遼寧省高速公路全壽命周期養護技術分析

吳永付

(遼寧交投公路科技養護有限責任公司 沈陽市 110166)

1 遼寧省高速公路養護現狀

自1990年沈大高速公路建成通車,30年來遼寧省高速公路養護管理堅持“預防為主、全面養護、科學管理、確保暢通”的工作方針,取得了一定成績,但隨著道路運營時間的不斷增加以及企業本身對效益的追求,目前遼寧省高速公路養護項目仍存在以下問題有待進一步解決和提升。

(1)道路即將全面進入養護期

2023年遼寧省高速公路通車里程超過4400km,根據《遼寧省“十四五”綜合交通運輸發展規劃》,截止到2025年末通車里程將達到4805km,預計到2030年通車里程將超過5000km,屆時通車時間10年以上、15年以上和20年以上的高速公路里程占比將分別達到76.7%、73.5%、46.2%。

2023年、2025年和2030年遼寧省高速公路運營年限變化趨勢如圖1所示。

圖1 遼寧省高速公路運營年限變化趨勢

(2)路面檢測時機欠佳

目前遼寧省在每年5～9月開展高速公路路況檢測工作,極易忽視受冬季降雪影響下,路表水通過病害進入路面內部,造成路面破壞。同時,在目前的養護模式下,養護單位和檢測單位是獨立的,兩者之間不能實時溝通,也易造成部分病害無法及時被發現,延誤養護時機[1]。

(3)公益服務屬性與企業尋求發展和效益間存在一定矛盾

高速公路作為準公益性質項目,“一省一集團”的高速公路管養模式和向高速公路要效益之間存在一定矛盾和不平衡。

(4)管養分離不夠徹底

在遼寧省高速公路養護模式及流程現狀下,日常養護工作通過實施承包模式已經實現了市場化管理和管養分離,但在專項養護工程中還不夠徹底。

(5)專項養護仍采取計量支付模式

容易形成養護施工單位寧大勿小的養護思路,同樣的車輛、設備和人員以及安全措施,追求修補的病害越大越好,利潤越高越好,從而導致了養護及時性無從談起、預防養護無從談起,前置性的養護理念并沒有得到有效實施,同時也存在新技術新成果轉化過程長、轉化難度較大等問題。

2 需要解決的問題

基于上述分析,應重點對上述問題予以解決,以保障養護工作的順利進行。

(1)由傳統管理方式向信息化管理轉變

建立智能化、信息化和集成化的養護管理系統,建立路面、橋隧等專業養護科學決策輔助管理系統,建立全省的養護信息管理平臺并能在內部各管理層級有效應用,實現養護信息共享,實現路網級在基礎數據、養護動態、資金計劃、養護統計工作、應急搶險、路況評價、公眾服務等方面的信息化管理[2]。

(2)提升病害診斷時機的時效性

建議盡可能的在秋季及初冬(未降雪)對寒區高速公路路面病害進行檢測,同時提升數據信息的有效共享程度,以進一步提升病害診斷的時效性。

(3)由“一對多”管理向“一對少”管理轉變

養護工作可不再以單一的養護項目為招標對象,而是以合理區域覆蓋范圍內的高速公路路段養護為整體,以“路況檢測+方案設計+日常養護+專項養護”進行全過程招標,以路基、路面、橋涵、隧道等進行全要素招標,簽訂時效在3～8年或更長的養護合同。

(4)加強公路養護領域科研力量,推進“科研+養護”的發展模式

“科研+養護”發展模式是在高度融合科研開發、試驗檢測、養護設計、材料生產和養護施工等各環節的基礎上,釋放綜合疊加效能,實現1+1>2的效果。其中,自主科技創新成果的轉化應用是貫穿各業務板塊的中心主軸,是聯結其它環節的“粘合劑”。圍繞新技術、新工藝、新材料、新設備的轉化應用,“科研端”和“養護端”互相依托、互為平臺,形成推動高質量快速發展的雙重引擎,具有極強的活力和良好的發展前景。

3 高速公路全壽命周期養護技術

3.1 公路全壽命周期養護階段

依據遼寧省高速公路養護經驗,公路全壽命周期養護大體可以分成四個階段,具體如下:

(1)第一階段:路表性能全部滿足使用性能要求,無路表性能衰減現象。

(2)第二階段:公路處于運營早期,無明顯病害,路表性能滿足使用要求,但部分路段開始出現路表使用性能衰減現象,基層及中下面層保持完好,多數病害未貫穿表面層結構,路面病害為細微裂縫、輕微車轍、松散、泛油、抗滑不良等。

(3)第三階段:公路經過一段時間的運營出現了一般性破壞和功能衰減,但無整體結構性破壞或部分使用功能嚴重喪失路段,基層保持完好,面層整體發生大面積破壞,路面病害包括層間粘結不良,瀝青面層溫度應力裂縫、瀝青面層疲勞裂縫、瀝青面層抗剪強度不足、瀝青面層材料壓密或流動變形、水損害等。

(4)第四階段:基層或底基層發生大面積破壞,反射至瀝青面層,引發路面的結構性破壞。

3.2 第一、二階段養護技術

當公路處于第一階段和第二階段時,養護技術主線建議以“全過程預防性綜合養護”取代傳統的“日常養護+中修+大修”的生產科目設置,同時加強日常裂縫養護,建議采用技術如下:

(1)日常裂縫養護應作為工作重點,確保材料質量達到表層封水效果,代表技術為灌縫、貼縫等。

(2)采用的預防性養護技術在具有延緩路表性能衰減的同時,還應具有施工速度快、占道時間短、綜合單價低等特點,代表技術為含砂霧封層、還原封層、微表處等,如圖2、圖3所示。

圖2 微表處技術

圖3 含砂霧封層技術

(3)當道路處于第二階段時,采用的預防性養護技術在具有延緩路表性能衰減的同時,還應具備一定路表性能恢復能力,代表技術為超薄磨耗層、高粘高彈瀝青薄層罩面等功能性薄層罩面技術。同時,在進行罩面前可使用瀝青加鋪層抗裂貼對原路表裂縫、松散等進行處置,對于輕微車轍可采用微表處技術進行填補[3],如圖4、圖5所示。

圖4 超薄磨耗層技術

圖5 微表處填補車轍技術

3.3 第三、四階段養護技術

當公路處于第三階段和第四階段時,基于道路舒適性、安全性、耐久性、可持續性,主要以防水抗滑、補強、再生為養護技術主線,建議采用技術如下:

(1)日常養護重點工作除了路面裂縫封閉外,還應加強坑槽修補、龜裂和網裂的修復工作,尤其是修復后防水處理,可采用技術為灌縫、貼縫、預制表處封層,如圖6、圖7所示。

圖6 自粘式貼縫帶技術

圖7 預制表處封層技術

(2)當道路處于第三階段時,應采用必要的修復性養護技術,根據道路應用的交通、環境等條件采用SMA、高模量瀝青混凝土、廠拌熱再生等技術,對于15～30mm之間的車轍可以采用現場熱再生技術。

如部分段落存在基層局部病害或承載能力衰減問題,應對基層修復后再重鋪瀝青面層。基層修復技術應具有施工速度快、占道時間短、綜合單價低、挖除材料少或非開挖等特點,代表技術為基層注漿技術[4]。

如原路面裂縫病害較為嚴重,可在基層頂面與重鋪瀝青面層間采用應力吸收層技術,代表技術為碎石封層、纖維封層、瀝青砂等,如圖8所示。

圖8 銑刨料精分離技術

(3)當道路處于第四階段時,應采取及時有效的結構性修復養護技術,對上基層或底基層進行挖除后重建路面結構,基層修復的代表技術除了全新料新建基層外,還可采用泡沫瀝青、乳化瀝青冷再生結構。

綜上所述,日常養護應加強路表病害的封水養護效果,盡可能選用快速、機動、靈活的病害養護方式。在道路運營初期,應以適宜的、快速的預防性養護技術保證路表使用技術要求,延緩第三、第四階段的發生時間。當道路進入第三、第四階段,應采取及時有效的修復養護技術,在保證路面結構恢復效果的前提下,盡可能選擇快速、固廢排放少的養護技術,必要時可采用大修養護技術方案。

4 結語

道路全壽命周期養護是一項具有理論和現實意義的工作,不單是解決現有養護中存在問題或采用幾項新技術對現有養護技術進行補充,而是首先應該從現有的病害診斷和養護管理模式入手,保證病害診斷數據的及時性和準確性,加強信息共享平臺建設,同時還應采用更加先進的養護管理模式,實現管養分離,激發科技型養護企業的創新能力等。

道路全壽命周期養護首先在日常養護中應采取快速、有效的路表病害封水處治,其次在壽命周期的第一和第二階段要堅持以預防性養護為主的延緩路表功能衰減的養護方案,最后在壽命周期的其它階段要積極推廣固廢排放少或無固廢排放的及時有效的恢復性養護技術方案。