文章摘要:当水泥混凝土沥青路面产生轻微裂缝等隐性病害时,如不加以养护和处治,病害必将进一步扩散发展,影响行车的顺畅和舒适。因此,预防性养护在路面养护中的地位相当重要。本文笔者从介绍水泥混凝土沥青路面维护系统和预防性养护的概念入手,讨论了如何实现预防性养护的措施。同时对水泥混凝土沥青路面预防性养护进行了较详细的分析,并提出了沥青路面预防性养护技术,可供业内工程技术人员参考。
前言:
随着我国公路事业突飞猛进的发展,公路技术状况也得到了明显的改善和提高,有效缓解了公路交通运输的紧张状况。但从总体上说,公路基础设施依然薄弱,特别是储备能力和应变能力不足。据预测,今后五年我国汽车保有量的年均增长率将达到13﹪,公路网的日平均交通量的年均增长率将达到3.8﹪,而我们规划建设的公路总里程的年均增长率为2﹪。两者相比,有一定差距。所以,仅靠新建工程和总量扩张,并不能适应社会经济发展需要,必须通过对现有路网的技术改造和强化科学养护管理,由原有的被动型、应急型的传统养护方式,向预防型、周期型的科学化、现代化养护方式转变,充分挖掘现有公路网的潜力,才能适应形势发展需要。
1 路面预防性养护的概念
路面预防性养护是公路养护一种新的理念,是指公路养护部门在路路面结构良好或是路面病害发生初期,即对其进行养护,不让公路病害进一步向更深层次发展扩散,从而达到延长路面使用寿命、保持公路完好率、提高养护质量和投资效益、延长中修或大修期限的等目的的作业方式和实用手法。它与传统的公路养护所遵循的“坏了才修、不坏不修”的原则截然不同,强调预防性修复养护。
经验表明,预防性养护能延缓路面破坏,延迟昂贵的路面大、中修和重建;其最佳实施时机应该在路面尚处于良好状况,或者只有某些病害先兆时进行,这时,仅需要投入小额费用,就能达到很好的效果,是一种效益费用比非常良好的养护措施。
路面维护指为了延长路面寿命、提高路面性能、减少行车延误、确保维护措施的效益费用比而对现有道路进行的维护投资和养护活动。路面维护包括预防性养护和小修活动,不包括路面大修和重建。路面养护可以分为2种:预防性养护和纠正性养护。
AASHTO对预防性养护最新的定义为:预防性养护是一种在路面状况良好的情况下采取的对现有道路系统进行有计划的、基于费用和效益的养护策略,预防性养护在没有提高路面结构能力的情况下延迟路面的损坏,维持或改善路面现有的通车条件,通过延长原有路面的使用寿命来推迟昂贵的大修和重建。预防性养护能减少水分进入路面结构内部,有效保护路面,减缓路面的破坏速率,纠正路面诸如平整度和非荷载性破坏。预防性养护需在路面出现明显破坏之前进行,而纠正性养护是在路面出现严重破坏之后才进行,比如严重车辙、大面积裂缝或坑槽等。路面维护的重点应放在防止路面变化到需要进行纠正性养护,因为纠正性养护的投入较大,费用较高。有研究表明采取预防性养护的路面的效益费用比是不采取任何养护措施的路面的6~10倍。预防性养护措施将提高路面质量,延长路面寿命,所以,研究开发公路预防性养护技术.全面实施路面预防性养护是公路事业发展的迫切需要。
2 沥青路面预防性养护的内容和特点
一般来说,公路由于设计、施工等原因,造成路面存在各种缺陷。通车后,加上交通荷载、环境、气候等各种因素的影响,路面使用性能会逐步下降。为了保持路面良好的的服务状态,宜及早实施路面预防性养护,其养护内容为定期进行路况调查、评价与预测,及时采取各种有效措施进行保养和修护,保持路面具有足够的强度、刚度与稳定性,防止各种路面病害的产生与发展,保持和提高路面的平整度与抗滑能力。
2.1 养护时机
预防性养护措施必须在路面加速破坏前实施,不能影响路面性能和期望寿命。例如:沥青混凝土路面锯缝填缝应在单条横缝发展到多条裂缝之前进行。调查时的路况可用于推断将来的路况,因为预防性养护并不一定正好在调查时就进行。预防性养护措施通常应提前2~8个月计划。应用预防性养护太晚会导致差的路面性能,太早应用预防性养护又会引起别的路面问题和资金浪费。为了保证预防性养护措施的及时应用,必须认识到下面两种情况:
(1)及时的预防性养护计划。必须进行路况调查并及时编入到预防性养护施工计划中。
(2)资金。预防性养护资金必须在需要时得到保证,因为时间对于获得良好的效益费用比很重要,推迟预防性养护效益不会很好。实施路面预防性养护应对路面使用性能进行定期评价,要求各指标达到优良标准。路面状况指数:PCI≥80;行驶质量指数:RQj≥8.0;路面强度指数:SSI≥O.85;横向力系数SFC≥45。
2.2 预防性养护措施
选择正确的预防性养护措施包括以下4个方面:① 可能的措施;② 对具体路段采用的措施;③ 路网中需要进行预防性养护的其他路段及其优先度;④材料和施工方法的选择。
2.3 预防性养护效益
采取预防性养护可以较长时间地使路面性能处于较好的状态,而不进行预防性养护的路面性能将较快地下降到差的水平。
美国SHRP计划的一个重要成果就是指出了预防性养护在延缓路面使用性能恶化速率、延长其使用寿命和节约寿命周期费用方面的重要意义。正确实施预防性养护措施可保持良好的路面使用性能,延长路面的使用周期,减少道路生命周期费用和节约养护维修资金。根据SHRP计划估算,在路面整个生命周期内进行3~4次的预防性养护可以延长道路使用寿命1O~15年,节约养护费用45%~5O% 。
2.4预防性养护应采取的措施
(1)高效率检测及养护设备的应用。路面预防性养护离不开先进的检测手段。很多发达国家都非常重视公路的检测效率和质量,已开发和应用集成检测技术,即由1台专用车即可完成路面状况的各项检测。另外,路面预防性养护宜采用机械化的施工方法、选择适宜沥青路面预防性养护的检测仪器及施工设备,以保证路面养护施工高效、优质、快速完成。
(2)建立路面管理系统。建立、完善路面管理系统,运用现代管理科学的理论、系统分析的方法和计算机运算手段,建立路面状况数据库,对路面使用性能进行定量评价与预测,并进行养护对策的优先排序,养护资金的优化决策等,为实施预防性养护提供科学依据。
3 沥青路面预防性养护技术
我国沥青路面养护技术还比较落后,实施路面预防性养护应该推广应用国内外一些行之有效的养护新技术,以提高养护工程质量,降低养护费用,延长路面使用寿命。
3.1 乳化沥青稀浆封层技术
稀浆封层广泛应用于沥青路面预防性养护,当路面整体强度足够,但面层出现各种轻微病害如裂缝、车辙、平整度不够、抗滑性能不足时,采用稀浆封层薄罩面,可起到防水、防滑、耐磨、改善平整度等作用。改性乳化沥青稀浆封层在国外亦称为聚合物改性稀浆精细表面处治,简称为PSM,在法国和美国的高速公路养护工程中应用最为广泛。目前,在世界各地的公路养护技术中,用于抗滑表层维修的混合料有三种代表类型:一是改性沥青超薄抗滑表层(厚度2cm);二是改性热沥青表面处治;三是改性稀浆封层。这三种养护技术应是路面表层维修的首选技术,用于维修路面,能生成稳定面层,防止路面夏季出现车辙和推移,冬季出现开裂等破坏,并能承受重载和大交通量,非常适合于路面预防性养护。改性乳化沥青稀浆混合料,在国外还可用于局部范围填补车辙,填补深度达50 mm的车辙,由车辙最深处自动变薄铺开,而不用铣刨旧路面,既节约资金,又提高生产效率。
3.2 改性沥青混合料罩面
橡胶粉沥青混合料(在沥青中掺入橡胶粉)在国外应用较广泛,近年来,在我国南方地区也开始应用。该材料具有高温稳定性好、水稳性强、低温抗裂性明显改善等优点,常用来进行沥青路面中罩面及铺筑较薄的磨耗层,全面提高路面的使用性能,或铺在面层与基层之间作应力吸收层,抑制基层反射裂缝。
3.3 SMA混合料罩面
沥青玛蹄脂混合料(SMA)具有密实耐久、抗滑耐磨、抗疲劳、抗高温车辙、减少低温开裂等特点,可用于高速公路沥青路面罩面。SMA 在国内养护工程中已开始应用,但由于造价偏高,应用不多。不过从长远来看,在交通特别繁忙的高速公路上采用SMA 面层,仍是首选结构。
3.4 表面涂涮沥再生RejuvaSealTM
美国早在1960年就已开发用于军用机场,1980年由军用转向民用,后来加拿大、巴西等国陆续采用。而我国则于2001年在昆明、广州试用。沥再生ReiHvaSealTM是一种用于沥青路面的三合一的液体维护剂,是一种极其高效的具有渗透性的沥青再生密封剂。其特点主要有:① 具有不改变沥青表面结构就能起到密封和再生作用的特性;② 能渗透到沥青表层,变成沥青层整体的一部分,与之共同收缩和膨胀,不像普通表面密封剂那样易于剥落、开裂和脱层,因而具有较强的温度适应性,十分耐久。沥再生RejuvaSealTM 是一种预防性的沥青路面维护产品,在路面未出现病害或刚出现轻微病害时即对路面进行保养,使其恢复新路面使用性能。
4 结语
公路养护管理工作的目的应该是通过科学的、有针对性的、预防性的养护技术手段,保持和提高公路的通行能力和服务水平。如何利用极其有限的养护资金,确保公路保持完好畅通,是我们必须面对和思考的现实问题。及时、科学地做好路面预防性养护工作,将路面养护大修往后推移,是推动公路养护科学化,保障养护质量及投资效益的有效途径。另外,从长远来看,预防性养护可以减少今后长期养护费用的支出,保持公路良好的服务水平,并得到经济收益和社会效益的双重回报。近年来,我们积极推行路面预防性养护,立足于“补小、补早、补好”,把养护关口从挖补坑槽、处治断板前移到修补裂缝和水泥路清灌缝上来,从而降低了养护投入成本,延长了公路使用寿命,整体路况水平不断提