公路瀝青混凝土路面養護應采取的措施

王玉貴

（貴州省黔東南州交通建設工程公司，貴州 黔東南州 556000）

1 公路瀝青混凝土路面性能評價內容與養護對策

1.1 公路瀝青混凝土路面養護技術規范

我國《公路瀝青路面養護技術規范》(JTJ073.2-2001)以路面破損、平整度、結構強度及抗滑性作為路面使用質量性能的評價內容,但是這種評價體系并不適用于預防性養護。規范中明確指出,公路養護管理部門可根據公路等級、交通量、分項路況等評價結果,結合養護資金情況,采取維修養護對策,但是它所提及的維修養護對策并不包括預防性養護對策。

1.2 公路養護質量檢評方法

2002年交通部發布的《公路養護質量檢評方法》(試行)中路面現有使用質量評價同樣將路面破損、平整度、結構強度及抗滑性能作為評價內容。雖然該檢評方法是針對公路的,但是它并沒有詳細說明養護對策的選擇方法。總之,我國現行兩個有關公路瀝青混凝土路面養護的標準,其路面性能評價指標和養護對策不適用于預防性養護。

2 公路瀝青混凝土路面早期性能評價內容

在我國的瀝青混凝土路面的早期破損現象中,裂縫和車轍破壞占總破壞的80%～90%。裂縫和車轍的出現,嚴重影響了路面使用性能,導致路況不佳,乘車者感覺不舒適。觀測資料表明,部分公路在通車2～3年后就出現了較為嚴重的車轍和裂縫,這雖然是多方面原因造成的,但不可否認,忽視將車轍和裂縫作為早期性能重要評價內容是導致預防性養護效果不顯著的主要原因。因此,將裂縫和車轍從路面破損中單列出來,作為早期性能評價內容,有利于更好地采取預防性養護措施,使其更有針對性。

隨著行車荷載和外界環境對路面的作用影響,路面結構強度會有所衰減。但是在瀝青混凝土路面的使用早期,路面結構強度一般變化不大,基本處于良好的狀態。換言之,通常不能通過預防性養護來解決路面結構強度不足的問題。所以預防性養護是以路面結構強度良好為前提的,不需再將路面強度作為公路瀝青混凝土路面早期性能評價內容。另一方面,將裂縫和車轍從路面破損中單列出來后,剩余破損包括坑槽、松散、泛油、唧漿等,由于包括的破壞類型較多,而且這些破損一般都是局部出現的,應根據具體的破壞類型,采取相應的處置措施。

3 公路瀝青混凝土路面早期性能分級

為了使預防性養護更有針對性,同時便于道路管理部門正確地選擇預防性養護對策,本文對公路瀝青混凝土路面早期性能評價內容進行了分級評價。

3.1 裂縫的分級

裂縫按路面分布狀況可分為橫向裂縫、縱向裂縫和網裂。裂縫的寬度和密度決定著對路面的危害程度。對于單條裂縫,預防性養護階段最關心的是裂縫寬度;但對于整個路面,裂縫密度則是很重要的。

3.1.1 裂縫寬度的分級

對于預防性養護來說,裂縫的寬度指的是裂縫表面寬度。現行的《公路瀝青路面養護技術規范》和《公路養護質量檢評方法》(試行)中,都把裂縫寬度5mm 作為裂縫程度輕重的分界。因此,本文把裂縫寬度≤5mm 作為預防性養護的研究對象;當裂縫寬度>5mm時,應按日常養護維修相關規范進行處理。根據裂縫處滲水試驗結果分析可知,滲水系數隨裂縫寬度的增大而增大,裂縫寬度在1mm 以下時,基本不滲水;裂縫寬度在3mm 以下時,滲水系數變化速率緩慢;裂縫寬度>3mm 后,滲水系數變化速率增大。因此把裂縫寬度分為三個等級。

1)裂縫寬度<1mm,稱為一級裂縫。

2)裂縫寬度在1～3mm,稱為二級裂縫。

3)裂縫寬度在3～5mm,稱為三級裂縫。

3.1.2 裂縫率的分級

本文提出的裂縫率是針對網裂的,適用于預防性養護評價。我國的現行規范還沒有裂縫率與路面狀況等級劃分的評價標準。故本文引用日本道路養護技術規范中的PSI 模型。路面現時服務能力指數主要考慮了常見破損類型中的路面平整度、裂縫率和車轍深度。

3.2 車轍的分級

本文根據國外經驗,針對我國公路瀝青混凝土路面結構特點,對深度為0～25mm的車轍進行分級。《公路工程技術標準》規定:公路的路拱橫坡為1.5%。在公路和其他公路大量的車轍測試結果表明,我國車轍寬度一般為800～1500mm。如果車轍寬度取值為1200mm,可近似假設車轍形狀為三角形,通過幾何關系,可以計算得到使車轍內不致積水的車轍深度為9mm。參考國外標準,從安全角度考慮,車轍深度應該<10mm。從行車舒適性角度考慮,車轍深度如>15mm,行車就晃動不穩定。當車轍深度>25mm時,應采取日常養護措施。根據以上分析將預防性養護階段的RD 分為三個等級。

1)RD<10mm,稱為一級車轍。

2)RD 為10～15mm,稱為二級車轍。

3)RD 為15～25mm,稱為三級車轍。

根據公路的設計行車速度,以100km/h 作為計算標準,將路面功率譜密度代入公式,就可以計算出相應的國際平整度指數IRI,如表1。

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《公路養護質量檢評方法》(試行)中規定:在IRI>6.6時,路面處于需要養護維修的狀態。根據以上分析,把預防性養護階段路面平整度分為以下三級。

1)IRI 為0～3.42,稱為一級不平整。

2)IRI 為3.42～5.42,稱為二級不平整。

3)IRI 為5.42～6.6,稱為三級不平整。

4 常用的預防性養護措施

就公路瀝青混凝土路面而言,目前常用的預防性養護技術包括表面封層、裂縫填封和薄層罩面等類型。

4.1 填(灌)縫、封縫

填(灌)縫、封縫是采用密封材料充填路面的裂縫,防止水和雜物進入路面內部,保護基層,延緩路面損壞。填(灌)縫、封縫應用的最佳時機應在路面很少或者沒有出現結構性裂縫之前進行。路面裂縫范圍較小,程度較輕時應用此類措施才是經濟有效的。

4.2 霧封層

它是直接將乳化瀝青(無集料)噴灑在路面的一種預防性養護措施。主要作用是防水、封閉微裂縫、補充瀝青粘接料、穩定松散的集料,尤其適用于老化的瀝青混凝土路面、開級配瀝青混凝土路面和碎石封層路面。中等程度縱橫向裂縫、松散以及瀝青老化、硬化嚴重的路面均適宜采用霧封層;有明顯疲勞裂縫的路面、泛油路面、溫縮裂縫比較嚴重的路面和抗滑性能差的路面不適宜采用霧封層。

4.3 稀漿封層

稀漿封層是一種將乳化瀝青、集料、水和特殊添加劑按合理配比拌和并均勻攤鋪到路面上的一種預防性養護措施,它可有效地封閉路面的輕度裂縫,防止水分滲入路面內,提高路面的抗滑性能。輕度縱橫向裂縫和塊裂、磨耗嚴重或松散、老化、缺乏摩擦系數、滲水的路面和車轍發展已穩定且車轍不嚴重的路面均適于采用稀漿封層;路面出現明顯的疲勞裂縫或車轍較深、溫度裂縫嚴重、炎熱地區的泛油路不適宜采用稀漿封層。

4.4 微表處

微表處是將聚合物改性乳化瀝青、集料、礦粉、水和添加劑按一定比例拌和后迅速攤鋪到路面上的一種預防性養護措施,它可以防止路面松散、延緩路面老化、提高路面抗滑性、彌補路面微小的缺陷,它還有一個特殊的功能就是可用于車轍填補。輕度縱橫向裂縫、磨耗及松散、輕度或中度泛油、輕度不平整、缺乏摩擦系數、滲水、疲勞裂縫輕微的路面以及車轍穩定的路面適于采用稀漿封層;疲勞裂縫嚴重、損壞嚴重、剩余壽命短、溫縮裂縫嚴重的路面和炎熱地區的泛油路面均不適于采用稀漿封層。

5 預防性養護對策

5.1 針對裂縫的預防性養護對策

5.1.1 針對單條裂縫的預防性養護對策

一級裂縫(寬度<1mm),滲水不嚴重,且裂縫寬度的發展比較緩慢,可認為此時的裂縫可以不作任何養護。二級裂縫(寬度在1～3mm),滲水比較嚴重,為了防止產生水損害,應采取灌縫措施。三級裂縫(寬度在3～5mm),滲水嚴重,為了防止路表面的水滲入路面引起與水有關的病害,應及時采取預防性養護措施。合適的措施具體有:封縫、灌縫。對于橫裂和縱裂或構造物處的裂縫,縫寬<5mm的裂縫,灌注稀釋瀝青,或新型灌注材料(密封膠等),也可用防水防裂材料,高分子抗裂貼或壓縫帶處理裂縫,這可以有效地減緩或防止新反射裂縫的出現。

5.1.2 針對網裂的預防性養護對策

一級裂縫率(CR<1%)表明路面狀態良好,滲水不嚴重,此時路面不必采取預防性養護。二級裂縫率(CR 為1%～3.145%)表明滲水較嚴重,此時路面應采取預防性養護措施。合適的措施為:霧封層、稀漿封層、微表處、薄層罩面、超薄磨耗層。

5.2 針對車轍的預防性養護對策

一級車轍(RD<10mm)對路面性能不會造成影響,故此時可以不采取任何養護措施。二級車轍(RD 為10～15mm)會導致積水,積水向下滲透可能引起水損害。此時采取的預防性養護措施應考慮防水要求,合適的措施有:霧封層、稀漿封層、微表處。三級車轍(RD 為15～25mm)可能引起行車晃動不穩定,影響行車的舒適性。在選取預防性養護措施時,要綜合考慮防水、抗滑和提高平整度,合適的措施有:微表處、薄層罩面。

5.3 針對平整度的預防性養護對策

一級不平整(IRI 為0～3.42)使人主觀感覺舒適,行車舒適性好。不需要采取預防性養護措施。二級不平整(IRI 為3.42～5.42)讓人主觀感受有一些不舒適,行車舒適性受到一定影響。可以采取稀漿封層、微表處等措施以提高路面平整度。三級不平整(IRI 為5.42～6.6)導致人主觀感受不舒適,行車舒適性相對較差。可以選取微表處、薄層罩面、超薄磨耗層等措施來提高路面平整度,進而改善行車舒適性。

5.4 針對抗滑性能的預防性養護對策

抗滑性能處于一級狀態時(SFC>50),由于路面抗滑性能不足引發的行車事故發生概率很小,所以不需要采取預防性養護措施來增加路面的抗滑性。抗滑性能處于二級狀態時(SFC 為45～50),可能由于路面的抗滑性能不足導致行車事故,為使抗滑性能不致導致行車事故發生概率的倍增,建議采取稀漿封層、微表處、薄層罩面、超薄磨耗層等措施來提高瀝青混凝土路面的抗滑性能。為了能更好地體現上述對策制定原則,本文采用了決策樹的形式建模,如圖1所示。該模型簡單明了,易于理解,使用方便,具有較強的適應性。

6 結束語

本文針對瀝青混凝土路面早期破壞現象,將裂縫、車轍、平整度和抗滑性作為基于預防性養護的早期性能評價內容,并對其進行了分級。根據分級,本文從技術角度提出了針對預防性養護的對策方法,并建立了預防性養護決策樹。

[1]姜云煥，加強預防性養護,發展稀漿封層技術[J].

[2]董維揚,盧余權，瀝青混凝土路面預防性養護與機械[J].

[3]JTJ073.2-2001,公路瀝青路面養護技術規范[S].