公路路面养护决策与规划

2022-11-20吴建强

交通世界 2022年25期

关键词：预防性路段路基

吴建强

（邯郸市交通建设投资管理中心，河北邯郸 056002）

0 引言

为保证高速公路养护工程有序开展，有必要在养护前期开展养护决策与规划工作，综合考虑路用性能目标、地方性规定以及养护资金等多重因素，建立起科学的养护决策体系，制定经济合理、技术可行的养护规划方案。

1 工程概况

某高速公路现已建成通车10年，主线全长62.4623km，设计速度100km/h，采用双向四车道设计，路基宽26m。路面标准轴载为双轮轴载100kN，路面布置形式为土路肩0.75m+硬路肩3.0m（含路缘带0.5m）+行车道2×3.75m+中分带3.50m（含路缘带0.75m+中央分隔带2.0m+路缘带0.75m）+行车道2×3.75m+硬路肩3.0m（含路缘带0.5m）+土路肩0.75m。路面结构为4cm AC-13C改性沥青上面层+6cm Sup20改性沥青中面层+8cm Sup25沥青混凝土下面层+36cm水稳碎石基层+16cm水稳碎石底基层。随着公路交通量逐年增长，加上雨水、光照等自然环境的作用，导致部分路段出现横向裂缝、纵向裂缝、网裂、龟裂、沉陷、坑槽等病害，需对公路实施养护维修。下面对路面养护决策与养护规划的实施过程进行分析。

2 公路路面养护决策与规划方法

2.1 路面养护决策依据

2.1.1 路面使用性能现状

（1）在公路制定养护决策前，对公路路用性能进行分析评价，采用公路技术状况评定指标PCI、RQI、RDI，评定标准为：当PCI小于90，RQI小于90，RDI小于80时，路面性能评定为不达标；当PCI小于80，RQI小于80时，路面性能评定为不合格。根据本工程的路面性能定期检测数据显示，PCI平均值为92，ROI平均值为94，RDI平均值为88。虽然公路工程中大部分路段的路面性能已经达标，但是仍有少部分路段存在PCI、RDI低于90的情况，这类路段属于合格不达标路段。

（2）据统计数据表明，本工程合格不达标路段全长为27km，这类路段的路面结构平整度较好，但是已经发生不同程度的破损现象，需要采取路面养护措施。

2.1.2 路面状况指标分析

（1）对规划养护的路段路面破损情况进行评价，评价标准为PCI不小于92为优，80不大于PCI小于92为良。根据检测结果表明，路面优的路段占总养护路段全长的55.6%，路面良的路段占总养护路段全长的46.4%，无中、次、差评级路段。

（2）路面病害多为横向裂缝、修补，局部路段出现纵向裂缝、龟裂、坑槽。横向裂缝、修补、纵向裂缝、龟裂、坑槽的折算面积占病害总面积的比例分别为81.54%、13.88%、0.71%、3.01%、0.60%、0.27%。

2.1.3 路面破损深度评价

（1）裂缝度。横向裂缝是养护路段的主要病害，在破损深度评价中采用裂缝度指标。裂缝度越高，表明裂缝分布越密集[1]。当裂缝度超过100时，表明裂缝破坏十分严重。本工程中的路面裂缝度均小于40以下，表明裂缝病害严重程度偏低。

（2）路面行驶质量。在路面行驶质量评价中采用指标RQI，根据调查数据显示，养护路段每公里路面RQI评价均为优，表面路段的平整度良好。

（3）车辙状况评价。在路面车辙状况评价中采用指标RDI，根据调查数据显示，养护路段RDI评价等级为优的线路长度占全线长为32.8%，评价等级为良的线路长度占全线长为64.0%，评价等级为中的线路长度占全线长为3.2%。由此可见，养护路段路面车辙状况整体性较好。

2.1.4 路面使用性能衰减分析

对养护路段的路面使用性能衰减情况进行分析，判断路用性能衰减变化规律，具体情况如下：

（1）在近5年间，一般路基路段的路面PCI指标变化规律为凹形衰减形态，罩面段PCI指标为上下波动形态，养护路段整体PCI指标呈S形。

（2）在近5年间，一般路基路段的路面RQI变化规律为凸形衰减形态，衰减较为明显。实施罩面养护的路段RQI指标呈反S形分布。

（3）在近5年间，养护路段的路面RSI指标为上下波动形态，衰减不明显。

2.1.5 养护周期平均衰减状态预测

由于养护路段全线在过去5年内经过多次养护维修，不同路段的路面使用性能可能会存在一定差异，使得路面使用性能指标、车辙深度指标呈现出不同的发展状态。在建立衰减状态预测模型中，本次养护决策提出采用养护衰减幅度平均值作为衡量指标，一旦路面车辙深度RDI达到特定养护阈值，则采取养护处治措施。

2.2 路面养护决策方案

2.2.1 养护规划目标

本工程已经逐步进入设计寿命周期，路面性能呈加剧衰减趋势，所以必须实施路面养护方案，建立起科学的养护决策体系，强化预防性养护管理。本次养护规划以改善路况质量为主要目的，倡导采用绿色低碳的养护方式，养护目标定位于延长路面使用寿命。针对养护目标确定养护规划目标值，量化目标，具体包括：国检车道PQI不小于94；非国检车道PQI不小于92；优等路率不低于96%；不合格率为0；年度预防性养护比例不低于8%；废旧沥青路面材料回收率为100%；废旧沥青路面材料循环利用率为95%[2]。

2.2.2 养护标准

本次养护规划要在充分考虑养护资金、实际路况、养护政策的基础上设定养护标准值，由于养护路段的整体状况良好，不需要大修路面，所以本次养护以中小修和预防性养护为主。具体如下：

（1）矫正性养护。当路面损坏状况PCI在88～90，路面行驶质量RQI小于90时采用加铺罩面养护措施[3]；当路面损坏状况PCI小于88时，采用铣刨重铺养护措施。

（2）预防性养护。当路面损坏状况PCI在90～92，路面行驶质量RQI不小于90，路面车辙深RDI在75～80，采用预防性养护。

2.2.3 养护对策

（1）预防性养护。预防性养护措施包括以下两类：表面处治类，如降噪微表处、超薄磨耗层、超粘磨耗层、渗固磨耗层；层罩面类，厚度在2～3cm，如SMA9.5、Novachip、MAC-10等。

（2）中修。中修养护措施包括以下几种：单层罩面，厚度为4m，如SUP-13罩面、ARAC-13罩面、SMA-13罩面等[4]；多层罩面，厚度为5～10cm。其中下面层采用SUP-25、SUP-20调平处理，铺筑磨耗层，厚度为4cm。多层罩面适用于路基不均匀沉降路段养护；面层铣刨重铺，在铣刨病害部位后，中、下面层重新铺筑SUP-20、EME-14、SUP-25等混合料，厚度为6～8cm，上面层铺筑AC-13C、SMA13等混合料，厚度为4cm；再生类养护，现场热再生沥青，厚度为4cm。

（3）大修。大修用于路基结构性修复，常用大修措施如下：基层铣刨重铺，重铺材料为水泥稳定碎石、抗裂水泥稳定碎石、ATB-25；再生类，将上基层作为再生层，采用现场热再生、厂拌冷再生等再生处治措施[5]。

2.3 养护规划

2.3.1 子单元养护规划

根据路面性能检测结果显示，养护路段中的一般路基段使用性能相对较差，罩面段的路面使用性能相对较好。在子单元养护规划时，要优先规划一般路基段，罩面段可以在一般路基段养护后再开展预防性养护。针对部分路段的桥头跳车治理，在每年一般路基段养护过程中同步进行处理，无需安排专项维修。

2.3.2 养护规划总体策略

本工程中一般路基段的使用状况较差，存在横向裂缝、纵向裂缝、龟裂等典型病害。在交通量增大的情况下，第二车道病害严重程度明显高于第一车道。为此，本次养护工程将第二车道作为养护维修重点。在养护规划期间内，第二车道计划采取铣刨重铺的矫正性养护，全幅路段加铺罩面，5年内平均分配养护任务。具体包括以下养护策略：

（1）一般路基段。主要病害包括横向裂缝、纵向裂缝、龟裂、修补，在病害所处路基段实施单车道病害修理处治；在路面状况较好的路基段采取预防性养护措施；对存在病害的桥面进行维修处治。

（2）罩面段。主要病害包括横向裂缝、修补、龟裂，对路基进行日常养护，当路面性能出现明显衰减后采取预防性养护措施或就地热再生处治技术[6]。

2.3.3 养护规划实施方案

本次公路养护结合路面性能衰减预测结果制定养护方案，预计未来5年内完成一般路段铣刨重铺和预防性养护，具体实施计划与养护经费测算如下：

（1）养护第1年。罩面养护20.0km，经费投入估算4 142.5万元；一般路基段铣刨重铺9.0km，经费投入估算1 056.0万元；预防性养护2.0km，经费投入48.8万元。

（2）养护第2年。罩面养护15.46km，经费投入估算3 357.2万元；一般路基段铣刨重铺14.0km，经费投入估算1 320.0万元；预防性养护3.0km，经费投入73.1万元。

（3）养护第3年。罩面养护14.0km，经费投入估算3 039.8万元；一般路基段铣刨重铺13.4km，经费投入估算1624.7万元；预防性养护2.0km，经费投入48.8万元。

（4）养护第4年。罩面养护15.0km，经费投入估算3 357.5万元；一般路基段铣刨重铺2.0km，经费投入估算1 232.5万元；预防性养护14.0km，经费投入170.6万元。

（5）养护第5年。罩面养护15.46km，经费投入估算3 357.2万元；一般路基段铣刨重铺11.0km，经费投入估算1 232.0万元；预防性养护7.0km，经费投入170.6万元。

2.3.4 经济性比选

本次提出的未来5年养护计划方案为均衡性养护方案，每年投入资金较为均衡，能够保证路面始终维持良好路用性能，缓解每年养护资金压力。传统的养护计划方案为集中养护，一般在养护前2年投入大额养护资金，后3年逐年递减资金，这种养护方案虽然能够快速提高路面性能，但是却会带来养护资金紧缺问题，降低养护投入利用率。经过测算，在投入总费用相同的情况下，均衡性养护方案的投入资金利用率为30.1%，集中养护方案的投入资金利用率为15.3%。由此表明，本次养护工程制定5年养护决策具有一定可行性。

2.4 养护措施方案

本工程路面养护结合不同路段的病害特点，采用不同的养护措施方案，具体如下：

2.4.1 加铺罩面

处理路段路面的病害，对原路面局部病害严重部分采取铣刨重新铺筑处理方案，铺筑混合料为双层的AC-20C结构混合料[7]；病害处理后清理面层，在原上面层喷洒AR-SAMI橡胶沥青应力吸收层，再铺筑SMA-13改性沥青罩面，厚度为4cm；加铺罩面养护后，预计养护后的路面使用寿命为6～8年。

2.4.2 铣刨重铺

（1）一般路段养护。在部分病害严重的路段采用铣刨处理方案，对原路面上面层、中面层铣刨，如果下面层有龟裂、集料松散等现象，则要采取深层处治技术，局部维修原基层；将抗裂贴贴覆在裂缝部位，再在抗裂贴上依次铺设AC-20C改性沥青混合料（6cm）和AC-13C改性沥青混合料（4cm），预计养护后的路面使用年限为6～8年。

（2）车辙路段养护。铣刨处理中上面层，如果下面层有龟裂、集料松散等现象，则要采取深层处治技术；病害处理后，在下面层上铺筑掺有抗车辙剂的AC-20C改性沥青混合料（6cm），再铺筑AC-13C改性沥青混合料（4cm），预计养护后的路面使用年限为6～8年。

2.4.3 预防性养护

（1）处理原路面上局部的病害，在处理后的路面表层铺设超黏磨耗层。这种预防性养护方案既适用于单车道养护，也适用于多车道养护，养护后预计使用3～5年[8]。

（2）处理原路面上局部的病害，在处理后的上面层表层实施就地热再生，这种预防性养护方案既适用于单车道养护，也适用于多车道养护，养护后预计使用3～5年。