沥青道路预防性管养技术研究——以郓鄄高速公路项目为例

王允川

（成武县公路事业发展中心，山东 成武县 274200）

1 引言

随着通车里程和使用年限的不断增加，我国公路交通事业开始由快速建设阶段向养护管理阶段过渡[1]。高速公路是道路系统的关键组成部分，其沥青路面的质量将直接关系到整个路网的运输效率。高速公路往往承担着较大的运输压力，投入使用后在诸多内外因素的作用下，路面将不可避免地出现质量问题。加强对沥青路面的维护和管理，有利于提高人们的交通出行舒适度，推动交通运输业的发展，同时也对延长公路的使用寿命、保障交通安全、提高道路通行效率具有重要的意义。研究将以郓鄄高速公路项目为例，基于对沥青道路的质量衰减规律分析，提出可操作的预防性管养方案，为郓鄄高速公路的路面提供长期的预防性管养措施。

2 沥青道路的常见问题

郓城至鄄城高速公路东连兖郓高速、与济广高速交叉，西接拟建鲁豫省际黄河大桥，与河南高速公路联网，是菏泽市北部地区与河南省之间东西向重要通道。沥青路面是郓鄄高速公路的行车部分，由于外部环境所引起的破坏影响和车辆行驶所产生的巨大压力，其路面韧性和平整度会有所变化，直接影响行车舒适性和交通安全。随着公路使用时间的增加，沥青路面会出现开裂、油化、沉降等各种各样的问题，这些问题的产生受到内在和外在两个方面的影响[2]。

内在原因主要是在路面施工时，施工技术原因导致的沥青路面本身质量不高而引发后续的路面质量问题。比如，在配置沥青混合料时用料比例不合理，或在搅拌时搅拌不均以及摊铺和碾压时施工不到位，这些因素可能使公路投入使用后期加速出现路面裂缝、沉降等现象。外部原因则是公路受到周边自然环境因素的影响而开裂，风吹雨淋以及低温、高温等极端气候条件也会影响沥青路面的平整度。同时，在国家经济建设中，高速公路承载着极大的交通量，其车流量大、重载车辆多，路面承载压力大，可能导致路面产生坑槽和车辙，严重损害路面平整度。

3 沥青路面的预防性管养技术

3.1 沥青路路面质量评价指标体系

开裂、油化、坑槽等损伤是路面质量恶化的标志，严重影响了行车的舒适度和安全性，并提高了路面的维护成本。但对路面进行修整之前，需要对路面的整体质量进行评估以安排合适的维修方案。在评价沥青路面使用性能时，沥青路面的状态数据是最基本的数据，它可以真实地反映每一条道路的基本情况以及其性能的变化趋势。由于高速公路的使用性能有多个指标，需要从多个方面对其进行单独的评价，才能更好地体现出其路面质量。根据JTG F80/1—2017《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》和JTG 2182—2020《公路工程质量检验评定标准第二册机电工程》并考虑以往的经验，研究制定了如表1 所示的路面质量评价指标体系，并使用层次分析法和专家法确定了各指标的权重系数。

表1 沥青路路面质量评价指标体系

3.2 路面质量预测

确定路面质量评价指标体系后，将对路面质量进行预测，以在路面质量大幅衰减之前制订预防性管养方案。路面质量衰变预测指的是在对路段的路况基本信息和影响因素有充分了解的情况下，利用预测模型对路面质量的未来变化趋势展开分析和预测。

基于灰色理论的预测模型需要的检测数据较少且容易实现，因此，研究选取灰色模型进行预测分析。以2022 年1 月~2023 年6 月郓鄄高速公路已完工路段的历史检测数据作为模型的输入数据，对其路面质量指标数值预测。预测的结果如图1 所示，灰色模型的预测结果较为准确，除了2022 年4 月~11 月预测结果与实测结果均存在0.2 的误差，其他时间的预测结果均与实测结果一致。可见模型具有较高的预测精度，可以投入使用，通过预测未来路面质量分数为预防性管养方案的确定提供数据支持。

图1 模型预测结果

3.3 基于质量预测的预防性管养方案确定

在我国，高速公路的预防性管养技术刚刚起步，业界仍沿用着过去的养护方法，对预防性管养技术的理解尚处于初步了解阶段，因此，一些早期工程缺乏预防性管养措施，导致路面或者其结构存在严重问题，后期养护收效甚微。预防性管养技术可以在路面病害发生之前及早采取措施以维持路面质量，延长路面的使用寿命，减少维修费用。预防性管养技术的核心思想是在最好的养护时机以最小的费用，采取最有效的养护措施达到最佳的养护效果。预防性维护的实施时机与管养工作的经济效益及效率有着直接的联系。

根据沥青路面质量预测和将出现的问题，建立预防性养护计划并将其付诸实施是非常有必要的。养护计划的流程如图2 所示。第一步是收集和分析历史数据，然后建立预测模型对路面质量进行预测，生成预测报告。若报告显示路面质量满足养护条件，需要对道路进行修整或重建。反之，则拟订预防性的具体养护方案，在考虑效益和成本的条件下确定最佳养护时机，最后根据预测结果判断问题类型确定最终的预防性养护方案。例如，在判断路面可能出现老化问题的时候，可以采用还原剂封层技术，在老化的沥青路面上喷洒特殊的还原剂或回填剂以更新老化的沥青，并推迟路面的老化时间。为预防路面早期出现的磨损问题，可以利用薄层覆盖养护技术，使用摊铺机将改性乳化沥青均匀地喷洒到高速公路表面，然后通过钢轮压路机对路面进行碾压。为防止裂缝导致雨水渗漏，可采用雾封层养护技术，在路面喷洒乳化沥青以形成稳定防护层，尽可能地减少雨水渗漏[3]。

图2 养护计划确定流程

确定最佳养护时机的方法如图3 所示，在对地方概况、路面概况和路面质量预测模型的分析结果相结合，计算不同方案的养护费用。并考虑养护所需时间、模型预测结果和最低养护水平得出不同方案在不同时间内的效益面积。通过比较养护费用和综合效益的比值确定最佳的养护时间。并根据不同的养护计划进行了成本-收益比较分析，得出成本-收益比较高的计划是最优的计划。然后，根据该模型，求出每一种预防养护方法的等额成本年数，并选取最少的一种方法为最佳预防养护方法。

图3 最佳养护时间确定方法

3.4 管养措施

确定预防性养护计划后，需要根据郓鄄高速公路的项目概况，对现有的管养体系进行革新建设，制定相应的管养措施以配合预防性的道路养护计划。

首先，是要完善现有的管理养护体系，高速公路的维护与管理是一项复杂而又庞大的工作系统，维护与管理的难度大。为了提高路面的整体质量，必须以国家交通部门的有关法规为依据，建立一种具有较高可行性、与道路交通发展状况相适应的管理制度，并在有关的准则和规范的约束下展开养护工作。在管理部门中，要对管理人员和岗位进行合理的划分与安排，确保沥青路面的维护管理工作能够高效率地进行。

其次，需要提升路面质量检测的数字化水平。随着计算机网络技术的快速发展与广泛应用，道路交通管理系统的网络信息化水平也在不断提高。为确保高速公路系统的正常运行，必须提高公路监测水平，使其向智能化、自动化方向发展。相应地，也必须提升沥青路面质量检测的信息化水平，利用卫星定位、建筑信息模型技术以及网络信息技术等，对沥青路面的状态展开详细的监控和管理。

再次，还需加强对管养部门人员的职业道德和技术培训。管养部门人员的职业道德和技术对管养工作的质量有直接影响，特别是在目前我国公路交通系统快速发展的情况下，公路工程项目的数量以及规模都出现了前所未有的增长，但是专业的养护人员人手匮乏，部分工作人员的专业技术水平较低，缺乏相应的职业道德素养。为此，要加大人员的专业技术培训力度，延长培训时间，提高他们的工作责任心，将养护管理工作的每一个环节都做好。

最后，要推进养护设备的更新换代。随着沥青路面养护工作的展开，对机械设备的需求在不断增加，特别是在极端恶劣的环境下，开展沥青路面养护工作，对机械化和自动化程度较高的机械设备需求更大。为了确保公路交通体系的正常运行，就必须加大对机械设备的采购投资，加大对养护机械设备和技术的研发，加速各种型号与种类的机械设备的更新，从而使路面管养达到更高的自动化、智能化水平。

4 结语

为延长沥青道路的使用寿命，及早进行路面维护，本文提出了基于路面质量水平预测模型的预防性管养技术。实验结果表明，路面质量水平预测模型的预测误差为0.2，预测精度较高。基于路面质量预测，提出了完善现有的管理养护体系、加强路面质量检测的数字化水平、加强对管养部门人员的职业道德和技术培训和推进养护设备的更新换代等管养措施。为实现沥青道路的预防性管养，需要完善现有的管理养护体系，提升路面质量检测的数字化水平，加强对管养部门人员的职业道德和技术培训，最后要推进养护设备的更新换代，为沥青道路的预防性养护提供了理论基础。