東北寒冷地區(qū)市政道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)適應(yīng)性研究

張家宇，王 彬

(1.遼寧省交通高等專科學(xué)校，遼寧 沈陽 110000；2.沈陽祥榮市政建設(shè)工程有限公司，遼寧 沈陽 110000)

養(yǎng)護(hù)工程

東北寒冷地區(qū)市政道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)適應(yīng)性研究

張家宇1，王 彬2

(1.遼寧省交通高等專科學(xué)校，遼寧 沈陽 110000；2.沈陽祥榮市政建設(shè)工程有限公司，遼寧 沈陽 110000)

針對東北寒冷地區(qū)的氣候特點和路面結(jié)構(gòu)特點，分析市政道路瀝青混凝土路面的技術(shù)狀況評價指標(biāo)體系，從縱向和橫向兩個維度對市政道路瀝青混凝土路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施開展適應(yīng)性評價，并依據(jù)沈陽市西濱河路市政道路養(yǎng)護(hù)維修項目進(jìn)行實體評價。

市政道路；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)；適應(yīng)性

1 瀝青混凝土路面技術(shù)狀況評價

《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG H20-2007)將瀝青路面技術(shù)評價指標(biāo)分為路面損壞、平整度、抗滑性能、路面車轍和結(jié)構(gòu)強度等5項指標(biāo)，構(gòu)成完整的瀝青路面技術(shù)狀況評價指標(biāo)體系，如表1所示。

表1 瀝青路面技術(shù)狀況評價指標(biāo)體系

以瀝青路面損壞為例進(jìn)行詳細(xì)分析，瀝青路面損壞主要包括龜裂、塊狀、縱裂、橫裂、坑槽、松散、沉陷、車轍、波浪擁包、泛油、修補等11類21項，主要采取人工調(diào)查方式或者路況快速檢測系統(tǒng)(CiCS)調(diào)查。如果采用人工調(diào)查方式，需要填寫《瀝青路面損壞調(diào)查表》，并依據(jù)下列公式計算出路面綜合破損率DR：

DR=∑∑Dij×Kij/A

(1)

式中：A為調(diào)查路段的路面總面積，m2；Dij為第i類損壞、第j類嚴(yán)重程度的實際破損面積，m2；Kij為第i類損壞、第j類嚴(yán)重程度的換算系數(shù)。

路面綜合破損率是路面損壞的調(diào)查指標(biāo)，為了便于評價和比較，我們還要將調(diào)查指標(biāo)轉(zhuǎn)化為評價指標(biāo)，依據(jù)下列公式計算路面狀況指數(shù)PCI：

PCI = 100―15DR0.412

(2)

依據(jù)路面狀況指數(shù)PCI的得分值(0—100之間)，我們就可以得到路面損壞屬于優(yōu)、良、中、次、差的哪一個等級，在《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG H20-2007)中規(guī)定了PCI分值與評價等級的關(guān)系，如表2所示：

表2 公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)

按照以上過程，我們可以分別獲得平整度、抗滑性能、路面車轍和結(jié)構(gòu)強度的分?jǐn)?shù)和評價等級，經(jīng)過計算獲得路面使用性能指數(shù)PQI，從而獲得公路技術(shù)狀況指數(shù)MQI，為研究預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施的適應(yīng)性提供科學(xué)依據(jù)。

2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施適應(yīng)性評價

適應(yīng)性的概念最早出自達(dá)爾文的進(jìn)化論，是指生物體與環(huán)境表現(xiàn)相適合的現(xiàn)象，后來逐漸被應(yīng)用到社會科學(xué)和自然科學(xué)的各個領(lǐng)域。在工程領(lǐng)域的適應(yīng)性評價主要是研究某一項工程措施在各種外部條件和內(nèi)在因素的影響下能夠產(chǎn)生正確、科學(xué)、有效的工程預(yù)期效果的能力。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，在市政道路經(jīng)常使用的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施包括灌縫、霧封層、碎石封層、稀漿封層、微表處、薄層罩面和瀝青再生技術(shù)等，這些措施能否產(chǎn)生預(yù)期的養(yǎng)護(hù)效果，與東北寒冷地區(qū)氣候?qū)︷B(yǎng)護(hù)作業(yè)的影響和市政道路大交通量對養(yǎng)護(hù)作業(yè)的干擾等外部條件有關(guān)，也與措施本身的技術(shù)要求、實現(xiàn)難度、養(yǎng)護(hù)費用和使用年限等內(nèi)在因素有關(guān)。

2.1 養(yǎng)護(hù)措施對影響因素的適應(yīng)性評價

首先就單一預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施在不同外部條件和內(nèi)在因素影響下的適應(yīng)性進(jìn)行縱向分析，這里以薄層罩面技術(shù)在氣候條件下的適應(yīng)性評價為例。薄層罩面技術(shù)在應(yīng)用過程中對氣候條件有一些適應(yīng)性要求，比如當(dāng)氣溫低于10 ℃或者下雨導(dǎo)致路面潮濕對原有路面或銑刨后的路面噴灑粘層油的工序無法實施，城市快速路、主干道薄層瀝青混凝土攤鋪的施工最低溫度為10 ℃，城市次干道的施工最低溫度5 ℃，應(yīng)該盡量避免在最低溫度以下的環(huán)境中進(jìn)行施工，同時在有雨雪、霜降、大風(fēng)等天氣都不宜施工。沈陽地區(qū)屬于溫帶季風(fēng)氣候，對沈陽地區(qū)2011年至2014年三年期間的氣候資料進(jìn)行研究分析，從溫度條件上看，沈陽地區(qū)從5月7日開始平均最低氣溫高于10 ℃，從9月25日開始平均最低氣溫低于10 ℃，在此時間段內(nèi)適合開展薄層罩面施工，考慮施工溫度的適應(yīng)性工期為141 d。從降水條件上看，沈陽地區(qū)夏季炎熱多雨， 7、8月份的降水占全年總降水量的60%左右，在上述141天內(nèi)降水平均天數(shù)為53 d，同時考慮施工溫度和降水條件等氣候影響下的薄層罩面技術(shù)的適應(yīng)性工期為88 d。

2.2 影響因素對養(yǎng)護(hù)措施的適應(yīng)性評價

其次以單一外部條件和內(nèi)在因素影響下對各項不同的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的適應(yīng)性進(jìn)行橫向分析，這里以使用年限對各項預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的適應(yīng)性評價為例。灌縫是處理瀝青路面裂縫的一種簡單有效的手段，包括普通熱瀝青或改性乳化瀝青灌縫、高分子聚合物灌封膠灌縫和瀝青混合料灌縫等幾種形式，由于無法處理好灌縫料與原有路面結(jié)構(gòu)的粘結(jié)性能，這種措施的使用年限僅僅為1～2年，甚至出現(xiàn)了“年年裂縫、年年灌縫”的情況。霧封層與碎石封層是在原有瀝青路面基礎(chǔ)上撒布一層瀝青或“瀝青+碎石”，這兩種措施對提高路面強度幫助不大，使用年限為2～3年。稀漿封層與微表處是將乳化瀝青、粗細(xì)集料、填料、水和添加劑等按照設(shè)計配比拌和成稀漿混合料攤鋪到原有瀝青路面上，相比霧封層與碎石封層在性能上有所提高，使用年限為2～4年。薄層罩面和瀝青再生技術(shù)相當(dāng)于為原有路面重新加鋪了上面層，路面性能得到了最大限度的恢復(fù)，使用年限為3～5年。

針對以上從兩個維度的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的適應(yīng)性評價，可以最終形成某地區(qū)市政道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的適應(yīng)性評價體系，建立適應(yīng)性評價矩陣，針對某一擬開展養(yǎng)護(hù)的市政道路的具體情況確定最具適應(yīng)性的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)對策。

3 工程實體評價

沈陽市西濱河路(三經(jīng)街至青年大街段)道路長度758.30 m，路寬19.00 m，為機動車與非機動車混行的城市交通次干路。隨著城市交通流量的日益增加和東北寒冷地區(qū)的氣候影響，該路段瀝青路面的病害發(fā)展呈加速增長態(tài)勢，出現(xiàn)了大量龜裂、坑槽、沉陷、波浪、擁包等情況，路面整體強度不足。應(yīng)用本文章研究成果開展預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的適應(yīng)性研究分析，確定采用薄層罩面技術(shù)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，具體技術(shù)措施為對原有瀝青路面銑刨4 cm，上面層采用4 cm細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土(AC -13C型)，下面層采用5 cm中粒式瀝青混凝土(AC -20F型)。施工工期選擇在降雨較少且氣溫適宜的9月上旬，同時嚴(yán)格控制各項關(guān)鍵施工技術(shù)控制點。該道路經(jīng)過預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后，各項路面技術(shù)狀況得到明顯提升，如表3所示。

表3 瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)前后技術(shù)

4 結(jié) 語

在對東北寒冷地區(qū)市政道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)適應(yīng)性分析的基礎(chǔ)上，形成適應(yīng)性評價體系，建立適應(yīng)性評價矩陣，可以有效彌補現(xiàn)有市政道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)對策確定的不足，極大提高市政道路的科學(xué)養(yǎng)護(hù)能力和水平。

[1] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．2014年城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計公報[J]．城鄉(xiāng)建設(shè)，2015，(8)：8-13.

[2] 徐劍，黃頌昌．瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念與技術(shù)[M]．北京：人民交通出版社，2011.

[3] 高彥雷．瀝青路面修復(fù)技術(shù)研究及工程應(yīng)用[D]．廣州：華南理工大學(xué)，2012.

Study on the Adaptability of Municipal Road Preventive Maintenance in the Cold Area of Northeast China

ZHANG Jia-yu1，WANG Bin2

(1.Liaoning Province College of Communications；2.Shenyang XiangRong Municipal Construction Engineering Co., Ltd.，Shengyang，Liaoning 110000，China)

According to the characteristics of the climate and the road structures in the cold area in the northeast, this essay analyses the technical evaluation index system on the municipal road with asphalt concrete pavement applied, which also measures the preventive maintenance of the municipal road paved asphalt concrete for evaluation of adaptability from a vertical and transverse angle. In fact, this evaluation system has been put into the municipal road maintenance and renovation project of Binhe West Road in Shenyang City.

municipal road; preventive maintenance; adaptability

2016-06-07

張家宇(1974-)，男，黑龍江海倫人，副教授，主要從事公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)的教學(xué)與研究。

U418.6

C

1008-3383(2017)03-0181-02