某山区国省道沥青路面预防性养护决策分析

林昌发

摘要 预防性养护作为一项阶段性养护措施，能有效改善道路使用功能，缓解养护经费短缺的问题，对提高道路运营能力，延长使用年限具有重要意义。鉴于此，文章结合某国省道公路养护实践，针对山区国省道沥青路面预防性养护决策展开综合探究，阐述了预防性养护决策方案和流程，通过旧路病害调查与检测分析，掌握了病害主要形式及形成原因，提出了预防性养护方案，并从经济性、可行性、环保等多方面对方案实施比选，最终确定了最佳养护方案，旨在为同行提供参考、借鉴。

关键词 预防性养护决策；预防性养护措施；工程应用

中图分类号 U418.6文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）12-0159-03

0 引言

近年来，随着经济的快速发展，交通量显著增大，部分现役公路运营压力日益加剧，服务功能逐渐降低，亟需实施预防性养护。预防性养护主要是在道路结构完整、承载能力充足的状况下，为提升公路路用性能，防止路面产生破坏而实施的一项经济效益最优化的养护方式。为保证预防性养护的合理性，提高公路养护的综合效益，科学确定养护时机，合理选择方案尤为关键，为此，该文依托实际工程案例，对沥青路面预防性养护决策进行分析，具有重要意义。

1 公路预防性养护决策方法及流程

预防性养护是一项较为先进的道路养护措施，相较于传统养护方式，其能够在不改变道路承载性能的条件下，有效提升公路路用性能，且能显著降低养护费用，实现道路养护投资效益的最大化[1]。

1.1 選择养护时机

预防性养护实现最佳投资效益的关键环节在于养护时机的选择。若较早进行预防性养护，沥青路面性能良好，会造成人力、物力、财力的严重浪费；若养护过晚，会造成路面早期病害的进一步发展，引发更加严重的质量病害，增大养护成本，且达不到预期养护效果[2]。目前，在进行预防性养护时机选择时，通常采用路况触发法和时间触发法，但无论选用何种方式，均必须根据路面破坏的具体情况，综合养护费用、道路技术标准、设计使用年限、使用环境、交通荷载等各方面因素，找出路面破坏的临界状态，进而实施预防性养护[3]。

1.2 旧路病害分析

沥青路面在交通荷载及外界环境持续作用下，会产生疲劳破坏，引发一系列质量病害，主要包括龟裂、横裂、纵裂、车辙、沉陷、松散、坑槽、翻浆等。科学实施路面质量状况调查与分析，是确定预防性养护方案的重要依据。

1.3 预防性养护管理决策标准化流程

预防性养护方案选择时，必须全面考虑公路技术标准、道路交通等级、路面使用性能等各方面因素，科学确定预防性养护措施。当存在多种方案时，应对其经济效益实施对比，从而确定最佳养护方案[4]。

预防性养护是一种全新的道路养护概念，具有较强的系统性，其管理决策工作较为复杂，包含内容繁多，具体涉及道路质量状况调查、养护方案确定、养护时机选择、质量监测等，不同环节具有显著的特征。对管理决策环节进行科学优化与改进，并建立规范化管理决策流程，能有效提升预防性养护质效[5]。具体流程如图1所示。

2 公路预防性养护工程设计

现阶段，常用的沥青路面预防性养护技术较多，具体包含以下几种类型：

（1）封层类有雾封层、微表处、稀浆封层、碎石封层、复合封层等。

（2）罩面类有超薄罩面、铣刨罩面、封层罩面等。

（3）热再生类有复拌再生、加铺再生等。

预防性养护设计时，应先对路面质量状况实施检测评估，全面了解路面病害形式及具体成因，并根据调查分析结果，确定合理的设计方案[6]。

2.1 旧路调查与检测评价

旧路调查与检测评估涉及内容较多，具体包括旧路设计图纸和竣工资料收集、车流量调查、道路施工及维护资料收集、道路结构组成、路面材料、接缝形式及维护情况、路面质量状况调查、路面性能检测等。

2.2 技术设计

预防性养护技术设计时，应严格按照标准化流程展开：

（1）按照道路技术标准、路面质量状况、病害形式、车流量及荷载等级等相关因素，科学确定养护设计方案。

（2）结合养护方案使用年限、经济效益等实施综合比选，以选取最为经济的养护方案。

（3）依据方案可行性、技术标准、环境条件、使用状况、资金状况、环保效益等实施系统性评价，从而确定最优方案[7]。

2.3 材料组成设计

材料组成设计流程：

（1）结合现场料场布置情况及原材料质量检测结果，并根据项目实际情况，科学选取养护材料。

（2）结合项目基本特征、材料供给状况、养护方式等明确材料质量标准。

（3）根据材料选择情况，依据相关规范及技术标准要求进行配合比设计，并明确施工技术标准。

3 预防性养护和功能性修复工程应用

3.1 项目概况

某国省道公路工程，路面形式为沥青混凝土路面，道路等级为二级公路标准，设计时速60 km/h，路面宽度9 m，道路结构组成为“11 cm厚沥青混凝土面层+18 cm厚5%水稳碎石基层+15 cm厚碎石垫层”。2015年对路面实施了大修维护，采用直接加铺的维修方案，加铺层结构组成为“4 cm厚AC-13上面层+6 cm厚AC-20下面层+16 cm厚5%水稳碎石基层+18 cm厚3%水稳碎石底基层+旧沥青路面”，加铺后道路宽度、设计速度、交通等级均未发生改变。

该公路主要位于山区地段，受地形、空间影响，道路线形布局一般，加之该道路为主要交通线路，重载车辆较多，由于荷载疲劳及路面承载力下降，路面产生了不同形式的质量病害。调查显示，沥青路面病害形式主要包括车辙、龟裂、纵裂、横裂、坑槽等。

3.2 旧路病害调查及检测分析

3.2.1 路况调查与评价

2022年6月对原沥青路面质量状况实施调查和检测，充分了解路面病害情况，为后续养护方案制定提供理论支持。路况调查通过人工踏勘方式完成，并借助相机对关键部位进行拍照记录，详细记录路面病害形式、规模、位置、严重程度等，并将所有调查信息输入《公路技术状况评定标准》（JTG5210—2018）表A-2沥青路面破损情况记录表[8]。

根据旧路路况调查及检测信息，路面质量状况指数PCI位于84.2～98.1范围内，综合质量状况评定等级为良。为有效改善路面质量状况，防止道路服务功能降低，控制路面病害产生及发展，保证道路使用性能与使用年限，根据《公路工程沥青路面养护技术规程》（JTG/T5142-01—2021）相关规定，确定该工程采用全线罩面养护方案。

3.2.2 路面主要病害类型

根据实际调查结果，该工程主要病害类型包括车辙、推移、纵裂、龟裂、坑槽等。因此路段位于山区地带，地势险峻，地形条件复杂多变，线形设计指标较低，局部路段纵向坡度较大，超过6%坡度路段占比高达24%，车辙病害较为严重[9]。

3.2.3 路面损坏原因分析

结合路面调查及检测结果，对病害成因进行分析，具体情况如下：

（1）路面设计标准较低或超过规定使用年限，承载力不足。通过调查可知，该公路在2015年实施了路面大修改造，在旧路表面铺设沥青混凝土面层，截至目前运营年限已达7年之久，已超出设计使用年限，旧路面承载能力达不到标准使用需求。

（2）车流量增大、重载交通增多。参考2019—2021年车流量统计结果，此路段车流量巨大，重载车辆数量较多，为特重交通标准。沥青路面长期处于特重交通荷载作用下，是引发路面质量病害的根本原因。

3.3 预防性养护方案的确定

预防性养护方案确定时，应严格按照道路技术标准、路面质量状况、病害形式、破坏程度、车流量及荷载等级等相关因素，初步确定预防性养护方案；然后对方案使用年限、经济效益等实施综合比较，选取最为经济的预防性养护方案；最后依据方案可行性、技术标准、质量要求、环境条件、使用状况、资金状况、环保效益等实施系统性评价，从而得到最优预防性养护方案。根据该项目具体情况及相关技术规范要求，并结合以往养护施工案例，确定该工程预防性养护方案为沥青薄层罩面及就地热再生养护[10]。

3.3.1 推荐方案

沥青薄层罩面方案：对原路面实施铣刨处理，清除表面厚4 cm沥青面层，并采用相同厚度的细粒式SBS改性沥青混凝土GAC-13实施罩面处理。主要由于该工程已铺设10 cm厚沥青面层，若再加铺4 cm厚沥青面层，会导致沥青层厚度过大，在重载交通作用下，更加容易形成车辙病害。因此，为有效提升路面温度稳定性，增强抗车辙、抗水损、耐磨性能，延长道路使用年限，该工程薄层罩面施工选用4 cm厚细粒式SBS改性沥青混凝土GAC-13。

因该公路地形条件复杂，道路线形设计标准较差，大部分路段靠近悬崖，道路两侧设置大量防撞栏杆，若直接实施罩面，会抬高路面，致使防撞护栏有效高度降低，安全等级达不到标准要求，威胁交通安全。若对防撞栏杆实施加高处理，则会显著增大养护成本，影响道路养护的综合效益，同时，预防性养护施工范围仅包含道路养护和交通标线施工，其他内容如标牌、标识、防护栏杆等交安设施维护通常由交安设施养护部门负责。因此，该工程路面预防性养护推荐方案为铣刨清除4 cm厚旧沥青面层，并采用相同厚度的细粒式SBS改性沥青混凝土GAC-13实施罩面处理。

3.3.2 比较方案

比较方案采用4 cm厚就地热再生沥青混凝土路面表面层技术方案。早期应用较为普遍的沥青路面养护技术主要包括铣刨重铺及挖除重补工艺，此类施工工艺不仅造成石料、沥青材料的严重浪费，且对环境污染较大。随着节能环保战略的大力实施，就地热再生技术得到了显著发展，被广泛应用于沥青路面养护施工中。该技术可实现对铣刨废料的重复利用，且对环境污染较小，有效实现了节能环保的目标，是目前较为理想的预防性养护技术。

两种养护方案均有其各自的优缺点，推荐方案施工简便、技术成熟、应用效果好，对原沥青路面铣刨处理后再铺设罩面层，能有效确保路面高程一致，防止因罩面层厚度过大加重车辙病害，并有效避免因路面抬高导致防护栏杆有效高度降低的问题。但是路面铣刨处理会产生较多废料，且无法应用于该工程施工中，材料外运增加成本，经济性较差。

比较方案可实现对路面铣刨废料的重复利用，降低材料及运输成本，满足节能环保的施工要求，且对路面实施就地热再生处理，确保路面高程一致，防止因罩面层厚度过大加重车辙病害，并有效避免因路面抬高导致防护栏杆有效高度降低的问题，降低防护栏杆加高成本。但该技术施工过程中存在较大差异性，对作业人员技术要求较高，且该工程养护区域内地形较为复杂，急弯、陡坡较多，线路线形设计标准较低，热再生机械施工难度较大，造成路面结构稳定性较差，影响路面使用性能，达不到预期养护效果。

因此，通过多方面比较，最终确定该工程预防性养护方案为铣刨清除4 cm厚旧沥青面层，并采用相同厚度的细粒式SBS改性沥青混凝土GAC-13实施罩面处理。

4 结语

综上所述，山区国省道公路运营环境复杂，受地形、空间因素限制较大，线形设计标准偏低，公路运营过程中质量病害高发，加强预防性养护尤为重要。因此，实际养护设计时，应对原始路面质量状况实施全面调查和检测，根据路面实际病害情况、车流量、交通荷载等级等各方面因素，科学确定预防性养护时机，并结合现场实际情况和工程实践经验，通过施工可行性、经济性、环保性等多角度比较，确定最佳的预防性养护方案，保证养护效益最大化。

参考文献

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