高速公路沥青路面养护现状与决策分析_林沛然.pdf

运输经理世界交通安全与养护0引言现阶段，全国有超过 60%的高速公路使用年限达到 8 年或超过 8 年，这意味着全国大部分高速公路正逐步进入养护期。但由于大多数高速公路为沥青混凝土路面，病害情况与成因复杂，需要采取针对性的养护措施，更需要在养护过程中满足广大公众对路面舒适性与安全性提出的更高需求。基于此，为了克服高速公路沥青路面养护中的困难，应立足沥青路面养护现状，不断提高养护决策的科学性、有效性，使养护工作切实发挥出价值。1高速公路沥青路面典型病害分析粤赣、惠河高速公路进入养护期，基层建设中采用水泥稳定碎石，在温度、湿度、荷载等多重因素的影响下，已有开裂现象，并已经反射到沥青面层上，形成横向裂缝；且雨水侵入基层开裂位置后，也有松散与脱空情况出现，反射在面层为大面积块裂与唧浆。同时，此次进入养护期的诸多高速公路均为交通要道，日常交通流量大，也累积了较高的轴载，导致路面在高温作用下易出现车辙。随着使用时间的延长，沥青路面因为老化问题变硬变脆，也出现自上而下的浅层开裂1。此外，还有部分路面出现抗滑性不足的问题。2高速公路沥青路面养护现状分析目前，粤赣、惠河高速公路沥青路面养护多从病害角度出发，以合适的技术获得最佳养护效果，尤其是在养护优先次序、养护决策等级、资金安排等方面的存在明显缺陷。具体来讲，养护情况如下：2.1 车辙车辙是沥青路面发生频率较高的病害之一，主要因面层高温性差，在水平与垂直荷载的双重作用下材料抗剪强度不足，结构层内被越来越高的剪应力破坏。针对车辙的养护有多种方法，如微表处、就地热再生等，每种养护方法的优劣势不同，如微表处在养护成本上具有较大的优势，但寿命短，养护后容易出现松散、跑料情况，导致车辆行驶过程中噪声较大。目前，该地通常采用就地热再生方法，降低养护中产生的污染，并节约能源，使废旧沥青混合料得到循环利用。该项养护技术的核心是提高沥青混合料的路用性能，通过掺入新料进行整合后则可以使混合料性能恢复如初。2.2 裂缝高速公路沥青路面常见的裂缝有三种类型，即横向裂缝、纵向裂缝、块状裂缝，主要因基层在温缩、干缩作用下出现开裂，使面层出现反射裂缝；或因沥青老化，低温与荷载重复作用下变硬变脆的面层则会出现疲劳开裂。裂缝通常以贴缝、灌缝等手段进行处理，但裂缝集中、面积较大、较为严重的位置多利用聚酯玻纤布、抗裂贴等抗裂材料进行上层位铣刨换填处理。该地近年来针对高速公路裂缝的处理也展开了更深入的探索，将非开挖注浆养护技术应用于养护中，也取得理想效果。该技术实施中利用雷达等设备对基层情况进行识别，准确掌握裂缝位置、方向、类型、深度等信息，再应用专用注浆设备将聚氨酯类微膨胀材料注入裂缝，待材料固化后即可恢复通行。从目前的具体应用情况来看，经过非开挖注浆养护后缝隙填充饱满、拥有良好黏结性，检测裂缝位置的剪切强度可以达到 1.0MPa2。2.3 抗滑不足路面抗滑不足对行车安全有着直接影响，因此，高速公路沥青路面养护现状与决策分析林沛然（广东省高速公路有限公司粤赣分公司，广东 河源 517000）摘 要：高速公路进入养护时期后，沥青路面制定的养护决策对高速公路整体使用寿命有着直接影响。为提高高速公路沥青路面养护决策的科学性，结合粤赣、惠河高速公路养护实例，对沥青路面养护现状与决策展开分析，论述沥青路面典型病害、不同类型病害养护现状，并基于养护需求、路面状态探讨养护对策集与对策树，以期养护过程形成详细的决策指标以及科学、合理、有效的养护方案，指导养护工作有序落实。关键词：高速公路；沥青路面；养护现状；养护决策中图分类号：U418文献标识码：A154运输经理世界交通安全与养护在高速公路沥青路面养护中对于抗滑不足问题的重视度越来越高。从抗滑不足的具体表现来看，其多与其他病害一同出现，可以一同进行养护。但单纯为抗滑不足时，则使养护工作难度加大，需要通过铣刨重铺进行养护，成本偏高。目前，针对抗滑不足问题该地采用热拌开级配厚 1cm 磨耗层进行养护，通过开级配的设计可以使混合料与黏层一体化摊铺，有效解决单车道抗滑问题，大幅度提高施工效果，与常规养护方法相比经济性更佳。2.4 其他除上述病害以外，在实地勘查中也发现面层有局部松散、浅层破损等病害，均可以按照车辙养护方案进行处理；若情况严重，已出现严重推移、拥包变形情况，则需要通过深层位铣刨回填措施进行养护。但为了降低养护工作难度，提高养护的经济性与环保性，也在养护中尝试使用沥青面层就地冷再生养护技术，在处理旧路面面层材料后，掺入新骨料或回填 RAP级配填料，再按照比例要求掺入乳化沥青作为再生剂，最后经过摊铺与碾压作业后形成新的完整面层。与常规养护技术相比，沥青面层就地冷再生技术可以使旧路面材料得到百分之百利用，并且在深层位病害的处理上有更好的效果，待观测两年左右，未在养护后出现其他不良情况可以尝试大范围推广。3高速公路沥青路面养护决策分析制定高速公路沥青路面养护决策是一项系统性工作，需要在掌握养护与路面实际状态下制定养护对策集、养护对策树等，获得具有针对性与可行性的养护方案。3.1 高速公路沥青路面养护需求制定公路养护决策时需要以客观的检测结果、道路性能参数为依据，确保养护决策的科学性与可行性，再进行养护计划与程序的确定。因此，在制订高速公路沥青路面养护方案时，必须对路面情况展开细致且全面的调查。调查中先对养护的范围、规模进行确定，再汇总路况数据进行分析，对路面的使用性能进行客观评价，基于此，得出的养护工作量才更加准确，其可以作为制定养护决策的重要依据。从该项目道路面层的病害情况以及以往采取的养护技术措施来看，应采用保养、中修、大修、补强、重建对策进行病害处治，但具体的处治对策选择需要根据路面状态确定。3.2 高速公路沥青路面状态划分上述内容中也提到高速公路沥青路面病害情况与成因复杂，以破损类型病害为例，常见的破损有四种，分别为：裂缝、松散、变形与其他，该地区以裂缝为主，松散与变形也有出现，与裂缝相比程度较轻。而对每个类型进行划分后，根据破损程度还可以将同类型病害划分成不同的等级。但病害并非决定高速公路沥青路面状态的唯一因素，还应从抗滑性、结构强度、行驶质量等方面进行综合考虑，因此，养护过程中采用路面性能指数反应路面状态并不客观。参照目前高速公路养护管理相关规定与要求，可以结合路面状况指数、路面性能指数、路面抗滑性能指数、路面结构强度指数、路面车辙深度指数进行评价，但需要简化路面组合状态。其中，路面状况指数可以简化为三级：80 为优良级、7080 为中级、70 为次差级；路面性能指数可以简化为三级：80 为优良级、7080 为中级、70 为次差级；路面抗滑性能指数可以简化为两级：70 为能力足够、70 为能力不足；路面结构强度指数可以简化为两级：70 为强度足够、70 为强度不足；路面车辙深度指数可以简化为两级：70 为轻度车辙、70 为重度车辙3。在此基础上路面组合状态有 54 种，可 以 基 于 决 策 需 要 继 续 进 行 简 化，方 便操作。3.3 高速公路沥青路面养护对策集完成上述两个步骤后，对养护对策集进行分析，可以进一步确定养护的优先次序以及不同状态下需要采取的对策，使各类型病害均能得到有效、经济的处理。因此，在制定养护对策集时，路面每种状态均应有对应的养护对策，如果状态相同允许采用相同的养护对策集；状态划分相同时路面的各项变化通常具有相同的规律，若采用相同的养护技术，应使养护结果也相同，若同级别路段内相同养护技术的养护效果不同，则需要对路段内路面状态进行更细致的划分；状态划分过程中应保证路面共性达到某种程度，如结构相同、所处位置相同、交通运输量相同等，避免共性不强对养护决策造成干扰4。按照病害严重强度、面积大小可以将养护对策粗略分为以下等级：保养日常养护与小修、中修中修罩面、大修中修加抗滑不足处理、改建补强、重建，其中大修与改建均为强制措施。基于路面状态划分确定养护对策的标准如表 1 所示。表 1 高速公路沥青路面养护对策选择标准路面结构强度指数强度满足需求强度不足路面抗滑性能指数抗滑满足需求抗滑不足路面车辙深度指数深度浅深度深路面状况指数优良中次差路面性能指数优良中次差优良中次差优良中次差状态编号123456789101112处治对策保养中修、保养中修、保养中修、保养中修、保养中修、保养中修、保养中修、保养重建、中修中修大修补强、重建155运输经理世界交通安全与养护3.4 高速公路沥青路面养护对策树对策树是一种简明且有效的决策方法，在高速公路沥青路面养护决策中的应用也较普遍，可以确定明确的决策等级，确定养护决策中各项指标的分级排序，是对养护对策集的进一步深化，意在使决策更加科学。以上述对策集中大修养护为例，所构建的养护决策树如图 1 所示。图 1 大修养护决策树示意图其 中，路 面 结 构 强 度 为 决 策 树 中 的 一 级 决 策 指标，先判断路面结构是否良好，以基层抗压强度、弯沉盆等指标为依据，如较好直接执行二级决策。但若路面结构强度不足，则要具体分析强度不足的原因，采取增加厚罩面、面层或基层铣刨重铺等手段进行针对性补强处理。且决策过程中也要结合沥青混合料的具体性能情况，如高温稳定性等确定辅助补强所要采取的决策。路面混合料性能为决策树中的二级决策指标，决策过程中需要重点进行面层高温稳定性分析，可以采用动态蠕变试验、汉堡车辙等试验作出精准判断，尤其是中面层以及下面层，准确地分析出高温稳定性可以了解深层次病害情况，为采取处理措施提供依据，同时也可以确定具体的处治层次。当路面已经进入加速破坏阶段后，或根据试验已经确定高温稳定性有明显缺陷，应结合分层高温性能对处治层次进行综合分析。路面性能状况为决策树中的三级决策指标，决策过程中需要从抗滑性、车辙、平整度、破损四个方面对路面情况展开评价。当明确执行三级决策指标时，则要考虑通过针对性的养护措施、技术使路面性能切实得到提升、路况条件切实得到改善、服务质量切实得到提高。但若分析路况中发现路面使用性能并无严重病害情况，基本处于优良状态时，可以不进行处治，也可以通过预养护措施进行病害预防；但若性能达到中或以下时，则必须采取养护措施，按照计划中给出的养护目标进行路面性能提升与病害修复5。在路网中重要性与路龄是决策树中的四级决策指标，其主要从经济成本角度来讲。由于公路养护投入较高，合理分配资金是关键，且多数情况下资金投入有限，无法使沥青路面存在的问题或异常得到全面处理，此时则要根据高速公路在路网中的重要性与路龄确定其是否具有优先处治权。而经过对养护工作实践经验的总结，在资金条件有限的情况下，对于路龄长、未进行过任何养护的路段，应优先考虑将路面结构长期保存，并采取针对性养护技术，如增设罩面。综合以上内容来看，大修的养护决策指标分级排序如下：一级决策，响应指标为路面结构强度，满足养护标准值时直接进入二级决策，不满足养护标准值时进行补强处理；二级决策，响应指标为既有路面混合料性能，满足养护标准值时直接进入三级决策，不满足养护标准值时进行针对性处理；三级决策，响应指标为路况指标，满足养护标准值时可以不养护或采取预防养护措施，不满足养护标准值时对病害进行针对性处理；四级决策，响应指标为在路网中的重要性、路龄，当不满足养护标准值时先判断高速公路的重要性，养护优先级随着高速公路重要性与等级的提升而提升，并应优先采用路面结构长期保存措施进行养护。4结论基于本文对粤赣、惠河高速公路沥青路面养护现状与决策的分析，得出以下结论：一是在制定养护决策时应对高速公路沥青路面情况进行全方位调查，确定典型的病害，并对病害进行具体描述，如车辙，描述其影响、尺寸、程度等，确定养护中处理此类病害的常用技术方法。二是分析有无新技术应用实践经验，对新技术在处理沥青路面上的应用效果进行确定。三是掌握沥青路面与养护技术情况后，基于路面养护需求以及路面状态的精准划分，先确定养护对策集，对各类型路况对应的处理等级有基本了解，然后进行决策树制定，对各个处理等级进行更深入的分析，形成养护决策指标分级排序、资金安排原则、养护优先次序，从而形成科学、可行、有效的养护决策，使养护工作有序