国省干线公路养护中预防性养护技术及应用研究

吴刚

（贵州省贵定公路管理段，贵州 贵定 551300）

0 引言

对于国省干线公路养护，预防性养护作为未来发展的重要趋势，对保持公路使用性能和延长公路结构使用寿命有重要作用与意义。基于此，对预防性养护技术的应用进行深入分析研究，保证最终的预防性养护效果。

1 技术适用性

对养护部门而言，有多种养护实施方案可供选择，如果从公路技术等级这一角度进行区分，有些预防性养护措施可在高速公路中使用，有些预防性养护措施可在普通公路中使用，还有一些预防性养护措施只能在部分等级和状况的公路中使用[1]。如碎石封层施工完成后会增大路面行车噪声，同时，集料散落可能影响到高速行车安全，该方法不适用于车流量较多、行车速度较快的情况；就地热再生方法的施工队列长度相对较大，且对待养护路面结构的厚度也提出了较高要求，一般不适用于二级及以下的公路。目前，较为常用的预防性养护措施及其适用条件为：其一，雾封层，可用于高速公路、一级公路、二级公路与三级及以下公路，要求在温暖干燥的气候条件下使用。其二，微表处，可用于高速公路和一级公路，要求在温度不低于10℃的气候条件下使用。其三，稀浆封层，可用于二级公路与三级及以上公路，要求在温度不低于10℃的气候条件下使用。其四，碎石封层，可用于一级公路、二级公路与三级及以下公路，要求在温度不低于15℃的气候条件下使用。其五，复合封层，可用于一级公路、二级公路与三级及以下公路，要求在温度不低于15℃的气候条件下使用。其六，超薄磨耗层，可用于高速公路、一级公路、二级公路与三级及以下公路，要求在温暖干燥的气候条件下使用。其七，薄层罩面，可用于高速公路、一级公路、二级公路与三级及以下公路，要求在温度不低于13℃的气候条件下使用。其八，封缝与灌缝，可用于高速公路、一级公路和二级公路，要求在凉爽干燥的气候条件下使用。其九，就地热再生，可用于高速公路与一级公路，要求在温度不低于15℃的气候条件下使用。其十，沥青再生处治，可用于高速公路与一级公路，要求在温暖干燥的气候条件下使用[2]。此外，预防性养护对路面状况也提出了明确要求，以某国省干线公路为例，初步确定需进行预防性养护处理的路段如表1 所示，真正可进行预防性养护的路段如表2 所示。

表1 初步确定需进行预防性养护处理的路段

表2 真正可进行预防性养护的路段

2 预防性养护技术

2.1 雾封层

在沥青表面均匀喷射一层较薄且有很高渗透作用的改性乳化沥青，使路表与雨水分隔开来，在隔水防渗的同时封闭整个路面。该技术能改善集料之间的黏结性能，防止水损坏现象的发生。伴随路面使用时间不断延长，逐步产生一系列病害，使路面渗水性显著增加。在路面状况相对良好的情况下，若未能及时开展预防性养护，将在雨季之后产生显著病害。此时，最适用的养护方法即为雾封层。若按照具体构成材料，可将该方法分成以下两种：第一种为采用普通乳化沥青；第二种为采用含有一定量再生剂的沥青乳液。实际情况中以第二种较为常用，其功能包括：避免雨水不断渗透至下层、将路面上的微小裂缝修补密实、使松散状态的集料保持稳定、补充散失的黏结料、延缓沥青老化和增加路面颜色深度等。该养护方法的现场操作比较简单，仅需封闭2～3h 即可恢复交通。实际施工中，喷洒量控制与保证渗透性能是重点，开工前必须确保原路面保持平整与洁净[3]。

第一，雾封层对松散类的病害有良好处治成效，却无法处理龟裂与网裂，仅能对轻微裂缝进行处理。所用乳化沥青具有很强的流动性，能渗透至骨料之间的缝隙中，同时还能进入裂缝中对细小的裂缝进行封闭，为已经老化的路面增添新沥青，使路面恢复良好的黏附力，有效填补裂缝与孔隙。对松散类病害的处治有效期相对较短，一般不超过1 年。

第二，雾封层可以封闭表面层，改善密水性能，避免骨料松散剥落，保证密水效果，使密水性能持续保持至少2 年的时间，防止产生较高的养护成本，保证经济效益。根据相关试验结果可知，雾封层施工完成后1 个月后，可使路面渗水系数不超过10mL/min，在2 年以后渗水系数才开始明显上升[4]。

第三，雾封层施工完成后，如果乳化沥青无法进入致密路面层中，将会在路表面长时间停留，形成十分光滑的表面，进而影响公路的行车安全。此外，雾封层还会影响原路面抗滑性能，导致构造深度与SFC指数均明显降低。根据相关试验结果可知，雾封层施工完成后，SFC 指数下降3%～10%。

第四，雾封层对路面平整度基本没有任何改善效果，无法改善车辙与补充由于骨料损失数量较多而产生的病害，也无法在交通量繁重的路段使用，当路面上存在明显的疲劳裂缝、泛油和拥包病害时，不能直接采用该养护措施。基于此，雾封层适用于对乳化沥青有良好渗透性的路面。

2.2 微表处

微表处是指有良好抗滑性与耐久性的混合料薄层，采用聚合物改性乳化沥青、填料、集料、水与各类添加剂构成，拌制均匀后借助专门的设备铺筑至待养护路面，一般只需要1～2h 即可开放路段的交通。就目前来看，稀浆封层方法与微表处的差异很小，甚至很多人都认为微表处实际上就是稀浆封层的其中一种。事实上两者存在一定差异，即微表处需要用到改性乳化沥青，而稀浆封层的厚度很小，只有一层石料，微表处厚度可以达到10cm。微表处施工效果会受到很多因素的影响，包括原材料、混合料级配与现场施工，当混合料级配设计合理可行、现场施工规范时，形成的微表处结构可有效避免路面产生渗水，封闭路面上的微小空隙，为路面结构提供良好的保护作用。此外，微表处技术的应用还能对路面上的车辙、泛油与松散进行改善，增强路面结构抗滑性，需注意避免在极端天气条件下施工，包括炎热、寒冷与降雨。

第一，微表处能处理路面上的轻微裂缝，避免路面产生松散，减慢路面的老化速度，并填补轻微的车辙。根据相关试验结果，采用微表处的方法能使车辙深度在1 年时间内保持在不超过6mm 的水平[5]。

第二，微表处具有的抗滑性与密水功能均会受到路段交通量、混合料设计级配与现场施工工艺等因素的影响，若微表处施工良好，则能改善路面抗滑性与防水性，避免路表上的积水发生下渗，同时构造深度与摩擦系数也会因为微表处使用时间延长而减慢衰减速度。

第三，微表处层的厚度相对较小，能改善路面平整度，改善路面行车舒适性，提高服务能力，而改善的效果有限。

第四，微表处和原路面之间的黏结较为牢固，成型速度快，不会对正常交通造成太大影响，易产生噪声且美观性有待改善，如果路面有较为严重的破损，不可采用该方法。

2.3 超薄磨耗层

这是一种较新的预防性养护措施，先在待养护路面均匀撒布一层聚合物改性乳化沥青，再均匀摊铺热拌沥青混合料，黏结层在高温作用下直接破乳，确保热沥青层和原路面之间良好黏结，之后采用钢轮压路机连续碾压，一般仅需0.5h 左右即可恢复正常交通。该养护措施的厚度保持在15～25mm 范围内，有很大的构造深度，一般为断级配材料，以保证抗滑性能与水稳定性。该养护措施一般用于平整度良好且车辙深度在10m 以内，没有结构性损坏的路面，可减小路面行车噪声，防止产生水雾。黏结层是决定该措施成败的关键，中间层必须有良好的黏结性能与封水性能[6]。

第一，该措施只能消除轻微的松散和裂缝病害以及深度不超过15mm 的车辙，能有效提升路面施工后的平整度。如果原路面的平整度很低，则该措施的改善效果不大。

第二，通过采用该养护措施能增强原路面在横向上的排水能力，因采用的是间断级配，所以能增加初期渗水系数，使后期形成的混合料空隙被完全填满。基于此，在施工中要注意黏结层自身的黏结性能以及密水性能，避免水进入路面结构的内部。

第三，超薄磨耗层有良好抗滑性能，根据相关试验结果，采取该措施完成养护1 年后，构造深度依然可以达到0.8mm 以上，且衰减速度很慢，同时横向力系数也能达到50。

第四，该养护措施主要功能包括：对路面上的微小裂缝进行修补，解决松散与老化的问题，减少行车噪声，却无法改善路面结构，成本较高，对黏结层提出了很高要求。

2.4 薄层罩面

薄层罩面是指厚度在2～4cm 范围内的沥青混凝土，与微表处相比，薄层罩面能解决管理上的问题，而且施工对天气的要求相对较低，还能解决路面平整度的问题。薄层罩面可分成表面磨耗层与黏结防水层，其中，前者可形成安全舒适且有良好耐久性的路面，后者能与原路面良好结合，避免雨水不断下渗，有效改善反射裂缝。同时，薄层罩面施工对待养护路面在高温条件下的抗变形产生能力提出了很高要求，无法对结构强度及高温条件下的抗变形发生能力予以改善，也无法避免原路面产生反射裂缝。综合考虑施工成本、工艺方法与养护效果，一般以AC-13C 与SMA-13 两种材料较为常用。在薄层罩面施工开始前，应先对原路面上的既有病害进行处理，并在摊铺混合料之前均匀喷洒一层热沥青，将其作为黏层。

第一，对于AC-13C 混合料，其养护效益比UTAC-10 混合料略低，主要取决于混合料级配。

第二，采用AC-13C 混合料能良好满足密水方面的要求，却无法实现完全密水。

第三，根据相关试验结果，采用AC-13C 混合料完成处理后，1 年后路面构造深度为0.62mm，衰减趋势明显增强，实测结果比UTAC-10 混合料小，且SFC指数保持均匀和稳定，经过1 年的时间依然能保持在55 以上。

第四，厚度较大的AC-13C 薄层罩面能有效改善路面平整度，但无法修补裂缝与坑槽。

以上各项养护措施的单位成本、平均使用寿命与最优实施时间如表3 所示。

3 结语

综上所述，预防性养护是国省干线公路养护的关键，通过对预防性养护技术的适用性与应用进行初步分析与总结，提出具体应用方法和要点所在，旨在为实际国省干线公路养护工作提供技术参考，使预防性养护达到预期效果。在今后预防性养护发展过程中，应重点研究并开发相关机械设备，以提高技术应用水平，适应更多的养护需求。