摘要:路面预防性养护是适宜于高速公路的一种高标准养护方式,本文针对国内采用较多的沥青路面,分析了路面预防性养护的内容和特点,并对其养护措施、养护技术作一些探讨。
关键词:高速公路 沥青路面 预防性养护 养护技术
路面养护策略从概念上可划分为预防性养护、反应性养护和应急性养护,其中预防性养护的频率最高。所谓路面预防性养护即通过定期路况调查,及时发现路面轻微破损与病害迹象,分析研究其产生原因,对症采取保护性养护措施,防止微小病害进一步扩大,以减缓路面使用性能恶化速度,使路面始终处于良好的服务状态。高速公路实施路面预防性养护,能及时修复路面微小病害,防止水分侵入破坏路基,使路面整体结构始终得到保护,不致产生严重损伤,从而减少铣刨、翻修次数,大大节省大修费用,并延长路面使用寿命,保持路面良好的服务状态。所以,研究开发高速公路路面预防性养护技术,实施路面预防性养护是我国高速公路发展的迫切需要。
1 .预防性养护综述
在绝大多数发达国家,公路网已经完善,养护管理成为公路工作的重点,很早就着手于公路养护管理的相关调查、研究工作。例如,美国公路管理部门从上世纪80年代以来,通过对几十万公里不同等级道路进行跟踪调查,发现道路的使用性能和寿命有一个共同的变化特征:一条质量合格的道路,在使用寿命75%的时间内性能下降40%,这一阶段称之为预防性养护阶段。此阶段如不及时进行养护,在随后12%的使用寿命时间内,性能再次下降40%,而养护成本却要增加3~10倍,这一阶段称为矫正性养护阶段。因此,预防性养护在许多国家得到广泛运用,并已取得成功经验和十分显著的成效。
AASHTO对预防性养护定义为:在公路寿命期内,为了保证路况良好、延长公路寿命并将寿命周期内养护成本降到最低,而应用一系列的预防性养护措施的系统过程。而在这一系统过程中,要在不增设建成公路系统及其附属设施的条件下,达到延缓路况退化、保持或改进系统的功能性状况的目的。
预防性养护理念的核心在于防患于未然,基础在于经济性最优。也可以说,预防性养护就是指在道路技术状况衰减的初期,在最适当的时机,应用最适当的预防性养护措施,以最小的寿命周期成本、最大程度地延缓路况退化。
而这一有限资源的最佳分配问题,要依赖于科学的决策程序和评价方法。预防性养护决策,是通过预测道路技术状况的发展趋势,分析养护措施对道路技术状况产生的影响,对可行的预防性养护方案进行评估,以最小费用效率比的方案为基础进行决策。在预防性养护方案评估过程中,主要考虑三方面因素,即需要处理的现有病害和应当被预防或减缓的预期病害,确定现有公路技术条件下可以采取的最适当的养护措施,以最小费用效率比确定获得最佳结果的养护处理时间。
此外,由于影响道路服务水平的主要因素是路面技术状况,因此路面养护工作占到道路整体养护工作的70%以上。而道路路面技术状况随时间的变化具有一定的规律性,亦符合预防性养护的基本概念。就目前的研究和应用而言,预防性养护主要是指对道路路面的预防性养护。
2. 沥青路面预防性养护的内容和特点
一般来说,高速公路由于设计、施工等原因,造成路面存在各种缺陷而先天不足。通车以后,加上交通荷载、环境、气候等各种因素的影响,路面使用性能会逐步下降。为了保持路面良好的服务状态,高速公路宜及早实施路面预防性养护,其养护内容为定期进行路况调查、评价与预测,及时采取各种有效措施进行保养和修理,保持路面具有足够的强度、刚度与稳定性,以防止各种路面病害的产生与发展,保持和提高路面的平整度与抗滑能力。简而言之,保持路面具有良好的服务功能,路面使用性能各指标满足预定功能标准,满足高速公路行车安全、高速、经济、舒适的要求。
2.1 养护时机
沥青路面在其寿命周期内可分为3期:建成投入使用开始,沥青逐渐被氧化、损耗;沥青路面出现微小裂缝、小坑槽或脱皮现象;路面出现较大面积裂缝,并贯通形成龟裂,最终出现结构问题。路面预防性养护是对高速公路路面采取的一种高标准的养护方式,要求在路面尚处于良好状态时,即路面处于、时开始采取保护性养护措施,把病害消灭在萌芽状态,使路面始终处于良好的服务状态。因而,实施路面预防性养护应对路面使用性能进行定期评价,要求各指标达到优良标准。
2.2 养护周期
预防性养护标准高,而路面使用性能随时间变化逐渐下降,因此必须周期性实施养护措施,即定期开展路况调查,采集路况数据,进行分析与评价,当路面使用性能降到预定标准时,及时实施养护策略,恢复路面服务功能,如此循环往复。一般高速公路要求每年进行一次路况检测,实施预防性养护可增加检测频率,特别是对日常巡查中发现病害的路段作专项检测与评价,根据分析、评价结果实施养护措施。因此,预防性养护具有明显的周期性,相对于另外两种路面养护类型,其周期短,即养护频率高。研究表明:沥青路面在一个寿命周期内实施六次以上全路面预防性养护,可取得良好的经济效果,同时保持路面较好的服务功能。
3. 路面预防性养护技术评估
预防性养护技术评估的目的,是要选择最适当的养护措施。应当综合考虑技术措施的可靠性、合理性、适用性和经济性。根据养护工程的实际情况,首先应确定现有病害和应当被预防或减缓预期病害所需的技术处理措施,即评价技术措施对病害的有效性和不适应性;其次,评价路面状况、气候、交通和环境对施工的影响,养护后的预期寿命以及养护费用。根据国内外的养护施工经验,符合预防性养护定义的典型技术措施主要包括以下几类:
3.1灌缝:这类处理措施主要是防止水通过裂缝渗透,并反复侵蚀沥青和集料的界面直至面层和破坏路基。裂缝灌缝是指用密封剂修补随温度变化的裂缝。主要适用于修补宽度较小的纵横向裂缝、网裂,不适用于结构性裂缝。其预计使用年限为2~6年。
3.2喷雾封层:是将稀释的慢凝乳剂直接喷洒在清洁的路面,主要是用于密封路面,约束路面松散,改善硬化和氧化沥青。适用于非结构性裂缝,松散,沥青老化、硬化和水的渗入;不适用于结构性裂缝(如明显的疲劳裂缝),且会导致路面摩擦力降低。其预计使用年限为1~2年。
4. 沥青路面预防性养护技术