瀝青路面預防性養護技術探討

胡逢新 孫 奕 陳培松

(1.深圳市奧鵬建設有限公司，廣東深圳 518001;2.沈陽市公路建設股份有限公司，遼寧沈陽 110011;3.大連理工大學道路工程研究所，遼寧大連 116024)

0 引言

近年來，國家大力發展基礎設施建設，我國的高速公路建設也得到了快速的發展。但是，作為公路建設的重要組成部分，養護管理工作卻沒有得到足夠的重視。

傳統的高速公路路面養護方式主要是矯正性養護(Corrective Maintenance)，即養護工作在公路設施出現明確病害或已部分喪失服務功能的情況下，再采取相應的功能性或結構性恢復措施。矯正性養護費用高、養護工程量大。因此，“預防性養護”概念應運而生。

路面預防性養護(PPM)是美國在20世紀90年代初提出的［1］。其基本理念是:

1)讓狀態良好的道路系統保持更長時間，延緩未來的破壞，在不增加結構承載能力的條件下改善系統的功能狀況。

2)在適當的時間，將適用的措施應用在適宜的路面上。預防性養護的核心是要求采用最佳成本效益的養護措施，強調養護管理的主動性、計劃性、合理性。

1 預防性養護的重要性

隨著美國提出路面預防性養護理念后，一些發達國家將預防性養護技術與路面管理系統結合，形成了比較完善的公路瀝青路面預防性養護技術體系，使瀝青路面預防性養護技術更科學，更合理，從而對加強路面使用性能和延長路面使用壽命有一定積極作用。

關于預防性養護和矯正性養護的效益費用比較，美國曾研究［2］發現這些道路的結構狀況和道路使用壽命有一個共同的變化特征如圖1所示，對于一條使用狀況良好的道路，在其前75%的使用壽命期內，路面使用性能下降40%，這一階段就是預防性養護階段。如果不進行任何的養護措施，在隨后的12%的使用壽命期內，其路面使用性能將再次下降40%，這一階段就是矯正性養護。

圖1 預防性養護和矯正性養護的效益比較示意圖

1987年，美國啟動戰略性公路研究項目(SHRP)中對養護費用效益的研究［3］表明:在整個路面使用壽命期內，對路面實行3次～4次的瀝青路面預防性養護，可以延長路面使用壽命10年～15年，節約養護成本45%～50%。由此可知，路面預防性養護可以有效地延長路面使用壽命，降低養護成本。

2 預防性養護方案的選擇

瀝青混凝土路面預防性養護方案的選擇可以有效的保持路面的使用性能、節約養護施工成本。選擇合適的預防性養護措施，應首先根據評價瀝青路面的使用性能確定適合進行預防性養護的施工路段，然后選擇最合適的養護措施，最后對已選的養護措施選擇最佳養護時機。

2.1 預防性養護路段劃分

為了解路面實際的使用性能，及時采取各種養護措施，延緩病害的惡化，應定期對路面使用性能做出評價。評價瀝青路面使用性能的目的是掌握路面的服務質量并判定公路網中需要進行養護的路段，以便確定預防性養護措施和養護時機。

瀝青路面使用性能的評價分為兩種，即單項指標和綜合指標［4］。我國現行的 JTJ 073.2-2001公路瀝青路面養護技術規范［5］將路面狀況分為四個單項指標和一個綜合指標。評價體系結構見圖2。

圖2 《公路瀝青路面養護技術規范》路面使用性能評價體系

其中，RQI用來評價路面平整度，PCI用來評價路面損壞狀況，SSI用來評價路面承載力，SFC或BPN用來評價抗滑性能，PQI為四個單項指標的加權平均值，用來評價路面的總體性能。

《公路瀝青路面養護技術規范》中［5］，路面的綜合評價指標采用路面質量指數PQI作為評價指標，PQI用分項指標加權計算得出。PQI的數值范圍為0～100。其值越大，路況越好。

PQI按下式計算:

其中，P1，P2，P3，P4為相應指標的權重，按 PCI，RQI，SSI，SFC的重要性確定。高速公路權重指標P1，P2，P3，P4的建議值分別為:0.25，0.35，0.1，0.3。

PCI1，RQI1，SSI1，SFC1的賦值見表 1。

表1 單項指標賦值

其綜合評價標準如表2所示。

表2 綜合評價指標PQI

預防性養護就是在路面狀況良好的條件下進行的養護，其一般值為:70≤PQI≤85［6］。PQI標準應適當，不能太高，也不能太低。標準過高則需要對過多的路段進行預防性養護，難以全部實現;標準過低就會使道路在破壞相對嚴重后才進行預防性養護，違背了預防性養護的初衷。綜合考慮，PQI的標準值為77分左右較為合適。另外，PQI標準分數值范圍不能太大，不然會難以確定預防性養護的最佳時機。因此，推薦預防性養護標準為:75≤PQI≤80。

2.2 預防性養護措施選擇

實施預防性養護技術主要考慮“三個適合”原則，即在合適的時間對合適的路面實行合適的預防性養護措施。針對不同的路面，在綜合評價瀝青路面使用性能的基礎上，選擇最合適的預防性養護措施，是路面實施預防性養護的關鍵。公路瀝青路面預防性養護措施比較多，國內外常用的預防性養護措施有:填(灌)縫、封縫、微表處、超薄磨耗層等。為達到最佳成本效益，要針對不同的路段選擇與之相適應的預防性養護措施。

2.2.1 填(灌)縫、封縫

填(灌)縫、封縫實際上就是用高粘度、高粘彈性的裂縫密封膠對裂縫進行填封。裂縫填封可以有效地防止雨水、冰雪等滲入路面，通常需要進行擴縫處理，但其有效壽命只有幾年。填(灌)縫適用于早期路面裂縫破壞狀態。當其裂縫較多時，就不再是經濟有效的措施。

2.2.2 霧封層

霧封層是一種新型高速公路瀝青路面預防性養護技術，它是利用專用設備將具有良好滲透性的霧封層材料均勻的灑布到瀝青路面上，從而起到防水和抑制松散的作用，防止路面材料進一步老化。同時，霧封層可以填補微小裂縫和表面空隙。霧封層對表面滲水、貧油、微細裂縫等病害具有一定的抑制作用。

2.2.3 微表處

微表處是用具有一定級配的石屑或砂、填料(水泥、石灰、粉煤灰、石粉等)與聚合物改性乳化瀝青、外摻劑和水，按一定比例拌制成流動型混合料，再均勻灑布于路面上的封層。微表處實際上是稀漿封層的一種特殊形式。它對防止路面松散、延緩路面老化、提高路面抗滑性有一定積極的作用，同時它還可用于車轍填補［8］。微表處也可直接用于新建道路的表面磨耗層，從而減少昂貴石料的使用，顯著降低甚至基本消除早期水損壞的發生。

2.3 預防性養護時機確定

瀝青路面預防性養護措施并不是在任何情況下都適用，預防性養護的好壞與養護的時機有很大關系。采取措施的時機不當，不僅達不到預期的使用效果，而且很可能浪費大量的養護資金［9］。因此，合理的預防性養護時機也尤為重要。

2.3.1 基于時間的方法

根據已有的設計、施工資料和經驗發現，每個路段大致都有一個需要進行預防性養護的適宜時間。然而，隨著交通狀況和環境的不同，預防性養護的適宜時機也有所不同。這種方法主要是給管理部門提供一個采取瀝青路面預防性養護措施的大致時間。表3給出了采取瀝青路面預防性養護措施的大致時間。

表3 瀝青路面預防性養護措施時間表

2.3.2 生命周期法

生命周期法是在一定的時期內，通過分析某一路段的初建費用和以后的折扣費用來評價其經濟價值的過程［10］。一般的路面管理系統經濟分析認為，用壽命周期費用分析的經濟分析方式是比較合理的。為了使道路具有更好的通行環境，降低瀝青路面養護費用，使用生命周期法確定瀝青路面預防性養護時機。由于在不同的時間段內支付相同的費用會產生不一樣的經濟價值，所以必須進行經濟分析［11］。分析方法就是將不同時期的費用按照一定的折現率轉化為現值，然后可以在不同的養護方案之間進行比較。

3 結語

1)瀝青路面預防性養護方案選擇的方法步驟為預防性養護路段劃分、預防性養護措施選擇和預防性養護時機確定。

2)在瀝青路面預防性養護路段劃分時，PQI標準應適當，不能太高，也不能太低。標準過高則需要對過多的路段進行預防性養護，難以全部實現;標準過低就會使道路在破壞相對嚴重后才進行預防性養護，違背了預防性養護的初衷。綜合考慮，PQI的標準值為77分左右較為合適。

［1］Samuel Labi，Kumares C.Sinha.Life-Cycle Evaluation of Flexible Pavement Preventive Maintenance［J］.Journal of Transportation Engineering，2005(1):29-31.

［2］Optimal Timing of Pavement Preventive Maintenance Treatment Applications［R］.NCHRP Report，2005:523.

［3］Hicks，R.G.，S.B.Seeds，D.G.Peshkin.Selecting a Preventive Maintenance Treatment for Flexible Pavements，Foundation for Pavement Preservation，2000.

［4］劉伯瑩，姚祖康.瀝青路面使用性能預測［J］.中國公路學報，1991，4(2):5-15.

［5］JTJ 073-96，公路瀝青路面養護技術規范［S］.

［6］何余良，張起森.瀝青路面使用性能評價指標［J］.長沙交通學院學報，1994，10(2):56-57.

［7］龍海輝，諸葛文杰，胡 浩.瀝青路面預防性養護新技術［J］.華東公路，2010，185(1):3-5.

［8］徐 劍.瀝青路面微表處養護技術的研究［D］.南京:東南大學博士學位論文，2002.

［9］曾 峰，張肖寧.瀝青路面預防性養護技術研究進展及關鍵問題［J］.中外公路，2009，10(15):95-97.

［10］任 奕，談至明，柳正華.瀝青混凝土路面預防性養護效益計算及參數［J］.公路，2006(11):183-186.

［11］陳其學.高速公路路面預防性養護決策［J］.公路交通科技，2007(1):87-89.