基于全壽命周期效益的瀝青路面養護要點分析

李雨鋒、楊超群

（1.重慶通力公路工程試驗檢測有限公司，重慶401120；2.四川同創凱宏人力資源管理有限公司，四川成都610045）

0 引言

路面全壽命周期是基于路面設計階段、實施階段及使用階段的綜合考慮，在全壽命周期成本的控制條件下，使投資建設工程能夠獲得最大的效益值。路面養護是保證全壽命周期效益增加最為重要的手段，路面未經養護，會導致路面提前結束使用功能而被棄置，道路的效益未能充分實現。進行養護措施分析能夠滿足路面使用性能要求，并保證全壽命周期效益最優；全壽命周期效益包括經濟效益、環保效益、社會效益等方面，以路面全壽命周期效益作為路面養護的目標控制，通過建立養護體系為實現養護期望的效益目標提供決策，結合路面養護的修復技術和養護措施，實現道路的長期使用功能。在預定的標準和約束條件下效益最佳，保證道路在壽命周期內養護成本最小[1]。

1 預防性養護控制要點分析

預防性養護的時機與養護成本有很大的關系。養護時機是改善瀝青路面性能的核心要點，錯過路面預防性養護的時機對路面的性能恢復影響較大，會造成后期的養護成本和資源的浪費。養護措施采取科學有效的施工方法，控制好方案決策、材料選擇、施工過程中各階段對路面性能恢復的關鍵點，對預防性養護結合現交通狀況進行針對性決策。

1.1 預防性養護的時機決策

預防性養護的時機是通過路面各項評價指標確定的。在養護期間，預防措施的積極性對路面性能有較大影響，路面首次養護時間越早，路面恢復的性能越高。病害的發展可能降低路面的穩定性和強度，同時增加局部病害修復難度。早期檢測和局部病害修復能有效預防病害的發生和延緩病害惡化的速度[2]。預防性養護成本與前期投入時間有關。在路面管養期，較早投入資金能夠降低成本，同時路面可使用的持續壽命增加。路面的預防性養護是多階段、周期性、持續的作業，結合經濟效益、社會效益綜合考慮路面的首次預防性養護方案。不同使用階段預防性養護的時機對目標效益的影響不同，預防性養護的目標預測應具備可靠性，保證下一階段預防性養護時間間隔的路面性能具有時效性。

1.2 預防性養護的措施要點分析

預防性養護措施是指根據路面的輕微病害情況制定應對措施，對路面功能進行維護和修復。預防性養護措施主要包括路表封層、微表處、裂縫修補、薄層罩面等措施，起到路面防水、增加耐磨耗、恢復平整度和路表防滑等作用，以此增加瀝青路面的耐久性和水穩定性能。預防性養護措施針對路表進行處治時，與車輪荷載直接接觸，膠結材料和集料應該具有較高的性能質量要求。膠結材料具備良好的工程性能，以增加處治層與瀝青路面的黏結性，填補微小裂縫，提升耐久性能等。集料選宜用、堅固性高、清潔程度高且符合路表工程性能的優質集料，提高路面的耐磨耗和抗滑性等。預防性養護措施是對路面產生的坑槽、網裂、車轍等病害局部修復后，再進行路表處治，減少路面產生的次生病害，能夠減少后期的養護過程中的人力資源成本和維修經濟成本。在預防性養護作業中，控制好交通運營狀況，避免過早開放交通對養護路段造成路表損害。

預防性養護是一個系統工程，應收集公路歷史及現階段的路面養護數據[3]，通過路表病害和交通狀況統籌分析，針對性實施路表處治方案，改變道路的路容狀況和提升路面使用性能，使預防性養護措施為道路運營帶來更好的服務和效益。

2 矯正性養護控制要點分析

隨著累計軸載作用次數增加和使用環境的變化，道路運營期間的預防性保護措施失效，尤其是預防性養護未得到充分保證[4]，病害累積惡化影響行車安全。路面結構強度在使用過程中降低，不滿足使用要求時，可對路面進行功能性修復或再生處理，使道路可持續壽命周期增加和路用性能恢復。矯正性養護涉及路面結構的局部修復及再生，路面養護措施對于投資所得效益具有舉足輕重的影響，改建后的路面對交通運輸服務的長期效益應作為矯正性養護的控制目標。

2.1 路面再生方案控制分析

矯正性養護涉及路面結構力學性質變化，對道路的通行能力和使用性能有較大影響。其結構重組應該基于路面全壽命周期效益內涵進行設計和改進；路面改造所涉及的改進材料影響路面的使用性能及持續壽命，與路面可持續年限的剩余使用價值有巨大的關系；路面改造的實施方案決定了路面再生的質量，很大程度上決定了后期的養護成本。路面再生是對路面較為完整修復的一次“大型手術”，控制好路面修復的成本質量需要考慮路面的設計、選材、施工三個階段。在路面的養護過程中各階段統籌分析，兼顧工程效益及養護成本合理決策養護方案。

結構重組性能、改性材料及實施方案應該根據全壽命周期效益進行綜合考慮，在路面再生性能得到保證的條件下，實現經濟效益、環保效益、社會效益最優。路面的再生方案基于全壽命周期效益進行分析，綜合考慮結構設計階段、實施方案與改性材料比選階段，有效實現養護周期投資效益最優化。根據道路改善目標的需求分析，兼顧各階段對路面養護目標的影響進行綜合考慮，對預期改善目標的側重性進行分析，有利于路面養護目標的實現。單因素分析對道路的養護效果并不理想，全壽命周期設計的內涵在于效益最優，對路面再生的三個主要階段進行目標控制分析，對各因素進行優化排序，按重要性對道路進行養護方案選擇。各階段的考慮因素控制在20%以上，能有效保證路面的再生效益，使路面的性能提升、服務年限增加、后期養護成本降低都能得到保障。過于偏激的路面再生方案，易造成道路管理體系的經濟、養護、質量失衡。在規劃的路網養護體系中，使投資成本傾斜，不能實現路面管養的效益目標。

改建路面結構組合設計，傾向于使用性能的設計方法。新建路面基于力學模型及經驗法進行設計，對使用環境變化和客觀交通條件考慮有所不足。新建路面在使用階段作為一條試驗路，為路面結構改進提供了指導。路面再生結構對于路面不同病害特征進行針對性設計，對路面的抗病害能力有所提升，使改建后的路面結構達到期望的效益目標。路面的改進材料主要有新型材料和改性材料，能回復和提高再生路面性能，彌補初期設計環境因素考慮不足帶來的病害。通過分析論證新型材料的綠色環保性，并考慮改進材料的舊料回收率和經濟成本，再生改進材料選擇在滿足路面設計性能條件下，謀求最大環保和經濟效益。路面再生技術主要應用于功能性養護和結構性養護[5]，在路面維修過程中結合新技術、新工藝、新設備進行方案選擇。高效率的生產技術包括瀝青混合料的廠拌和路拌的熱再生、冷再生技術以及目前瀝青混合料施工推行的低能耗、經濟環保的溫拌技術[6]。先進的設備包括銑刨設備、移動式現場拌和設備、廠拌設備等。新設備為再生技術的改進提供了基礎，再生路面實施方案的分析應結合技術設備和施工工藝互補考慮，在實施工作中，對經濟成本和施工質量進行優化，保證建成路面的長期效益。

2.2 路面再生養護措施要點分析

瀝青路面再生養護措施也存在多方面的技術性難題，包括舊路面的再生利用率、結構重組性能和路面結構層的處置措施等。基于路面的全壽命周期效益對養護措施進行優化，把技術問題納入決策方案中進行考慮。瀝青路面回收料（RAP）的再生利用率和多元化利用方向是養護措施的重要經濟成本指標，最大限度地節約資源和保護環境，從而實現綠色高質量發展[7]。由于舊瀝青的老化，溫度敏感性能降低和彈性恢復能力變差，隨著再生瀝青的比例增加，再生瀝青路面的低溫性能、抗疲勞性能減弱[8]。回收的舊料失去表面孔隙構造特征，長期與瀝青的黏附作用使表面形成一層結合膜，隨著再生的舊料（RAP）與新料（NA）摻入比增加，拌和混合料的黏附性降低。由于再生粗集料的密度小對瀝青有吸附作用，還會增加再生拌和的最佳瀝青用量。再生瀝青混合料的柔韌性恢復、高溫穩定性能及低溫性能的保證，再生面層耐疲勞、耐老化、抗剝落性等是否優于新拌路面的性能是生產技術的主要問題。銑刨后的舊料再生利用率和再生的路用性能是再生技術的期望目標。通過新型材料、再生劑結合先進再生技術進行優化生產，對再生瀝青混合料的配合比設計進行優化，有效控制路面質量和降低建設成本。

路面結構病害根據多處探槽或鉆芯來確定結構層損壞狀況。對路面面層結構進行銑刨，銑刨后對基層病害進行處理。對于水穩基層可采用微裂均質化處治，消除水穩層殘余病害和防止反射裂縫[9]。通過改性膠漿及聚合物注漿對無機結合料穩定類基層起到夯實壓密等效果，使其恢復強度，或采用就地冷再生技術修復基層等。對于基層損壞嚴重的路面，宜進行基層刨除再生消除病害。無機結合碎石基層刨除，破碎的顆粒呈堿性，與無機膠凝材料拌和性能較低，導致基層的強度恢復較差。采用乳化瀝青再生處治或作為瀝青碎石基層原料，基層可充分利用瀝青面層舊材料進行再生。對原路面整體結構強度下降較明顯的，宜加鋪無機結合料半剛性基層作為補強層。采用無機結合料穩定基層，做好施工接縫處理和養生工作，減少接縫收縮及結合料干縮對再生路面產生反射裂縫。處理后的基層宜設置下封層，防止自由水下滲，保證道路工程的安全性與穩定性[10]。對只涉及面層結構的病害，進行銑刨后，綜合考慮再生劑性能和力學性能，重新設置面層結構厚度，可增設補強層、抗疲勞層、磨耗層等，增強汽車的適應性，并保證路面結構強度、穩定性符合要求。處理好基層、面層間的攤鋪工作，增加結構層間的摩阻力，避免造成層間結合不良[11]。面層間合理設置黏結層，減少層間滑移導致的病害。通過綜合應用技術設備、生產工藝，使結構層性能提升、次生病害有效降低（見表1）。

表1 瀝青路面再生技術主要問題

3 結語

路面養護是道路全壽命周期管理的重要組成部分，實行“建養并舉”的模式，把智能檢測系統與科學管理系統結合起來，使養護方案決策不失衡。采取有效的養護措施，保證路面的使用性能優良，在可控成本范圍內延續道路的使用壽命。預防性養護措施是保證路用性能的有效手段，建立好檢測系統與管理系統是關鍵，實現對初期病害發展可控，及時處理，防患于未然。在路面使用壽命周期內，周期性地進行預防性養護，能有效延長持續壽命，并節約大量養護費用。矯正性養護措施具有針對性，優化技術措施，改善路面性能和結構，尋求路面工程的最大經濟效益。路面改建應結合再生技術，考慮最大效益，根據病害特征，針對性地進行路面結構組合設計，通過改進材料和實施方案，提高再生路面的使用質量。