瀝青路面預防性養護技術在農村公路中的應用

藍楊虹

（桐廬縣公路服務中心，浙江 杭州 310000）

0 引言

農村公路包括縣道、鄉道、村道等，是直接服務于廣大農民和農村經濟的基礎性設施。瀝青路面因具備噪聲小、行車舒適、養護簡單等優勢，在農村公路建設中的應用越來越廣泛。但是，農村公路瀝青路面在建設時，普遍存在投資金額不足、設計水平不高、缺乏專業施工隊伍等問題，施工質量有待提高，在車輛荷載的反復作用下，容易出現縱向裂縫、橫向裂縫、車轍、沉陷等病害，會降低農村公路的使用性能和服務水平，影響行車安全性和舒適度。需及時對農村公路的瀝青路面開展預防性養護，合理分配養護資金，打造“暢、平、美、安”的農村公路行車環境[1]。因此，進一步研究瀝青路面預防性養護技術在農村公路中的應用有重要意義。

1 農村公路預防性養護技術類型

預防性養護技術是指在瀝青路面病害惡化前，采用稀漿封層、碎石封層、微表處、超薄磨耗層技術等對瀝青路面實施養護，以改善瀝青路面的抗滑性能、抗裂性能等。將預防性養護技術應用在農村公路中，能延長瀝青路面的使用壽命，降低養護資金投入[2]。

1.1 霧封層技術

農村公路瀝青路面在運營幾年后，部分細集料磨損缺失，產生輕微裂縫，使得瀝青路面的滲透性增加。在降雨天氣下，地表徑流會沿著裂縫滲入瀝青混合料內部，從而加劇瀝青路面破損，甚至會演化為龜裂、網裂、坑洞等病害，霧封層技術是解決瀝青路面滲水問題的有效措施。

霧封層技術是利用專用灑布設備將養護劑、改性乳化瀝青等材料噴灑在瀝青路面損傷處，其應用優勢主要體現在以下幾個方面：其一，霧封層在瀝青路面上能夠形成防水層，封閉路面裂縫、穩定松散集料，增強路面骨料間的黏結力；其二，霧封層可提高瀝青路面的抗磨耗能力；其三，霧封層的原材料流動性好，在自重作用下能夠順利流淌進瀝青路面裂縫內部。

1.2 碎石封層技術

應用碎石封層技術，需要先在原瀝青路面上灑布一層瀝青類黏結劑，隨后再灑布一層集料，用輪胎壓路機碾壓。碎石封層主要用于修復路面龜裂、網裂、輕微磨損等非結構性病害，不能提高瀝青路面的承載力，因此不宜用于修復車轍、坑槽、沉陷等結構性病害的養護。碎石封層施工前，應做好局部路面病害處理及補強工作。尤其是對于寬度＞5mm 的裂縫，應使用填縫料進行填補。同時，采用路面清掃車將路面灰塵清理干凈，保持路面整潔、干燥。

1.3 稀漿封層技術

稀漿封層技術是在常溫條件下，將礦料、填料、乳化瀝青、水等，按照某一配合比均勻拌和而成，其成形之后的外觀與細粒式瀝青混合料相似。稀漿封層具有防水、防滑、耐磨、填充等作用，應用在農村公路瀝青路面預防性養護中，能有效延長其運營壽命，提高其耐久性。

2 農村公路預防性養護決策方法

2.1 預防性養護時間決策

農村公路瀝青路面的預防性養護時間不宜太早也不宜太晚。養護時間太早，瀝青路面性能尚未衰減，會浪費大量人力和養護資金；養護時間太晚，瀝青路面已經破損嚴重，預防性養護措施無法發揮作用。因此，應結合瀝青路面的技術狀況和性能衰減規律確定預防性養護時間[3]。

2.1.1 瀝青路面技術狀況

瀝青路面技術狀況體現在平整度、抗滑能力、路面破損等方面，單用某個評價指標難以準確判斷。

根據《公路技術狀況評定標準》(JTG 5210—2018)，（瀝青）路面技術狀況指數PQI 能夠綜合反映瀝青路面的使用性能（見表1）。

表1 瀝青路面使用性能分級

因此，可用瀝青路面技術狀況指數PQI 來判斷瀝青路面是否需要預防性養護。根據相關研究成果，PQI 數值＜80時，要對路面開展預防性養護。

2.1.2 瀝青路面使用性能衰減規律

要想得到農村公路瀝青路面在任意時刻的PQI值，必須通過瀝青路面使用性能衰減模型對現狀路況調查數據進行擬合，建立路面狀況指數和公路運營時間的函數關系。根據相關研究成果，農村公路瀝青路面使用性能衰減模型有凸型曲線、凹型曲線兩種，如圖1所示[4]。

凸型曲線是農村公路瀝青路面使用性能最常見的衰減模型，主要原因在于瀝青路面在運營初期，結構強度高，承載力大，能承受行車載荷的反復作用。但隨著運營時間的增加，瀝青路面會逐漸出現裂縫，使用性能和服務水平會隨之降低。凹型曲線表示農村公路瀝青路面的使用性能衰減速度先快后慢，出現這種現象一般是因為瀝青混合料配合比不合理、原材料性能不合格、施工質量變異性大等，致使瀝青路面在開始運營的較短時間內便產生了結構性損壞，大幅降低瀝青路面的使用性能。

2.2 預防性養護措施決策

不同的預防性養護措施，對農村公路瀝青路面使用性能的改善效果不同，養護資金的投入也不同。可利用等效年度費用法、綜合評分法等對各個預防性養護方案的經濟性開展比選，對計算出的等效年度費用或評分按從高到低的順序排列，作為預防性養護措施抉擇的重要依據。

2.2.1 等效年度費用法

等效年度費用法考慮資金的時間價值，計算所需指標少、計算方法簡單、計算結果可對比性強。預防性養護措施等效年度費用EAC的計算如式（1）所示：

式（1）中：C為單位費用（元/m2）；ic為資金折現率（%）；n為預期使用壽命（年）。

等效年度費用法用于預防性養護措施決策的具體步驟如下：第一，調查需要預防性養護的農村公路，記錄瀝青路面上各種病害的類型、尺寸及可能的發展趨勢；第二，分析調查結果，從技術角度提出多個預防性養護方案；第三，通過市場詢價方式，查詢農村公路所在地的人、料、機等費用，對不同預防性養護措施進行組價，得到其單位費用；第四，將預防性養護措施典型壽命、資金折現率等代入公式中計算出EAC值；第五，比較不同預防性養護措施的EAC值，最小值所對應的養護方案為最佳方案[5]。

2.2.2 綜合評分法

影響農村公路瀝青路面預防性養護質量的因素較多，涉及的評價指標也多。利用綜合評分法評價瀝青路面預防性養護措施前，需要先建立評價指標集（如投入資金、壽命、與病害適應度、施工難易、對交通的影響等），然后邀請多個路面養護領域專家確定每個評價指標的權重和評分，并加權求和計算出農村公路瀝青路面預防性養護措施的綜合評分。綜合評分S的計算如式（2）所示：

式（2）中：Si為預防性養護措施第i個評價指標的評分（百分制）；wi為預防性養護措施第i個評價指標所占的權重。

綜合評分S越高，表明該預防性養護措施對瀝青路面的使用性能和服務水平的提升幅度最大，經濟效益最好。

3 農村公路預防性養護措施的具體應用

3.1 工程概況

某農村公路全長16.5km，起訖樁號為K0+000—K16+500，建設標準為四級公路，雙向兩車道，設計荷載為公路Ⅱ級，設計速度為30km/h。路基標準橫斷面寬7.5m（土路肩0.5m+行車道2×3.25m+土路肩0.5m），路拱及路肩橫坡均取2%。路面為瀝青路面，厚20cm。由于項目所處區域年降雨量較充足，近年來交通量快速增長，瀝青路面局部路段產生了橫縱向裂縫、龜裂等病害，影響了行車安全。為恢復瀝青路面的使用性能，擬采用預防性養護措施。

3.2 預防性養護時機決策

根據路況歷年數據，計算該農村公路在運營第1年、第2 年、第3年的PQI指數，分別為98.6、94.3、85.8。隨后使用軟件Origin 用多項式函數對該農村公路的運營時間和PQI 值的關系進行擬合，得到瀝青路面使用性能衰減模型（見圖2），以此評價瀝青路面的使用性能，明確預防性養護時間。

圖2 農村公路瀝青路面使用性能衰減模型

由圖2 擬合結果可知：隨著農村公路運營時間的增加，瀝青路面PQI 值逐漸減小，且兩者之間的關系基本符合凸型曲線衰減模型規律。經計算，當運營時間=4時，PQI 值為79.6，因此建議在該農村公路瀝青路面運營第4 年時實施預防性養護。

3.3 預防性養護措施決策

根據瀝青路面病害調查結果，擬采用霧封層技術、碎石封層技術、稀漿封層技術，對瀝青路面開展預防性養護。同時，基于綜合評分法，邀請路面養護領域的多名專家，確定各個預防性養護措施的評價指標權重，評分結果如表2 所示。

表2 瀝青路面預防性養護措施綜合評分

由表2 可知，上述預防性養護措施的綜合評分為稀漿封層技術＞碎石封層技術＞霧封層技術。因此，該農村公路瀝青路面預防性養護措施采用稀漿封層技術。

3.4 稀漿封層技術應用要點

3.4.1 施工機械

稀漿封層機是稀漿封層施工的關鍵設備，其結構組成包括：底盤系統，供稀漿封層機平穩運行；發動機和液壓系統，為稀漿封層機提供動力儲備、傳送動力；乳化瀝青系統、骨料倉系統、水系統等，用來調整稀漿封層配合比；攤鋪箱，存儲、攤鋪混合料[6]。除稀漿封層機外，其他所需機械如表3 所示。

表3 稀漿封層技術所需機械設備

3.4.2 混合料配合比

第一，修建長度不小于200m 的試驗段，并根據試驗段攤鋪情況確定混合料配合比。第二，設計稀漿封層施工混合料配合比時，油石比、礦料級配等與設計值的偏差需控制在-0.2%～+0.2%，否則需重新設計稀漿封層混合料的配合比。

3.4.3 施工流程

進行稀漿封層攤鋪前，需要對準走向控制線，調整攤鋪箱拱度及厚度，確保填料、礦料、水拌和均勻，稀漿稠度適中；稀漿封層攤鋪過程中攤鋪機應保持1.5～3km/h 的速度勻速前進，中間不得隨意變換攤鋪速度、不得掉頭攤鋪；稀漿封層攤鋪結束后，應及時人工找平，重點關注過薄、過厚、縱向接縫等位置。

4 結論

通過分析農村公路瀝青路面的預防性養護技術特點、養護時間和養護措施決策方法，主要得出以下結論：其一，農村公路預防性養護措施包括霧封層技術、碎石封層技術、稀漿封層技術等；其二，瀝青路面預防性養護時間不宜太早或太晚，可結合瀝青路面技術狀況和使用性能衰減規律進行預測；其三，在確定瀝青預防性養護措施方面，可采用等效年度費用法、綜合評分法等進行綜合比選；其四，稀漿封層技術應用在公路預防性養護中，需選擇合適的機械設備、合理設計混合料的配合比，并控制好攤鋪速度。