關于公路施工中預防性公路養護技術實際應用

陳 娟

(安徽六安公路橋梁工程有限公司,安徽 六安 237000)

公路經過長時間連續通車使用與外界氣候條件的持續作用,難免產生一些病害,對路面正常使用造成影響。而以往在損壞后進行修理的養護方法已經無法滿足當前要求,造成資源浪費,對公路的使用也有很大影響,而預防性養護理論及措施的出現可以從根本上解決這一問題。

1 預防性養護時機確定

預防性養護實施的時機是否合適,在很大程度上決定了養護的有效性與經濟性,在確定具體養護時機的過程中,首先要嚴格遵循以下各項基本原則:預防性養護需要在路面結構發生破壞損毀現象前進行。其中,路面出現結構性破壞指的是路面自身強度降低,已經不能承受實際的外部荷載。進行預防性養護實際上并不能徹底改善這種破壞,所以預防性養護必須在路面出現破壞以前進行。此外,預防性養護還要在路面沒有病害產生或只存在少量輕微病害的情況下進行,若預防性養護實施的過早,則會導致路面產生其它問題,而且還會造成資源浪費。現階段我國公路養護需求越來越大,但相應的養護資金十分有限,所以確定正確的養護時間是有重要價值和意義的[1]。

在選擇具體養護時機時,可采用以下幾種方法:(1)根據路況確定養護時機,即通過對路面實際狀況進行檢測,根據實測數據確定路面衰變規律,然后得出路面實施預防性養護時的臨界破壞狀態,對于路面使用狀況,可采用路況統計與室內試驗相結合的方法確定。路況調查方法雖然有很多,但將路況作為基礎的養護時機確定方法我國的研究與實際應用還比較少,其主要原因為我國瀝青路面有較為嚴重的早期破壞問題,破壞速度很快,所以該方法實施難度往往很大。(2)基于決策樹或決策矩陣的方法,該方法是指以路面狀況與其外部環境,以及性能指標為依據建立專門的算法。根據決策樹結構構成,對決策措施進行逐步分解,然后逐層選出適宜的處治方案。在建立決策樹與決策矩陣的過程中,可充分考慮其它地區積累的養護經驗。然而,在實際應用過程中,一般很難考慮所有影響因素,新增或刪減任何一個因素都會使決策過程發生變化。此外,更加重要的是,養護時機確定離不開現場評估,很多因素只簡單的套用該方法是不合理的。(3)效益費用法,該方法是指根據不同方案的效益現值和費用現值之比確定具體養護時機。完成養護后,路面技術性能可以得到很大改善與提升,其性能變化趨勢必定改變,對于養護效益,可通過對路面壽命延長期望值的計算得出,也可通過對變化曲線的擬合得出,即曲線擬合后的新增面積就是養護效益。該養護時機確定方法存在一個十分顯著的優勢,即可以對養護需要的成本及養護可以達到的效益進行定量分析,幫助決策者獲得具體養護信息。同樣,該方法也存在局限性,即不能對效益與費用界限予以精確劃分。(4)壽命周期效益評估法,該方法是指根據計算投資成本對應的最佳值,選擇在全生命周期中除了能滿足養護基本要求,又能將耗費降到最低的方案。實際決策中,對于全壽命周期成本,可根據路面實際情況有目的性的選擇其組成。大量實踐表明,通過預防性養護可以起到延遲或徹底避免費用較高的大修,但需要對養護費用進行提前支付,而且在不同時間支付,獲得的養護效益也完全不同,因此必須在全壽命周期之內做好經濟分析。目前,基于全壽命周期分析的方法已經在大中修與改建工程中得到很多應用[2]。

通過以上分析可知,為直觀且定量的對養護效果進行分析評價,建議將效益費用分析作為基礎,以分析期內路面技術性能指標曲線在養護前、后發生的變化為依據對養護效益值進行定義。其中,路面技術性能指標可直接采用評價體系對應的指標,通過對指標變化及權重的確定,采用計算的方法得出綜合效益。此時即可根據最大效益費用比得出養護時機[3]。

2 預防性養護措施

目前在瀝青路面中常用的預防性養護措施主要包括以下。

(1)薄層罩面,包括AC-10混合料、SMA-10混合料、SAC-10混合料、OGFC-10混合料及Sup-10混合料,層厚在2.5～3.5 cm范圍內,以改性瀝青或改性乳化瀝青為聯接層,適用于各級公路和各級交通量,使用年限一般為3～4年,要求路面狀況指數達到80以上[4]。

(2)超薄磨耗層,層厚在1.5～2.5 cm范圍內,以改性瀝青或改性乳化瀝青為聯接層,適用于各級公路和各級交通量,使用年限一般為3～4年,要求路面狀況指數達到85以上。

(3)微表處,層厚在1.0～1.5 cm范圍內,適用于各級公路和各級交通量,使用年限一般為2～3年,要求路面狀況指數達到85以上。微表處能有效處理路面上的輕微裂縫,避免路面松散,并填補車轍。根據相關試驗研究成果,采用微表處的方法,能使車轍深度在1年之內始終保持在不超過6 mm的水平。微表處具有的密水功能與抗滑性都會受到施工工藝、交通量及設計級配等因素的影響,如果微表處實施效果良好,則能有效改善路面自身防水性與抗滑性,阻止地表水的不斷下滲。另外,雖然微表處的攤鋪厚度不大,但也能提高路面的平整度,改善行車舒適性,但是改善的效果很容易衰減。微表處和原路面之間的粘結牢固,成型速度快,不會對交通造成太大影響,但要注意在路面已經產生嚴重破壞時不可采用該預防性養護方法。

(4)稀漿封層,層厚在1.0～1.5 cm范圍內,適用于二級及以下公路和中等及以下交通量,使用年限一般為2～3年,要求路面狀況指數達到85以上[5]。

(5)含砂霧封層,適用于各級公路和中等及以下交通量,使用年限一般為2年,要求路面狀況指數達到90以上。

(6)碎石封層(含纖維封層),層厚在1.0～1.5 cm范圍內,適用于二級及以下公路和中等及以下交通量,使用年限一般為2～3年,要求路面狀況指數達到85以上。

(7)復合罩面,即碎石封層與薄層罩面相結合,層厚在3～4 cm范圍內,以碎石封層為聯接層,適用于各級公路與各級交通量,使用年限一般為4～5年,要求路面狀況指數達到80以上。

(8)復合封層,如碎石封層與微表處相結合、石屑封層與稀漿封層相結合等,層厚在2～3 cm范圍內,適用于各級公路與各級交通量,使用年限一般為3～4年,要求路面狀況指數達到80以上[6]。

3 預防性養護技術應用——以復合封層為例

3.1 施工工藝

復合封層施工按照以下工藝流程進行:原路面病害調查、分析與處治→原路面清掃與必要的處理→采用機械設備對瀝青和碎石進行灑(撒)布→采用輪胎式壓路機進行碾壓→對碎石封層表面進行清掃→進行微表處或稀漿封層施工→養護→開放交通。

(1)復合封層施工會受到氣溫及降雨的直接干擾,需在施工中借助專門的設備,以此在滿足質量要求的基礎上,適應交通開放提出的要求。

(2)復合封層施工開始前,應先對原路面現有強度做現場測試,對強度無法達到施工要求的部分進行補強,并對原路面上存在的病害進行處理,若有必要,可進行全面銑刨,確保原路面的狀況指數不低于80。

(3)將原路面存在的病害處理完成后,對之前病害處理產生的廢料及塵土等進行全面清理,若有黏附在路面的物質,需有使用鐵鏟將其鏟除,然后用清水沖洗,在自然風干后,噴灑一層黏層油[7]。

(4)為達到預期的養護效果,需在正式養護前選擇試驗段通過試驗施工確定各項技術參數,包括碎石及瀝青的用量及封層車行駛速度。在試驗段施工完成并通過驗收后,根據完成校正的各項技術參數指導正式施工。施工中為產生厚度相等且保持均勻的瀝青薄膜,其用量不能超過2.5～3.0 L/m2,若采用的是改性乳化瀝青,則灑布時瀝青溫度需保持在50～75 ℃范圍內,若采用的是橡膠瀝青,則灑布時瀝青溫度需達到180～195 ℃。在整個瀝青灑布期間,路表面溫度始終不能低于13 ℃,同時施工時的環境溫度應處在16～43 ℃范圍內。降雨時不得施工。在撒布碎石之前,先對碎石進行預加熱,使其撒布過程中有160 ℃以上的溫度,必要時可加入適量瀝青將碎石預先裹覆。碎石的具體撒布數量要保持恒定且均勻,使覆蓋面積不低于90%,部分路段可使用人工加以輔助,避免碎石撒布后出現上下重疊。

(5)在瀝青和碎石的灑(撒)布施工前,可先在施工段落的路表畫出引導線,若路面上有標線,則可將其作為施工的參考線。施工時,碎石撒布車和瀝青灑布車之間應有20～30 m的間距,確保膠結料當中碎石的淺入量可以達到50%～70%。完成灑(撒)布施工后,作業人員進場進行必要的修補。需要注意的是,在碎石撒布完成90 s之內的時間應立即采用壓路機進行碾壓,具體的碾壓方法為采用重量為16 t的輪胎式壓路機連續碾壓2～3遍,使撒布完成的骨料達到密實。壓路機和碎石撒布機之間的距離不能超過60 m。在整個碾壓期間均不允許向碎石灑水,且壓路機的行駛速度應保持恒定(一般為5～8 km/h),不可隨意制動及轉向,更不允許停車和調頭[8]。

(6)在微表處或稀漿封層施工開始前,需采用機械或由人工將封層表面清掃干凈,將封層表面存在的雜物全部清除,然后按照設計提出的要求對微表處或稀漿封層進行攤鋪。在攤鋪施工中,要做好邊緣處和縱向接縫的處理,并對微表處或稀漿封層表面的平整度進行嚴格控制,以達到預期的養護效果。在碾壓完成后,開始初期養護,期間不允許任何人員及車輛進入,直到路面的上封層達到凝結,此后即可開放路段的交通。

3.2 質量控制

(1)在復合封層中,碎石封層質量尤為重要,因此施工中應密切注意瀝青及碎石的實際灑(撒)量,在瀝青灑布路線之前設置一層油氈,然后通過對灑(撒)布前、后油氈質量稱取與對比來確定實際灑(撒)布量和設計要求之間的差值。另外,施工中還要對瀝青及碎石實際溫度進行嚴格控制,采用拉拔力測試的方法對瀝青和碎石之間的粘結性進行綜合評定,并利用實測結果為現場施工提供指導。

(2)在微表處或稀漿封層施工過程中,需做好以下各項指標的檢驗:①混合料油石比;②混合料施工和易性;③混合料所用集料級配;④混合料路用性能,通過檢驗確認混合料各項指標能否達到設計與施工要求。

(3)為增強不同結構層次之間的粘結強度,可在基層與復合封層間噴灑一道粘層油,以此起到預防結構層滑移導致脫層的作用。另外,若復合封層施工中原路面平整度較差,或原公路的路基邊緣由于受到水的侵蝕作用導致不均勻沉降,則可能產生車轍及網裂的現象。因此,在施工前必須檢查原路面實際平整度能否達到要求,若有必要可進行銑刨處理。

(4)復合封層交工檢查及驗收標準如表1所示。

表1 復合封層交工檢查及驗收標準

4 結 語

綜上所述,預防性養護是現階段公路養護的主要趨勢,其目的為在公路狀況尚好的情況下通過適當養護措施的應用達到提高路面技術性能和預防病害發生或擴大的目標。要想達到理想的養護效果,需在明確不同養護措施技術參數及適用條件的基礎上,結合公路實際情況及施工條件選擇適宜的養護措施,然后嚴格按照相關技術標準操作,保證施工質量。