國省干線公路養護中預防性養護技術及應用研究

吳剛

（貴州省貴定公路管理段，貴州 貴定 551300）

0 引言

對于國省干線公路養護，預防性養護作為未來發展的重要趨勢，對保持公路使用性能和延長公路結構使用壽命有重要作用與意義。基于此，對預防性養護技術的應用進行深入分析研究，保證最終的預防性養護效果。

1 技術適用性

對養護部門而言，有多種養護實施方案可供選擇，如果從公路技術等級這一角度進行區分，有些預防性養護措施可在高速公路中使用，有些預防性養護措施可在普通公路中使用，還有一些預防性養護措施只能在部分等級和狀況的公路中使用[1]。如碎石封層施工完成后會增大路面行車噪聲，同時，集料散落可能影響到高速行車安全，該方法不適用于車流量較多、行車速度較快的情況；就地熱再生方法的施工隊列長度相對較大，且對待養護路面結構的厚度也提出了較高要求，一般不適用于二級及以下的公路。目前，較為常用的預防性養護措施及其適用條件為：其一，霧封層，可用于高速公路、一級公路、二級公路與三級及以下公路，要求在溫暖干燥的氣候條件下使用。其二，微表處，可用于高速公路和一級公路，要求在溫度不低于10℃的氣候條件下使用。其三，稀漿封層，可用于二級公路與三級及以上公路，要求在溫度不低于10℃的氣候條件下使用。其四，碎石封層，可用于一級公路、二級公路與三級及以下公路，要求在溫度不低于15℃的氣候條件下使用。其五，復合封層，可用于一級公路、二級公路與三級及以下公路，要求在溫度不低于15℃的氣候條件下使用。其六，超薄磨耗層，可用于高速公路、一級公路、二級公路與三級及以下公路，要求在溫暖干燥的氣候條件下使用。其七，薄層罩面，可用于高速公路、一級公路、二級公路與三級及以下公路，要求在溫度不低于13℃的氣候條件下使用。其八，封縫與灌縫，可用于高速公路、一級公路和二級公路，要求在涼爽干燥的氣候條件下使用。其九，就地熱再生，可用于高速公路與一級公路，要求在溫度不低于15℃的氣候條件下使用。其十，瀝青再生處治，可用于高速公路與一級公路，要求在溫暖干燥的氣候條件下使用[2]。此外，預防性養護對路面狀況也提出了明確要求，以某國省干線公路為例，初步確定需進行預防性養護處理的路段如表1 所示，真正可進行預防性養護的路段如表2 所示。

表1 初步確定需進行預防性養護處理的路段

表2 真正可進行預防性養護的路段

2 預防性養護技術

2.1 霧封層

在瀝青表面均勻噴射一層較薄且有很高滲透作用的改性乳化瀝青，使路表與雨水分隔開來，在隔水防滲的同時封閉整個路面。該技術能改善集料之間的黏結性能，防止水損壞現象的發生。伴隨路面使用時間不斷延長，逐步產生一系列病害，使路面滲水性顯著增加。在路面狀況相對良好的情況下，若未能及時開展預防性養護，將在雨季之后產生顯著病害。此時，最適用的養護方法即為霧封層。若按照具體構成材料，可將該方法分成以下兩種：第一種為采用普通乳化瀝青；第二種為采用含有一定量再生劑的瀝青乳液。實際情況中以第二種較為常用，其功能包括：避免雨水不斷滲透至下層、將路面上的微小裂縫修補密實、使松散狀態的集料保持穩定、補充散失的黏結料、延緩瀝青老化和增加路面顏色深度等。該養護方法的現場操作比較簡單，僅需封閉2～3h 即可恢復交通。實際施工中，噴灑量控制與保證滲透性能是重點，開工前必須確保原路面保持平整與潔凈[3]。

第一，霧封層對松散類的病害有良好處治成效，卻無法處理龜裂與網裂，僅能對輕微裂縫進行處理。所用乳化瀝青具有很強的流動性，能滲透至骨料之間的縫隙中，同時還能進入裂縫中對細小的裂縫進行封閉，為已經老化的路面增添新瀝青，使路面恢復良好的黏附力，有效填補裂縫與孔隙。對松散類病害的處治有效期相對較短，一般不超過1 年。

第二，霧封層可以封閉表面層，改善密水性能，避免骨料松散剝落，保證密水效果，使密水性能持續保持至少2 年的時間，防止產生較高的養護成本，保證經濟效益。根據相關試驗結果可知，霧封層施工完成后1 個月后，可使路面滲水系數不超過10mL/min，在2 年以后滲水系數才開始明顯上升[4]。

第三，霧封層施工完成后，如果乳化瀝青無法進入致密路面層中，將會在路表面長時間停留，形成十分光滑的表面，進而影響公路的行車安全。此外，霧封層還會影響原路面抗滑性能，導致構造深度與SFC指數均明顯降低。根據相關試驗結果可知，霧封層施工完成后，SFC 指數下降3%～10%。

第四，霧封層對路面平整度基本沒有任何改善效果，無法改善車轍與補充由于骨料損失數量較多而產生的病害，也無法在交通量繁重的路段使用，當路面上存在明顯的疲勞裂縫、泛油和擁包病害時，不能直接采用該養護措施。基于此，霧封層適用于對乳化瀝青有良好滲透性的路面。

2.2 微表處

微表處是指有良好抗滑性與耐久性的混合料薄層，采用聚合物改性乳化瀝青、填料、集料、水與各類添加劑構成，拌制均勻后借助專門的設備鋪筑至待養護路面，一般只需要1～2h 即可開放路段的交通。就目前來看，稀漿封層方法與微表處的差異很小，甚至很多人都認為微表處實際上就是稀漿封層的其中一種。事實上兩者存在一定差異，即微表處需要用到改性乳化瀝青，而稀漿封層的厚度很小，只有一層石料，微表處厚度可以達到10cm。微表處施工效果會受到很多因素的影響，包括原材料、混合料級配與現場施工，當混合料級配設計合理可行、現場施工規范時，形成的微表處結構可有效避免路面產生滲水，封閉路面上的微小空隙，為路面結構提供良好的保護作用。此外，微表處技術的應用還能對路面上的車轍、泛油與松散進行改善，增強路面結構抗滑性，需注意避免在極端天氣條件下施工，包括炎熱、寒冷與降雨。

第一，微表處能處理路面上的輕微裂縫，避免路面產生松散，減慢路面的老化速度，并填補輕微的車轍。根據相關試驗結果，采用微表處的方法能使車轍深度在1 年時間內保持在不超過6mm 的水平[5]。

第二，微表處具有的抗滑性與密水功能均會受到路段交通量、混合料設計級配與現場施工工藝等因素的影響，若微表處施工良好，則能改善路面抗滑性與防水性，避免路表上的積水發生下滲，同時構造深度與摩擦系數也會因為微表處使用時間延長而減慢衰減速度。

第三，微表處層的厚度相對較小，能改善路面平整度，改善路面行車舒適性，提高服務能力，而改善的效果有限。

第四，微表處和原路面之間的黏結較為牢固，成型速度快，不會對正常交通造成太大影響，易產生噪聲且美觀性有待改善，如果路面有較為嚴重的破損，不可采用該方法。

2.3 超薄磨耗層

這是一種較新的預防性養護措施，先在待養護路面均勻撒布一層聚合物改性乳化瀝青，再均勻攤鋪熱拌瀝青混合料，黏結層在高溫作用下直接破乳，確保熱瀝青層和原路面之間良好黏結，之后采用鋼輪壓路機連續碾壓，一般僅需0.5h 左右即可恢復正常交通。該養護措施的厚度保持在15～25mm 范圍內，有很大的構造深度，一般為斷級配材料，以保證抗滑性能與水穩定性。該養護措施一般用于平整度良好且車轍深度在10m 以內，沒有結構性損壞的路面，可減小路面行車噪聲，防止產生水霧。黏結層是決定該措施成敗的關鍵，中間層必須有良好的黏結性能與封水性能[6]。

第一，該措施只能消除輕微的松散和裂縫病害以及深度不超過15mm 的車轍，能有效提升路面施工后的平整度。如果原路面的平整度很低，則該措施的改善效果不大。

第二，通過采用該養護措施能增強原路面在橫向上的排水能力，因采用的是間斷級配，所以能增加初期滲水系數，使后期形成的混合料空隙被完全填滿。基于此，在施工中要注意黏結層自身的黏結性能以及密水性能，避免水進入路面結構的內部。

第三，超薄磨耗層有良好抗滑性能，根據相關試驗結果，采取該措施完成養護1 年后，構造深度依然可以達到0.8mm 以上，且衰減速度很慢，同時橫向力系數也能達到50。

第四，該養護措施主要功能包括：對路面上的微小裂縫進行修補，解決松散與老化的問題，減少行車噪聲，卻無法改善路面結構，成本較高，對黏結層提出了很高要求。

2.4 薄層罩面

薄層罩面是指厚度在2～4cm 范圍內的瀝青混凝土，與微表處相比，薄層罩面能解決管理上的問題，而且施工對天氣的要求相對較低，還能解決路面平整度的問題。薄層罩面可分成表面磨耗層與黏結防水層，其中，前者可形成安全舒適且有良好耐久性的路面，后者能與原路面良好結合，避免雨水不斷下滲，有效改善反射裂縫。同時，薄層罩面施工對待養護路面在高溫條件下的抗變形產生能力提出了很高要求，無法對結構強度及高溫條件下的抗變形發生能力予以改善，也無法避免原路面產生反射裂縫。綜合考慮施工成本、工藝方法與養護效果，一般以AC-13C 與SMA-13 兩種材料較為常用。在薄層罩面施工開始前，應先對原路面上的既有病害進行處理，并在攤鋪混合料之前均勻噴灑一層熱瀝青，將其作為黏層。

第一，對于AC-13C 混合料，其養護效益比UTAC-10 混合料略低，主要取決于混合料級配。

第二，采用AC-13C 混合料能良好滿足密水方面的要求，卻無法實現完全密水。

第三，根據相關試驗結果，采用AC-13C 混合料完成處理后，1 年后路面構造深度為0.62mm，衰減趨勢明顯增強，實測結果比UTAC-10 混合料小，且SFC指數保持均勻和穩定，經過1 年的時間依然能保持在55 以上。

第四，厚度較大的AC-13C 薄層罩面能有效改善路面平整度，但無法修補裂縫與坑槽。

以上各項養護措施的單位成本、平均使用壽命與最優實施時間如表3 所示。

3 結語

綜上所述，預防性養護是國省干線公路養護的關鍵，通過對預防性養護技術的適用性與應用進行初步分析與總結，提出具體應用方法和要點所在，旨在為實際國省干線公路養護工作提供技術參考，使預防性養護達到預期效果。在今后預防性養護發展過程中，應重點研究并開發相關機械設備，以提高技術應用水平，適應更多的養護需求。