路面性能的核心要点，错过路面预防性养护的时机对路面的性能恢复影响较大，会造成后期的养护成本和资源的浪费。养护措施采取科学有效的施工方法，控制好方案决策、材料选择、施工过程中各阶段对路面性能恢复的关键点，对预防性养护结合现交通状况进行针对性决策。

1.1 预防性养护的时机决策

预防性养护的时机是通过路面各项评价指标确定的。在养护期间，预防措施的积极性对路面性能有较大影响，路面首次养护时间越早，路面恢复的性能越高。病害的发展可能降低路面的稳定性和强度，同时增加局部病害修复难度。早期检测和局部病害修复能有效预防病害的发生和延缓病害恶化的速度。预防性养护成本与前期投入时间有关。在路面管养期，较早投入资金能够降低成本，同时路面可使用的持续寿命增加。路面的预防性养护是多阶段、周期性、持续的作业，结合经济效益、社会效益综合考虑路面的首次预防性养护方案。不同使用阶段预防性养护的时机对目标效益的影响不同，预防性养护的目标预测应具备可靠性，保证下一阶段预防性养护时间间隔的路面性能具有时效性。

1.2 预防性养护的措施要点分析

预防性养护措施是指根据路面的轻微病害情况制定应对措施，对路面功能进行维护和修复。预防性养护措施主要包括路表封层、微表处、裂缝修补、薄层罩面等措施，起到路面防水、增加耐磨耗、恢复平整度和路表防滑等作用，以此增加沥青路面的耐久性和水稳定性能。预防性养护措施针对路表进行处治时，与车轮荷载直接接触，胶结材料和集料应该具有较高的性能质量要求。胶结材料具备良好的工程性能，以增加处治层与沥青路面的黏结性，填补微小裂缝，提升耐久性能等。集料选宜用、坚固性高、清洁程度高且符合路表工程性能的优质集料，提高路面的耐磨耗和抗滑性等。预防性养护措施是对路面产生的坑槽、网裂、车辙等病害局部修复后，再进行路表处治，减少路面产生的次生病害，能够减少后期的养护过程中的人力资源成本和维修经济成本。在预防性养护作业中，控制好交通运营状况，避免过早开放交通对养护路段造成路表损害。

预防性养护是一个系统工程，应收集公路历史及现阶段的路面养护数据，通过路表病害和交通状况统筹分析，针对性实施路表处治方案，改变道路的路容状况和提升路面使用性能，使预防性养护措施为道路运营带来更好的服务和效益。

2 矫正性养护控制要点分析

随着累计轴载作用次数增加和使用环境的变化，道路运营期间的预防性保护措施失效，尤其是预防性养护未得到充分保证，病害累积恶化影响行车安全。路面结构强度在使用过程中降低，不满足使用要求时，可对路面进行功能性修复或再生处理，使道路可持续寿命周期增加和路用性能恢复。矫正性养护涉及路面结构的局部修复及再生，路面养护措施对于投资所得效益具有举足轻重的影响，改建后的路面对交通运输服务的长期效益应作为矫正性养护的控制目标。

2.1 路面再生方案控制分析

矫正性养护涉及路面结构力学性质变化，对道路的通行能力和使用性能有较大影响。其结构重组应该基于路面全寿命周期效益内涵进行设计和改进；路面改造所涉及的改进材料影响路面的使用性能及持续寿命，与路面可持续年限的剩余使用价值有巨大的关系；路面改造的实施方案决定了路面再生的质量，很大程度上决定了后期的养护成本。路面再生是对路面较为完整修复的一次“大型手术”，控制好路面修复的成本质量需要考虑路面的设计、选材、施工三个阶段。在路面的养护过程中各阶段统筹分析，兼顾工程效益及养护成本合理决策养护方案。

结构重组性能、改性材料及实施方案应该根据全寿命周期效益进行综合考虑，在路面再生性能得到保证的条件下，实现经济效益、环保效益、社会效益最优。路面的再生方案基于全寿命周期效益进行分析，综合考虑结构设计阶段、实施方案与改性材料比选阶段，有效实现养护周期投资效益最优化。根据道路改善目标的需求分析，兼顾各阶段对路面养护目标的影响进行综合考虑，对预期改善目标的侧重性进行分析，有利于路面养护目标的实现。单因素分析对道路的养护效果并不理想，全寿命周期设计的内涵在于效益最优，对路面再生的三个主要阶段进行目标控制分析，对各因素进行优化排序，按重要性对道路进行养护方案选择。各阶段的考虑因素控制在20%以上，能有效保证路面的再生效益，使路面的性能提升、服务年限增加、后期养护成本降低都能得到保障。过于偏激的路面再生方案，易造成道路管理体系的经济、养护、质量失衡。在规划的路网养护体系中，使投资成本倾斜，不能实现路面管养的效益目标。

改建路面结构组合设计，倾向于使用性能的设计方法。新建路面基于力学模型及经验法进行设计，对使用环境变化和客观交通条件考虑有所不足。新建路面在使用阶段作为一条试验路，为路面结构改进提供了指导。路面再生结构对于路面不同病害特征进行针对性设计，对路面的抗病害能力有所提升，使改建后的路面结构达到期望的效益目标。路面的改进材料主要有新型材料和改性材料，能回复和提高再生路面性能，弥补初期设计环境因素考虑不足带来的病害。通过分析论证新型材料的绿色环保性，并考虑改进材料的旧料回收率和经济成本，再生改进材料选择在满足路面设计性能条件下，谋求最大环保和经济效益。路面再生技术主要应用于功能性养护和结构性养护，在路面维修过程中结合新技术、新工艺、新设备进行方案选择。高效率的生产技术包括沥青混合料的厂拌和路拌的热再生、冷再生技术以及目前沥青混合料施工推行的低能耗、经济环保的温拌技术。先进的设备包括铣刨设备、移动式现场拌和设备、厂拌设备等。新设备为再生技术的改进提供了基础，再生路面实施方案的分析应结合技术设备和施工工艺互补考虑，在实施工作中，对经济成本和施工质量进行优化，保证建成路面的长期效益。

2.2 路面再生养护措施要点分析

沥青路面再生养护措施也存在多方面的技术性难题，包括旧路面的再生利用率、结构重组性能和路面结构层的处置措施等。基于路面的全寿命周期效益对养护措施进行优化，把技术问题纳入决策方案中进行考虑。沥青路面回收料（RAP）的再生利用率和多元化利用方向是养护措施的重要经济成本指标，最大限度地节约资源和保护环境，从而实现绿色高质量发展。由于旧沥青的老化，温度敏感性能降低和弹性恢复能力变差，随着再生沥青的比例增加，再生沥青路面的低温性能、抗疲劳性能减弱。回收的旧料失去表面孔隙构造特征，长期与沥青的黏附作用使表面形成一层结合膜，随着再生的旧料（RAP）与新料（NA）掺入比增加，拌和混合料的黏附性降低。由于再生粗集料的密度小对沥青有吸附作用，还会增加再生拌和的最佳沥青用量。再生沥青混合料的柔韧性恢复、高温稳定性能及低温性能的保证，再生面层耐疲劳、耐老化、抗剥落性等是否优于新拌路面的性能是生产技术的主要问题。铣刨后的旧料再生利用率和再生的路用性能是再生技术的期望目标。通过新型材料、再生剂结合先进再生技术进行优化生产，对再生沥青混合料的配合比设计进行优化，有效控制路面质量和降低建设成本。

路面结构病害根据多处探槽或钻芯来确定结构层损坏状况。对路面面层结构进行铣刨，铣刨后对基层病害进行处理。对于水稳基层可采用微裂均质化处治，消除水稳层残余病害和防止反射裂缝。通过改性胶浆及聚合物注浆对无机结合料稳定类基层起到夯实压密等效果，使其恢复强度，或采用就地冷再生技术修复基层等。对于基层损坏严重的路面，宜进行基层刨除再生消除病害。无机结合碎石基层刨除，破碎的颗粒呈碱性，与无机胶凝材料拌和性能较低，导致基层的强度恢复较差。采用乳化沥青再生处治或作为沥青碎石基层原料，基层可充分利用沥青面层旧材料进行再生。对原路面整体结构强度下降较明显的，宜加铺无机结合料半刚性基层作为补强层。采用无机结合料稳定基层，做好施工接缝处理和养生工作，减少接缝收缩及结合料干缩对再生路面产生反射裂缝。处理后的基层宜设置下封层，防止自由水下渗，保证道路工程的安全性与稳定性。对只涉及面层结构的病害，进行铣刨后，综合考虑再生剂性能和力学性能，重新设置面层结构厚度，可增设补强层、抗疲劳层、磨耗层等，增强汽车的适应性，并保证路面结构强度、稳定性符合要求。处理好基层、面层间的摊铺工作，增加结构层间的摩阻力，避免造成层间结合不良。面层间合理设置黏结层，减少层间滑移导致的病害。通过综合应用技术设备、生产工艺，使结构层性能提升、次生病害有效降低（见表1）。

表1 沥青路面再生技术主要问题

3 结语

路面养护是道路全寿命周期管理的重要组成部分，实行“建养并举”的模式，把智能检测系统与科学管理系统结合起来，使养护方案决策不失衡。采取有效的养护措施，保证路面的使用性能优良，在可控成本范围内延续道路的使用寿命。预防性养护措施是保证路用性能的有效手段，建立好检测系统与管理系统是关键，实现对初期病害发展可控，及时处理，防患于未然。在路面使用寿命周期内，周期性地进行预防性养护，能有效延长持续寿命，并节约大量养护费用。矫正性养护措施具有针对性，优化技术措施，改善路面性能和结构，寻求路面工程的最大经济效益。路面改建应结合再生技术，考虑最大效益，根据病害特征，针对性地进行路面结构组合设计，通过改进材料和实施方案，提高再生路面的使用质量。