浅谈高速公路沥青路面预防性养护技术的应用

王 洋

辽宁省高速公路运营管理有限责任公司 辽宁 沈阳 110000

2020年，我国高速公路总里程突破了17.7万公里，位居全球第二。随着经济的快速发展，人们对于高速公路的质量要求越来越高，当前，国内高速公路路面主要以沥青混凝土为主，因其具有造价低、应用效果好等优势，应用十分广泛[1]。但同时，沥青路面会受到混凝土内部温度以及负荷等因素的影响，容易出现断裂、变形，影响高速公路的使用效果。有经验的施工单位都会通过预防性养护技术来提高沥青路面的养护效果，从而延长公路的使用年限[2]。

1 高速公路沥青路面预防性养护技术应用价值

1.1 降低公路破坏的可能性，延长公路寿命

高速公路沥青路面的预防性维护技术一般在施工后5-6年内开始应用。在高速公路经过一段时间运行后，容易受到雨雪等自然环境腐蚀，其磨损程度相对较大。在此时通过运用预防性养护技术进行处理，能有效地防止严重损害问题的发生，提高其整体性能。同时，在高速公路未发生病害的时候，也应该使用预防性养护技术，实现“未雨绸缪”，以免造成不可挽回的损失。因此，采取预防性养护技术，能够有效地防止高速公路路面破坏，延缓使用寿命[3]。

1.2 提高沥青路面的力学性质

高速公路沥青路面的性能会对公路的质量和安全系数造成一定影响，通过预防性养护技术，既能恢复路面的力学性质，降低断裂、变形的发生率，又能提高高速公路的使用年限，适应现代交通运营的需要，推动行业发展。

1.3 有效防止公路交通事故的发生

高速公路沥青路面经过一段时期的使用，往往会出现裂缝、变形、坑洞和腐蚀等病害。造成这种问题的原因有很多，例如：汽车驾驶不规范、超载、施工技术不达标、雨水冲刷等等。短时间内，这些病害并不会对高速公路造成较大的损害，但可能会影响驾驶安全。因此，采用沥青路面预防性养护措施，对容易出现病害的点做好预防和维护工作，第一时间将病害问题解决，能够有效地提高高速公路的运营品质和安全性[4]。

2 高速公路沥青路面预防性养护技术应用

2.1 红外辐射加热技术

红外辐射加热技术是通过红外线辐射来修补受损的沥青路面，避免高速公路出现明显的裂缝、变形。这种工艺的主要优势能够广泛应用在高速公路预防养护工作中，具有较高的生产率和节约施工材料的特性。同时，还不会产生额外的废旧料，环保性能突出[5]。然而，该技术在进行加热的过程中，由于上下段加热的均匀性不协调，可能造成沥青路面出现氧化、烧焦等问题，在应用的过程中，要根据实际情况来进行选择。首先，如果外部自然气温在15-20℃，采用红外线辐射加热装置对出现细微裂痕、凹面的路面加热1-2min。用温度计测试，当沥青路面的气温达到110℃时，立即使用小型压路机碾压、整平。等待冷却后喷洒适量的沥青，进行二次碾压，能够有效改变沥青路面的整体性能。其次，如果沥青路面表面出现小坑槽、水滴点的话，首先，要将杂质、水分清理干净，然后再利用燃气红外辐射进行加热，在路面达到150℃时，加入新的沥青混合料，压路机铺平后再碾压，即可恢复路面的光滑和平整。

2.2 沥青路面微表处修复技术

沥青路面微表处修复技术是一种高分子技术，是采用高分子胶凝材料作为黏结料，借助专用的摊铺装置，来实现冷拌沥青混合料。该技术具有快速实现修复原有沥青路面，提升道路防水、抗滑性能的优势。应用过程中，需要遵守以下三点要求：

首先，沥青路面微表处修复技术横断面通常是一条“凹”曲线，且填充层的厚度是可控的。因此，要求沥青混合料中的集料颗粒大小必须按照辙槽的常数分配。如此高的施工要求只能通过微表面得以实现。由于稀浆封层机在微观表面设置了一个“V”型的摊铺口，摊铺时，不同尺寸的骨料都会汇集到摊铺口中。要根据骨料尺寸的大小均匀分布，可以在辙槽上方位置设置固定的弧度，方便荷载作用下，将集料压进一步压实。

其次，微表面还能实现25mm车辙深度修复。实践证明，在车辙＜12mm时，一次微表面摊铺即可修补。如果是在深度位于12mm＜车辙＜25mm区间，需要进行深层次的摊铺。摊铺过程中，不同分层之间的摊铺时间间隔需要超过1天。等待最基础层面的一层充分干燥和压实后，才能进行上面的摊铺。经过微表面处理的车辙，通常以比路面摊铺厚度稍高30-40mm为最佳，并保留一个合适的弧度。这样一来，被修补的病害处经过碾压后，平整度能与原来的路面一样。

最后，从实践来看，该项技术在夏季天气炎热时，施工时间需要持续一周。在秋季和冬季气温较低的季节，工期需要2-3周。因此，采用微表面法进行车辙修补，不仅能够节省高速公路的维修费用，还能缩减工期。

此外，经过长时间的发展，微表面技术目前已经出现彩色乳化材料，以彩色改性乳化沥青为主，通过添加一定的化学制剂，使公路外表更加美观。与传统的黑色乳化沥青，这种彩色微表面整体防水和耐磨性能更好。而且，还能够实现与景观功能、环境工程协调发展，广泛应用在城市公交车道、停车场、城市公园、机场等地点，具有良好的应用前景。

2.3 薄层罩面技术

在高速公路沥青表面预防性养护技术应用过程中，薄层罩面也是比较常见的预防性措施。薄层罩面技术是在旧公路沥青表面覆盖一层≤2.5cm的高温沥青混合料。这种技术能有效阻止沥青混合料的持续劣化，提高沥青的平整度，赋予公路表面更好的抗滑性和张力，并起到增强沥青混合料强度的效果。但相较于其他技术而言，这种方法的成本更高。因此，在一些级别较高的高速公路以及损坏较轻的沥青路面矫正养护工作中，才会用到薄层罩面技术。首先，利用沥青罩面车喷射改性乳化沥青，再与高温沥青混合料进行摊铺。然后，用压路机碾压，将破损的道路表面重新修整好。根据计算，一般普通的高速公路在使用薄层罩面技术进行预防性养护后，使用寿命可延长到8-10年。

2.4 裂缝密封技术

高速公路沥青表明出现部分裂纹是一种比较普遍的情况，目前最广泛使用的方法是通过裂纹封闭技术来填补、封闭裂纹。修补裂纹方法是一种局部预防性养护措施，一般对于尺寸较小，较为细小的裂缝进行填充。其应用的步骤如下：首先，对裂纹区域进行清理，将灰尘、石渣、污水等杂质清理干净，使用压缩空气对裂纹吹风，确保全部杂质被彻底清理干净，采用加压封闭橡胶条对裂纹进行封闭。其次，对沥青表面结构进行裂缝封闭处理。最后，在裂缝处开一条2cm左右，7cm左右的沟壑，再用密封胶进行填充，起到良好的密封效果。

3 高速公路沥青路面预防性养护技术应用案例

3.1 工程概况

本项目为长深高速公路康平至彰武段路面预防性养护工程。长深高速公路康平至彰武段全程约95.7km，于2008年通车，为双向四车道高速公路。公路起点位于沈康枢纽立交，终点位于彰武境内。路基形式为整体式，路基宽度为28.0m，路基标准横断面布置为：土路肩2×0.75m；硬路肩2×3.5m；行车道2×7.50m，路缘带2×0.75m，中央分隔带3.00m，路面横坡均为2%，土路肩横坡为4%。主线路面结构为：上面层4cm沥青混凝土抗滑层（SMA-13L型）；中面层6cm中粒式沥青混凝土（AC-20Ⅰ型）；下面层7cm粗粒式沥青混凝土（AC-25Ⅰ型）。长深高速公路康平至彰武段在2012～2014及2017进行了就地热再生维修，2013年和2017年局部路段进行了就地热再生和铣刨加铺维修，2015年采用微表处进行了预防性养护。随着该条高速公路的交通运输量不断增加，为提高公路的使用寿命，避免沥青路面出现开裂、变形、坑洼等问题，因此，需要做好预防性养护技术工作。

3.2 清理沥青路面

首先，要根据该条高速公路的实际交通状况，对沥青表面合理的规划与设计。其次，对其进行整体化的处理，彻底去除表面覆盖的泥土、杂质等，使用高压水枪进行清洗，再鼓风机吹风，保证没有杂质存在，以免造成沥青材料粘附性不达标的问题，影响施工的效果。

3.3 划定摊铺范围

根据工程的需求，摊铺宽度要满足双向4车道的需求，因此要根据工程项目确定摊铺箱尺寸的调整，再决定适当的摊铺次数。在摊铺过程中，要保证安全区域的平直度能得到保证。

3.4 施工

首先，在摊铺施工之前，应根据设计方案及具体条件来决定摊铺厚度，再根据配合比的要求开启原料的控制器，进行搅拌。水泥浆要拌均匀，提高摊铺施工品质。结合具体的工程实际情况，决定采用软管对沥青路面表面进行润湿处理。摊铺过程中，要及时掌握稀浆混合料的施工状况，针对目前的实际状况，调整好水量参数，确保稠度满足技术要求。水泥浆搅拌时，应达到平缓行驶的要求。在摊铺施工过程中，要对搅拌量严格控制，对各种因素综合分析，最终确定搅拌速度控制在10～30m/min之间。

其次，应确保摊铺表面平整、均匀，达到规范要求。摊铺车要安排专门人员监控，当某一种建筑材料用光时，应及时关闭车辆所有的开关，待摊铺槽中的混合料搅拌完成后，方可终止摊铺。每次摊铺结束后，要将槽提起，将车移至施工范围的外侧。在建筑外围区域，加材后进行下一步的施工。摊铺工程结束后，应确保对摊铺槽清洗。此外，在摊铺施工过程中，要注意对环境的保护，不能将物料随意排放到施工区域，以免造成环境污染。

最后，改性乳化沥青干燥后，会出现残料的问题，或是矿料中的水分没有进行合理控制，超过了要求规范。此时，需要借助摊铺车对沥青路面进行适当的调节，使其达到设计规范后，才能进行下一步的摊铺操作。摊铺施工完毕后，必须对沥青路面质量检验。在一些特别的地方，如道路的两端、拐角处，可以尝试用人工方法来填补，如果出现了问题，要及时进行找平。若混合料的稠度不适合，或平整度无法达到标准，则应立刻着手进行改正，提高混合料的施工品质。在摊铺过程中，纵向和横向缝隙的接合应以平整度为标准，将粒径尺寸不符合规范的物料彻底清理掉。

3.5 压路机碾压

在预防性养护技术的具体实现过程中，压路机碾压是非常关键的一步。浆液混合料摊铺完毕，达到初凝后，就可以开始碾压。一般来说，浆液混合料的初凝时间达到标准，并且，确保搅拌料的黏结力在12kg·cm。在整个施工过程中，应选用重量12t的压路机，对已破乳成形混合料进行碾压。碾压时，应该严格控制碾压的次数，不得低于2次，以免造成沥青路面表面质量不达标问题。而在碾压过程中，车速也是非常关键的。本次压路机碾压速度设定在3-4.5km/h之间，以保证施工的质量。

3.6 保障措施

（1）制订一份高速公路沥青路面质量检测方案。在沥青表面破坏之前，借助预防性养护技术，可以从根本上解决病害问题。所以，相关部门应当制定出一套切实可行的高速公路沥青路面质量检测方案，并对路面使用情况进行常规性的检测，一旦出现了任何病害的前兆，就要第一时间进行养护，确保沥青路面质量。

（2）制定高速公路沥青路面的预防方案。采用预防性维修技术，能够提高高速公路的整体性能，使其能够适应车辆通行要求。然而，许多时候，预防性养护技术应用效率并不高。因此，在养护施工前，要制定科学的施工方案，在符合质量的标准的情况下，积极开展养护施工，既可以提高沥青路面的整体质量，又可以保证高速公路的运营安全性，避免造成重大的安全事故。

当前，我国还没有一个明确的高速公路预防性养护技术的标准和决策依据，针对沥青路面，需要保证路面的PQI指数的积极性，确保路面BPN、SFC指数良好。基于此，本文根据生产经验，设定了沥青路面损坏评定标准。详情见表1。

表1 沥青路面损坏评定标准

在实施预防性养护技术过程中，需要对沥青路面的质量进行评定。并根据评定结果进行作业。养护的目标是应当尽可能地要求各项指标都能够达到良好的标准，降低维护的可能性。例如：合理的高速公路路面状态指数PCI应≥80（良），路面强度系数SSI应≥0.85（良），行驶质量指数RQI应≥8.0（良），路面抗滑系数SFC应≥45（良）。

（3）最优地选用沥青混凝土路面的预防性养护技术。根据以上的分析可以看出，沥青路面预防性养护技术的种类是比较多的，而不同的维修技术在其效果和使用价值方面存在着差别。例如，想要维护成本低，见效快，可以采用裂缝密封技术；想要良好的密封效果，可以采用薄层罩面技术。在沥青路面预防性养护技术过程中，正确地选择养护工艺是非常重要的，只有采用科学、合理的养护工艺，沥青路面才能减少出现病害的概率。此外，预防性养护技术新技术、新工艺的推广与高速公路沥青路面的质量保障密切相关，可以使用的预防性保养方法越来越多，开始发展出了一套较为系统、较为完整的预防性保养的综合实施方案。因此，施工单位要积极引进和使用新技术、新理念，来提高沥青路面的养护质量。

4 结论

高速公路在使用过程中，要积极采取预防性养护技术，来提高使用寿命。在养护过程中，一方面，施工单位要以养护条件为依据，选择一种更加科学、更加合理的预防性养护技术。另一方面，要持续地加大对预防性养护新技术的引入和推广力度，制定良好的技术流程，构建出一套科学的沥青路面检测系统，来降低沥青路面开裂、变形的可能性，从而提高高速公路的整体品质。