某山區國省道瀝青路面預防性養護決策分析

林昌發

摘要 預防性養護作為一項階段性養護措施，能有效改善道路使用功能，緩解養護經費短缺的問題，對提高道路運營能力，延長使用年限具有重要意義。鑒于此，文章結合某國省道公路養護實踐，針對山區國省道瀝青路面預防性養護決策展開綜合探究，闡述了預防性養護決策方案和流程，通過舊路病害調查與檢測分析，掌握了病害主要形式及形成原因，提出了預防性養護方案，并從經濟性、可行性、環保等多方面對方案實施比選，最終確定了最佳養護方案，旨在為同行提供參考、借鑒。

關鍵詞 預防性養護決策；預防性養護措施；工程應用

中圖分類號 U418.6文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）12-0159-03

0 引言

近年來，隨著經濟的快速發展，交通量顯著增大，部分現役公路運營壓力日益加劇，服務功能逐漸降低，亟需實施預防性養護。預防性養護主要是在道路結構完整、承載能力充足的狀況下，為提升公路路用性能，防止路面產生破壞而實施的一項經濟效益最優化的養護方式。為保證預防性養護的合理性，提高公路養護的綜合效益，科學確定養護時機，合理選擇方案尤為關鍵，為此，該文依托實際工程案例，對瀝青路面預防性養護決策進行分析，具有重要意義。

1 公路預防性養護決策方法及流程

預防性養護是一項較為先進的道路養護措施，相較于傳統養護方式，其能夠在不改變道路承載性能的條件下，有效提升公路路用性能，且能顯著降低養護費用，實現道路養護投資效益的最大化[1]。

1.1 選擇養護時機

預防性養護實現最佳投資效益的關鍵環節在于養護時機的選擇。若較早進行預防性養護，瀝青路面性能良好，會造成人力、物力、財力的嚴重浪費；若養護過晚，會造成路面早期病害的進一步發展，引發更加嚴重的質量病害，增大養護成本，且達不到預期養護效果[2]。目前，在進行預防性養護時機選擇時，通常采用路況觸發法和時間觸發法，但無論選用何種方式，均必須根據路面破壞的具體情況，綜合養護費用、道路技術標準、設計使用年限、使用環境、交通荷載等各方面因素，找出路面破壞的臨界狀態，進而實施預防性養護[3]。

1.2 舊路病害分析

瀝青路面在交通荷載及外界環境持續作用下，會產生疲勞破壞，引發一系列質量病害，主要包括龜裂、橫裂、縱裂、車轍、沉陷、松散、坑槽、翻漿等。科學實施路面質量狀況調查與分析，是確定預防性養護方案的重要依據。

1.3 預防性養護管理決策標準化流程

預防性養護方案選擇時，必須全面考慮公路技術標準、道路交通等級、路面使用性能等各方面因素，科學確定預防性養護措施。當存在多種方案時，應對其經濟效益實施對比，從而確定最佳養護方案[4]。

預防性養護是一種全新的道路養護概念，具有較強的系統性，其管理決策工作較為復雜，包含內容繁多，具體涉及道路質量狀況調查、養護方案確定、養護時機選擇、質量監測等，不同環節具有顯著的特征。對管理決策環節進行科學優化與改進，并建立規范化管理決策流程，能有效提升預防性養護質效[5]。具體流程如圖1所示。

2 公路預防性養護工程設計

現階段，常用的瀝青路面預防性養護技術較多，具體包含以下幾種類型：

（1）封層類有霧封層、微表處、稀漿封層、碎石封層、復合封層等。

（2）罩面類有超薄罩面、銑刨罩面、封層罩面等。

（3）熱再生類有復拌再生、加鋪再生等。

預防性養護設計時，應先對路面質量狀況實施檢測評估，全面了解路面病害形式及具體成因，并根據調查分析結果，確定合理的設計方案[6]。

2.1 舊路調查與檢測評價

舊路調查與檢測評估涉及內容較多，具體包括舊路設計圖紙和竣工資料收集、車流量調查、道路施工及維護資料收集、道路結構組成、路面材料、接縫形式及維護情況、路面質量狀況調查、路面性能檢測等。

2.2 技術設計

預防性養護技術設計時，應嚴格按照標準化流程展開：

（1）按照道路技術標準、路面質量狀況、病害形式、車流量及荷載等級等相關因素，科學確定養護設計方案。

（2）結合養護方案使用年限、經濟效益等實施綜合比選，以選取最為經濟的養護方案。

（3）依據方案可行性、技術標準、環境條件、使用狀況、資金狀況、環保效益等實施系統性評價，從而確定最優方案[7]。

2.3 材料組成設計

材料組成設計流程：

（1）結合現場料場布置情況及原材料質量檢測結果，并根據項目實際情況，科學選取養護材料。

（2）結合項目基本特征、材料供給狀況、養護方式等明確材料質量標準。

（3）根據材料選擇情況，依據相關規范及技術標準要求進行配合比設計，并明確施工技術標準。

3 預防性養護和功能性修復工程應用

3.1 項目概況

某國省道公路工程，路面形式為瀝青混凝土路面，道路等級為二級公路標準，設計時速60 km/h，路面寬度9 m，道路結構組成為“11 cm厚瀝青混凝土面層+18 cm厚5%水穩碎石基層+15 cm厚碎石墊層”。2015年對路面實施了大修維護，采用直接加鋪的維修方案，加鋪層結構組成為“4 cm厚AC-13上面層+6 cm厚AC-20下面層+16 cm厚5%水穩碎石基層+18 cm厚3%水穩碎石底基層+舊瀝青路面”，加鋪后道路寬度、設計速度、交通等級均未發生改變。

該公路主要位于山區地段，受地形、空間影響，道路線形布局一般，加之該道路為主要交通線路，重載車輛較多，由于荷載疲勞及路面承載力下降，路面產生了不同形式的質量病害。調查顯示，瀝青路面病害形式主要包括車轍、龜裂、縱裂、橫裂、坑槽等。

3.2 舊路病害調查及檢測分析

3.2.1 路況調查與評價

2022年6月對原瀝青路面質量狀況實施調查和檢測，充分了解路面病害情況，為后續養護方案制定提供理論支持。路況調查通過人工踏勘方式完成，并借助相機對關鍵部位進行拍照記錄，詳細記錄路面病害形式、規模、位置、嚴重程度等，并將所有調查信息輸入《公路技術狀況評定標準》（JTG5210—2018）表A-2瀝青路面破損情況記錄表[8]。

根據舊路路況調查及檢測信息，路面質量狀況指數PCI位于84.2～98.1范圍內，綜合質量狀況評定等級為良。為有效改善路面質量狀況，防止道路服務功能降低，控制路面病害產生及發展，保證道路使用性能與使用年限，根據《公路工程瀝青路面養護技術規程》（JTG/T5142-01—2021）相關規定，確定該工程采用全線罩面養護方案。

3.2.2 路面主要病害類型

根據實際調查結果，該工程主要病害類型包括車轍、推移、縱裂、龜裂、坑槽等。因此路段位于山區地帶，地勢險峻，地形條件復雜多變，線形設計指標較低，局部路段縱向坡度較大，超過6%坡度路段占比高達24%，車轍病害較為嚴重[9]。

3.2.3 路面損壞原因分析

結合路面調查及檢測結果，對病害成因進行分析，具體情況如下：

（1）路面設計標準較低或超過規定使用年限，承載力不足。通過調查可知，該公路在2015年實施了路面大修改造，在舊路表面鋪設瀝青混凝土面層，截至目前運營年限已達7年之久，已超出設計使用年限，舊路面承載能力達不到標準使用需求。

（2）車流量增大、重載交通增多。參考2019—2021年車流量統計結果，此路段車流量巨大，重載車輛數量較多，為特重交通標準。瀝青路面長期處于特重交通荷載作用下，是引發路面質量病害的根本原因。

3.3 預防性養護方案的確定

預防性養護方案確定時，應嚴格按照道路技術標準、路面質量狀況、病害形式、破壞程度、車流量及荷載等級等相關因素，初步確定預防性養護方案；然后對方案使用年限、經濟效益等實施綜合比較，選取最為經濟的預防性養護方案；最后依據方案可行性、技術標準、質量要求、環境條件、使用狀況、資金狀況、環保效益等實施系統性評價，從而得到最優預防性養護方案。根據該項目具體情況及相關技術規范要求，并結合以往養護施工案例，確定該工程預防性養護方案為瀝青薄層罩面及就地熱再生養護[10]。

3.3.1 推薦方案

瀝青薄層罩面方案：對原路面實施銑刨處理，清除表面厚4 cm瀝青面層，并采用相同厚度的細粒式SBS改性瀝青混凝土GAC-13實施罩面處理。主要由于該工程已鋪設10 cm厚瀝青面層，若再加鋪4 cm厚瀝青面層，會導致瀝青層厚度過大，在重載交通作用下，更加容易形成車轍病害。因此，為有效提升路面溫度穩定性，增強抗車轍、抗水損、耐磨性能，延長道路使用年限，該工程薄層罩面施工選用4 cm厚細粒式SBS改性瀝青混凝土GAC-13。

因該公路地形條件復雜，道路線形設計標準較差，大部分路段靠近懸崖，道路兩側設置大量防撞欄桿，若直接實施罩面，會抬高路面，致使防撞護欄有效高度降低，安全等級達不到標準要求，威脅交通安全。若對防撞欄桿實施加高處理，則會顯著增大養護成本，影響道路養護的綜合效益，同時，預防性養護施工范圍僅包含道路養護和交通標線施工，其他內容如標牌、標識、防護欄桿等交安設施維護通常由交安設施養護部門負責。因此，該工程路面預防性養護推薦方案為銑刨清除4 cm厚舊瀝青面層，并采用相同厚度的細粒式SBS改性瀝青混凝土GAC-13實施罩面處理。

3.3.2 比較方案

比較方案采用4 cm厚就地熱再生瀝青混凝土路面表面層技術方案。早期應用較為普遍的瀝青路面養護技術主要包括銑刨重鋪及挖除重補工藝，此類施工工藝不僅造成石料、瀝青材料的嚴重浪費，且對環境污染較大。隨著節能環保戰略的大力實施，就地熱再生技術得到了顯著發展，被廣泛應用于瀝青路面養護施工中。該技術可實現對銑刨廢料的重復利用，且對環境污染較小，有效實現了節能環保的目標，是目前較為理想的預防性養護技術。

兩種養護方案均有其各自的優缺點，推薦方案施工簡便、技術成熟、應用效果好，對原瀝青路面銑刨處理后再鋪設罩面層，能有效確保路面高程一致，防止因罩面層厚度過大加重車轍病害，并有效避免因路面抬高導致防護欄桿有效高度降低的問題。但是路面銑刨處理會產生較多廢料，且無法應用于該工程施工中，材料外運增加成本，經濟性較差。

比較方案可實現對路面銑刨廢料的重復利用，降低材料及運輸成本，滿足節能環保的施工要求，且對路面實施就地熱再生處理，確保路面高程一致，防止因罩面層厚度過大加重車轍病害，并有效避免因路面抬高導致防護欄桿有效高度降低的問題，降低防護欄桿加高成本。但該技術施工過程中存在較大差異性，對作業人員技術要求較高，且該工程養護區域內地形較為復雜，急彎、陡坡較多，線路線形設計標準較低，熱再生機械施工難度較大，造成路面結構穩定性較差，影響路面使用性能，達不到預期養護效果。

因此，通過多方面比較，最終確定該工程預防性養護方案為銑刨清除4 cm厚舊瀝青面層，并采用相同厚度的細粒式SBS改性瀝青混凝土GAC-13實施罩面處理。

4 結語

綜上所述，山區國省道公路運營環境復雜，受地形、空間因素限制較大，線形設計標準偏低，公路運營過程中質量病害高發，加強預防性養護尤為重要。因此，實際養護設計時，應對原始路面質量狀況實施全面調查和檢測，根據路面實際病害情況、車流量、交通荷載等級等各方面因素，科學確定預防性養護時機，并結合現場實際情況和工程實踐經驗，通過施工可行性、經濟性、環保性等多角度比較，確定最佳的預防性養護方案，保證養護效益最大化。

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