高速瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用

1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的重要性

路面養(yǎng)護(hù)可以分為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和矯正性養(yǎng)護(hù)兩大類。路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)概念是美國(guó)在20世紀(jì)90年代初提出的?；纠砟钍牵?1)讓狀態(tài)良好的道路系統(tǒng)保持更長(zhǎng)時(shí)間，延緩未來(lái)的破壞，不增加結(jié)構(gòu)承載能力的前提下改善系統(tǒng)的功能狀況；(2)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，將適用的措施應(yīng)用在適宜的路面上。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的核心是要求采用最佳成本效益的養(yǎng)護(hù)措施，強(qiáng)調(diào)養(yǎng)護(hù)管理的計(jì)劃性。而矯正性養(yǎng)護(hù)一般是修補(bǔ)路面的局部損害或?qū)δ承┨囟ú『M(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)，適用于路面已經(jīng)發(fā)生局部的結(jié)構(gòu)性破損，但還沒(méi)有波及全局的情況，是一種事后、被動(dòng)的養(yǎng)護(hù)方式，治標(biāo)不治本，各種局部病害積累起來(lái)將形成全局性的結(jié)構(gòu)性破壞，最終導(dǎo)致昂貴的修復(fù)(大修)工程。

我國(guó)現(xiàn)在大多數(shù)的高速公路養(yǎng)護(hù)是矯正性養(yǎng)護(hù)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)較少，相當(dāng)比例的高速公路僅僅通車2～3 年就要進(jìn)行修補(bǔ)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)做得不夠是造成這種情況的重要原因之一。高速公路實(shí)施瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，能有效改善路面技術(shù)性能，及時(shí)修復(fù)路面微小病害，防止水分侵入破壞路基，使路面整體結(jié)構(gòu)始終得到保護(hù)，不致產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷，從而減少高速公路早期損壞，延長(zhǎng)路面使用壽命，保持路面良好的服務(wù)狀態(tài)，進(jìn)而節(jié)省維修費(fèi)用，達(dá)到節(jié)約成本、提高資金使用效益的目的。

2 國(guó)內(nèi)目前瀝青路面主要預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

目前用于瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的措施主要有：霧封層，石屑封層，超薄冷拌封層(稀漿封層、微表處、開(kāi)普封層)，薄層及超薄熱瀝青罩面(密級(jí)配混合料、OGFC開(kāi)級(jí)配磨耗層、多孔隙路面、SMA、Novachip 超薄磨耗層、封縫)等。目前使用較為普遍且技術(shù)較為成熟的是微表處、稀漿封層、裂縫封堵和碎石封層技術(shù)。下面就常用的幾種措施介紹如下：

2.1 裂縫處治（縱橫向裂縫）

瀝青混凝土路面的早期病害多以裂縫形式出現(xiàn)，加上剛性或半剛性基層（如水泥混凝土基層、水泥穩(wěn)定類基層）易出現(xiàn)反射裂縫現(xiàn)象。一般情況下，處理裂縫有填縫、灌縫、貼縫3種方法。對(duì)于縫寬大于5mm的裂縫，一般采用填縫和灌縫處治。對(duì)于縫寬小于5mm的裂縫，一般采用灌縫或貼縫處治，對(duì)于能夠在夏季自閉的裂縫可不進(jìn)行處理。

2.2 霧封層

霧封層就是采用專用霧封層灑布車在瀝青面層上噴灑一層薄薄的、高滲透性改性乳化瀝青或改性乳化瀝青（一般噴灑量為0.23升/平方米～0.45升/平方米），形成一層嚴(yán)密的防水層將路面封閉，起到隔水、防滲、保護(hù)路面使用功能，最大限度地減少路面的水破壞，加大路面粗細(xì)骨料間的粘結(jié)力，由此延長(zhǎng)路面使用壽命，從而節(jié)約養(yǎng)護(hù)資金。

2.3 微表處

微表處是采用專用攤鋪設(shè)備將聚合物改性乳化瀝青、集料、礦粉、水和添加劑等按合理配合比拌和成稀漿混合料并迅速攤鋪到原路面上，形成一層與原路面結(jié)合牢固的抗滑耐磨層。

2.4 稀漿封層

稀漿封層是在常溫條件下，將乳化瀝青、級(jí)配良好的礦料、填料、水和添加劑等按一定的配合比拌合成稀漿混合料，采用機(jī)械(或人工)的方法將其均勻地?cái)備佋诼访嫔希纬?～10mm的薄層，以密封路面的細(xì)小裂縫，延緩路面出現(xiàn)松散、老化、氧化等病害，改善行駛質(zhì)量和路面外觀。

2.5 同步碎石封層

同步碎石封層技術(shù)，就是用專用設(shè)備即同步碎石封層車將碎石及粘結(jié)材料（改性瀝青或改性乳化瀝青）同步撒（灑）布在路面上，通過(guò)自然行車碾壓形成單層瀝青碎石磨耗層，主要作為路面表處層使用。

2.6 瀝再生

瀝青抗老化處理的主要材料——瀝青路面再生密封劑（簡(jiǎn)稱瀝再生），是由煤焦油、石油蒸餾液、再生劑按一定比例混合而成的半液態(tài)制品，灑布在瀝青路面上，能密封瀝青路面，防止雨水下滲損壞基礎(chǔ)。

3 古永高速公路路面病害調(diào)查及成因分析

古永高速公路主線全長(zhǎng)114.084公里，是國(guó)家高速公路網(wǎng)連云港至霍爾果斯的重要組成部分。2002年10月正式建成通車。全線設(shè)計(jì)行車速度120公里/小時(shí)，路基寬度25m，行車道寬度15米，雙向4車道，為全封閉全立交高速公路。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期服役運(yùn)行，目前古永高速公路已經(jīng)出現(xiàn)許多瀝青路面早期病害，尤其車轍、坑槽、橫向裂縫等病害較為突出，經(jīng)過(guò)病害調(diào)查及分析討論，病害產(chǎn)生主要有內(nèi)因和外因兩個(gè)方面。內(nèi)因一是由于當(dāng)時(shí)某些施工隊(duì)伍缺乏施工經(jīng)驗(yàn)或受施工裝備所限，施工工藝水平不高，造成瀝青混合料拌合、壓實(shí)質(zhì)量不高；二是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在許多先天不足。外因：一是對(duì)瀝青路面初期養(yǎng)護(hù)重視不足，通車前幾年幾乎沒(méi)有養(yǎng)護(hù)資金投入；二是貨車超載現(xiàn)象十分突出，加劇了路面的破壞。所以目前古永高速公路路面平整度下降、表面泛油和抗滑能力不足等問(wèn)題日益突出，車轍形成的渠化交通也存在嚴(yán)重的安全隱患，路面裂縫也引起了更多的水損壞，據(jù)統(tǒng)計(jì)，該段公路路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI為88.6，公路技術(shù)狀況指數(shù)MQI為89.2。這些問(wèn)題的存在，如不及時(shí)采取相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，路況服務(wù)水平將會(huì)下降很快，并且將來(lái)會(huì)投入更多的人力、物力來(lái)恢復(fù)，同時(shí)也很難取得良好的維修效果。

4 古永高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用情況

根據(jù)古永高速公路目前存在的主要病害，并研究分析了病害產(chǎn)生的原因，有針對(duì)性地制定了病害處治方案，引用了路面裂縫處理技術(shù)、微表處技術(shù)，用于處治路面縱橫向裂縫和輕微車轍等病害。

4.1 裂縫處理技術(shù)的應(yīng)用

在對(duì)古永高速公路裂縫形成的原因進(jìn)行分析及病害嚴(yán)重程度的判斷后，采用了灌縫法和貼縫法兩種技術(shù)方案進(jìn)行了處理。傳統(tǒng)的裂縫處理方法直接將石油瀝青加熱后灌入裂縫中，這種方法雖然可以防止雨水對(duì)路面基層的滲透。緩解裂縫進(jìn)一步的發(fā)展；但由于密封材料灌得不夠深，且瀝青材料與瀝青混凝土粘結(jié)不好，在氣溫高時(shí)會(huì)軟化，易被車輪帶走，很難達(dá)到持久的效果。通過(guò)反復(fù)研究，采用開(kāi)槽壓力灌縫處理方法，可將密封材料灌到裂縫的深層，灌縫效果較好，能延長(zhǎng)路面的使用壽命，提高行駛車輛的安全性與舒適性。

4.1.1 灌縫材料

采用了美國(guó)生產(chǎn)的DF061型密封膠，其主要成分為改性瀝青和熱塑橡膠復(fù)合材料，主要特點(diǎn)是高溫下的低粘性和低溫下的高彈性、流動(dòng)性適中、熱溶快、粘接性強(qiáng)，具有優(yōu)異的抗變形恢復(fù)性能。

4.1.2 施工工藝

開(kāi)槽壓力灌縫的操作程序?yàn)椋簻?zhǔn)備工作→備料→開(kāi)槽（沿裂縫走向)→清縫(用吹風(fēng)槍或森林滅火器吹)→灌縫(壓力灌縫機(jī))→觀察→二次補(bǔ)灌→人工刮平形成封膜→固化→開(kāi)放交通。

4.1.3 注意事項(xiàng)

為保證灌縫膠與槽口良好的粘結(jié)，應(yīng)注意：(1)槽口的深度應(yīng)大于寬度，一般以寬深比接近1：2 為宜，切縫深度一般為10～20mm，寬度為5～10mm，寬 縫 切 深 可＞30mm；(2)施 工 時(shí) 應(yīng)保證路面干燥，路面溫度低于4℃時(shí)不得使用，路面、槽口內(nèi)不能存在自由水，否則要用噴燈烘干槽口；(3)開(kāi)槽后應(yīng)把槽口清理干凈，不能讓粉塵留在槽口內(nèi)，并注意清理槽口處松散的石子(可用鋼絲刷)；(4)對(duì)槽口內(nèi)灌注密封膠后，應(yīng)用刮板將縫口刮平，以形成路表的封膜，并避免因密封膠流動(dòng)而產(chǎn)生的凹凸不平現(xiàn)象；(5)密封膠溫度應(yīng)保持在安全加熱溫度，一般加熱到193℃即可，絕不能超過(guò)204℃。

在使用原設(shè)備的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)很難保證開(kāi)槽處的厚度，通過(guò)觀察總結(jié)，對(duì)槍頭料槽前出料口處加工了深度為3mm的凹槽，這樣當(dāng)料槽沿路面平行移動(dòng)時(shí)始終能保證開(kāi)槽處有足夠的密封膠，保證縫寬一致且平整，有效保證了灌縫質(zhì)量。

貼縫法，采用了兩種貼縫帶，一種是自粘式貼縫帶，是一種滾卷式阻裂防水隔膜，由2mm厚的聚合物防水膜涂在0.3mm厚的抗皺抗重載聚丙烯材料上，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格工藝碾壓復(fù)合在一起的帶 狀 結(jié) 構(gòu)。有8cm、12cm、15cm3種 規(guī) 格。其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，施工速度快，安全環(huán)保，缺點(diǎn)是對(duì)較寬裂縫（縫寬5mm以上）若不進(jìn)行填縫處理直接貼縫，在寬裂縫處貼縫帶會(huì)出現(xiàn)凹陷，在車輪荷載反復(fù)碾壓下容易斷裂。另一種是加熱式壓縫帶。規(guī)格為寬3.5cm、厚3.5mm。該貼縫帶的特點(diǎn)是貼上后外觀光滑，線條薄厚均勻，較為美觀，在長(zhǎng)期車輛碾壓下，會(huì)慢慢滲入到裂縫和周圍的路面內(nèi)，達(dá)到封閉裂縫的目的。其缺點(diǎn)是施工工藝較為復(fù)雜，由于帶寬只有3.5cm，對(duì)有些較寬裂縫處治時(shí)須先將裂縫用專用填補(bǔ)料填平，否則達(dá)不到密封效果。

4.1.4 適用條件

灌縫法一般適用于原路面基層和橫斷面良好，僅表面出現(xiàn)縱、橫向裂縫。貼縫法一般適用于原路面基層和橫斷面良好，僅表面出現(xiàn)縱、橫向裂縫，伴隨裂縫處有較多細(xì)微的擴(kuò)展裂縫。兩種方案的使用年限：灌縫法一般可以達(dá)到2～3年，貼縫法一般為1～2年。

4.2 微表處技術(shù)的應(yīng)用

微表處是以聚合物改性乳化瀝青為粘結(jié)料密級(jí)配快凝型冷拌瀝青罩面層，具有良好的防水、抗滑、耐磨和填充作用，可顯著改善路面的使用性能，延長(zhǎng)路面使用壽命。它很適于處理路面早期出現(xiàn)的抗滑能力不足、輕微的網(wǎng)裂、松散、麻面和車轍病害，避免病害的進(jìn)一步發(fā)展，起到預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和美化路面的作用。

針對(duì)古永高速公路車轍病害調(diào)查的實(shí)際狀況，并在對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析后，對(duì)壓密性或是磨耗性的車轍，即上面層結(jié)構(gòu)未完全破壞，具有一定的強(qiáng)度（PSSI＞90）、路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI＞85,對(duì) 深 度 在0.5～1cm的 采 用1cm厚MS-3型單層微表處處治，對(duì)深度在1～2cm的，采用雙層微表處處治，即先銑刨車轍利用車轍攤鋪槽填補(bǔ)車轍，然后全行車道斷面加鋪1cm厚MS-3型單層微表處。

4.2.1 微表處所用材料

乳化改性瀝青基質(zhì)瀝青采用A級(jí)90號(hào)瀝青，先對(duì)瀝青乳化后，采用SBR聚合物改性，技術(shù)指標(biāo)符合交通部《微表處和稀漿封層施工技術(shù)指南》要求。碎石采用玄武巖碎石，其壓碎值、磨光值、洛杉磯磨耗損失、針片狀含量等符合規(guī)范要求，分 別 為0～3mm、3～10mm兩 種 規(guī) 格 的 碎 石摻配而成, 合成礦料砂當(dāng)量為65%。

4.2.2 施工工藝

施工程序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備(路面病害預(yù)處理、設(shè)備標(biāo)定)→封閉交通→清掃路面→放樣→洗漿封層車就位→攤鋪→早期養(yǎng)護(hù)→開(kāi)放交通。

4.2.3 注意事項(xiàng)

(1)微表處技術(shù)不適用于已產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞(如路基沉降引起的縱向裂縫、溫縮引起的橫向裂縫、基層唧漿等)的路面，處理該種路面時(shí)必須先行徹底處理后方可應(yīng)用；(2)微表處施工控制技術(shù)含量較高，操作人員應(yīng)經(jīng)系統(tǒng)培訓(xùn)，要熟練掌握不同氣溫、路面條件下的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整方法；(3)要重視微表處早期養(yǎng)護(hù)，未開(kāi)放交通前嚴(yán)禁車輛闖入。

4.2.4 微表處與稀漿封層的差異

微表處不僅具有普通稀漿封層的優(yōu)點(diǎn)，還做了幾方面的改進(jìn)：(1)提高了材料的彈性和高低溫性能；(2)具有更好的抗磨耗性能和更高的早期強(qiáng)度；(3)縮短了開(kāi)放交通的時(shí)間。

4.2.5 使用效果

采用微表處施工工藝處理古永高速公路車轍13公里/101250平方米，截至目前取得了預(yù)期效果，基本處理了車轍病害，防止了瀝青路面早期病害的產(chǎn)生，降低了水損壞發(fā)生的幾率。

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是科學(xué)管理公路的具體體現(xiàn)，實(shí)行瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，努力提高養(yǎng)護(hù)管理水平，對(duì)全面提高瀝青道路的使用質(zhì)量和服務(wù)水平、減少養(yǎng)護(hù)成本和費(fèi)用、延長(zhǎng)公路的使用年限，都具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，也是目前高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)工作的發(fā)展趨勢(shì)。因此，在高速公路養(yǎng)護(hù)中全面推行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)勢(shì)在必行，結(jié)合實(shí)際面臨的狀況，對(duì)下一步全面推行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作提出如下建議：

路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是高速公路逐步由建設(shè)期轉(zhuǎn)入養(yǎng)護(hù)期出現(xiàn)的新型養(yǎng)護(hù)技術(shù)，只有不斷加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作的主動(dòng)性、預(yù)見(jiàn)性和系統(tǒng)性，不斷在實(shí)踐中加以完善和總結(jié)，才能實(shí)現(xiàn)路面壽命周期效益最大化的目標(biāo)。

路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，不僅需要科學(xué)的檢測(cè)、分析、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)方法，而且需要有效的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)及研發(fā)資金的投入，以尋求更好的檢測(cè)、分析、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)方法和更為有效的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作的順利展開(kāi)提供技術(shù)支撐。

[1]沈金安 《高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對(duì)策》人民交通出版社2004.12

[2]交通運(yùn)輸部 《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ073.2-2001)

[3]交通運(yùn)輸部 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTJ032-94

[4]交通運(yùn)輸部 《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》

[5]交通運(yùn)輸部 《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》