关于公路施工中预防性公路养护技术实际应用

陈 娟

(安徽六安公路桥梁工程有限公司,安徽 六安 237000)

公路经过长时间连续通车使用与外界气候条件的持续作用,难免产生一些病害,对路面正常使用造成影响。而以往在损坏后进行修理的养护方法已经无法满足当前要求,造成资源浪费,对公路的使用也有很大影响,而预防性养护理论及措施的出现可以从根本上解决这一问题。

1 预防性养护时机确定

预防性养护实施的时机是否合适,在很大程度上决定了养护的有效性与经济性,在确定具体养护时机的过程中,首先要严格遵循以下各项基本原则:预防性养护需要在路面结构发生破坏损毁现象前进行。其中,路面出现结构性破坏指的是路面自身强度降低,已经不能承受实际的外部荷载。进行预防性养护实际上并不能彻底改善这种破坏,所以预防性养护必须在路面出现破坏以前进行。此外,预防性养护还要在路面没有病害产生或只存在少量轻微病害的情况下进行,若预防性养护实施的过早,则会导致路面产生其它问题,而且还会造成资源浪费。现阶段我国公路养护需求越来越大,但相应的养护资金十分有限,所以确定正确的养护时间是有重要价值和意义的[1]。

在选择具体养护时机时,可采用以下几种方法:(1)根据路况确定养护时机,即通过对路面实际状况进行检测,根据实测数据确定路面衰变规律,然后得出路面实施预防性养护时的临界破坏状态,对于路面使用状况,可采用路况统计与室内试验相结合的方法确定。路况调查方法虽然有很多,但将路况作为基础的养护时机确定方法我国的研究与实际应用还比较少,其主要原因为我国沥青路面有较为严重的早期破坏问题,破坏速度很快,所以该方法实施难度往往很大。(2)基于决策树或决策矩阵的方法,该方法是指以路面状况与其外部环境,以及性能指标为依据建立专门的算法。根据决策树结构构成,对决策措施进行逐步分解,然后逐层选出适宜的处治方案。在建立决策树与决策矩阵的过程中,可充分考虑其它地区积累的养护经验。然而,在实际应用过程中,一般很难考虑所有影响因素,新增或删减任何一个因素都会使决策过程发生变化。此外,更加重要的是,养护时机确定离不开现场评估,很多因素只简单的套用该方法是不合理的。(3)效益费用法,该方法是指根据不同方案的效益现值和费用现值之比确定具体养护时机。完成养护后,路面技术性能可以得到很大改善与提升,其性能变化趋势必定改变,对于养护效益,可通过对路面寿命延长期望值的计算得出,也可通过对变化曲线的拟合得出,即曲线拟合后的新增面积就是养护效益。该养护时机确定方法存在一个十分显著的优势,即可以对养护需要的成本及养护可以达到的效益进行定量分析,帮助决策者获得具体养护信息。同样,该方法也存在局限性,即不能对效益与费用界限予以精确划分。(4)寿命周期效益评估法,该方法是指根据计算投资成本对应的最佳值,选择在全生命周期中除了能满足养护基本要求,又能将耗费降到最低的方案。实际决策中,对于全寿命周期成本,可根据路面实际情况有目的性的选择其组成。大量实践表明,通过预防性养护可以起到延迟或彻底避免费用较高的大修,但需要对养护费用进行提前支付,而且在不同时间支付,获得的养护效益也完全不同,因此必须在全寿命周期之内做好经济分析。目前,基于全寿命周期分析的方法已经在大中修与改建工程中得到很多应用[2]。

通过以上分析可知,为直观且定量的对养护效果进行分析评价,建议将效益费用分析作为基础,以分析期内路面技术性能指标曲线在养护前、后发生的变化为依据对养护效益值进行定义。其中,路面技术性能指标可直接采用评价体系对应的指标,通过对指标变化及权重的确定,采用计算的方法得出综合效益。此时即可根据最大效益费用比得出养护时机[3]。

2 预防性养护措施

目前在沥青路面中常用的预防性养护措施主要包括以下。

(1)薄层罩面,包括AC-10混合料、SMA-10混合料、SAC-10混合料、OGFC-10混合料及Sup-10混合料,层厚在2.5～3.5 cm范围内,以改性沥青或改性乳化沥青为联接层,适用于各级公路和各级交通量,使用年限一般为3～4年,要求路面状况指数达到80以上[4]。

(2)超薄磨耗层,层厚在1.5～2.5 cm范围内,以改性沥青或改性乳化沥青为联接层,适用于各级公路和各级交通量,使用年限一般为3～4年,要求路面状况指数达到85以上。

(3)微表处,层厚在1.0～1.5 cm范围内,适用于各级公路和各级交通量,使用年限一般为2～3年,要求路面状况指数达到85以上。微表处能有效处理路面上的轻微裂缝,避免路面松散,并填补车辙。根据相关试验研究成果,采用微表处的方法,能使车辙深度在1年之内始终保持在不超过6 mm的水平。微表处具有的密水功能与抗滑性都会受到施工工艺、交通量及设计级配等因素的影响,如果微表处实施效果良好,则能有效改善路面自身防水性与抗滑性,阻止地表水的不断下渗。另外,虽然微表处的摊铺厚度不大,但也能提高路面的平整度,改善行车舒适性,但是改善的效果很容易衰减。微表处和原路面之间的粘结牢固,成型速度快,不会对交通造成太大影响,但要注意在路面已经产生严重破坏时不可采用该预防性养护方法。

(4)稀浆封层,层厚在1.0～1.5 cm范围内,适用于二级及以下公路和中等及以下交通量,使用年限一般为2～3年,要求路面状况指数达到85以上[5]。

(5)含砂雾封层,适用于各级公路和中等及以下交通量,使用年限一般为2年,要求路面状况指数达到90以上。

(6)碎石封层(含纤维封层),层厚在1.0～1.5 cm范围内,适用于二级及以下公路和中等及以下交通量,使用年限一般为2～3年,要求路面状况指数达到85以上。

(7)复合罩面,即碎石封层与薄层罩面相结合,层厚在3～4 cm范围内,以碎石封层为联接层,适用于各级公路与各级交通量,使用年限一般为4～5年,要求路面状况指数达到80以上。

(8)复合封层,如碎石封层与微表处相结合、石屑封层与稀浆封层相结合等,层厚在2～3 cm范围内,适用于各级公路与各级交通量,使用年限一般为3～4年,要求路面状况指数达到80以上[6]。

3 预防性养护技术应用——以复合封层为例

3.1 施工工艺

复合封层施工按照以下工艺流程进行:原路面病害调查、分析与处治→原路面清扫与必要的处理→采用机械设备对沥青和碎石进行洒(撒)布→采用轮胎式压路机进行碾压→对碎石封层表面进行清扫→进行微表处或稀浆封层施工→养护→开放交通。

(1)复合封层施工会受到气温及降雨的直接干扰,需在施工中借助专门的设备,以此在满足质量要求的基础上,适应交通开放提出的要求。

(2)复合封层施工开始前,应先对原路面现有强度做现场测试,对强度无法达到施工要求的部分进行补强,并对原路面上存在的病害进行处理,若有必要,可进行全面铣刨,确保原路面的状况指数不低于80。

(3)将原路面存在的病害处理完成后,对之前病害处理产生的废料及尘土等进行全面清理,若有黏附在路面的物质,需有使用铁铲将其铲除,然后用清水冲洗,在自然风干后,喷洒一层黏层油[7]。

(4)为达到预期的养护效果,需在正式养护前选择试验段通过试验施工确定各项技术参数,包括碎石及沥青的用量及封层车行驶速度。在试验段施工完成并通过验收后,根据完成校正的各项技术参数指导正式施工。施工中为产生厚度相等且保持均匀的沥青薄膜,其用量不能超过2.5～3.0 L/m2,若采用的是改性乳化沥青,则洒布时沥青温度需保持在50～75 ℃范围内,若采用的是橡胶沥青,则洒布时沥青温度需达到180～195 ℃。在整个沥青洒布期间,路表面温度始终不能低于13 ℃,同时施工时的环境温度应处在16～43 ℃范围内。降雨时不得施工。在撒布碎石之前,先对碎石进行预加热,使其撒布过程中有160 ℃以上的温度,必要时可加入适量沥青将碎石预先裹覆。碎石的具体撒布数量要保持恒定且均匀,使覆盖面积不低于90%,部分路段可使用人工加以辅助,避免碎石撒布后出现上下重叠。

(5)在沥青和碎石的洒(撒)布施工前,可先在施工段落的路表画出引导线,若路面上有标线,则可将其作为施工的参考线。施工时,碎石撒布车和沥青洒布车之间应有20～30 m的间距,确保胶结料当中碎石的浅入量可以达到50%～70%。完成洒(撒)布施工后,作业人员进场进行必要的修补。需要注意的是,在碎石撒布完成90 s之内的时间应立即采用压路机进行碾压,具体的碾压方法为采用重量为16 t的轮胎式压路机连续碾压2～3遍,使撒布完成的骨料达到密实。压路机和碎石撒布机之间的距离不能超过60 m。在整个碾压期间均不允许向碎石洒水,且压路机的行驶速度应保持恒定(一般为5～8 km/h),不可随意制动及转向,更不允许停车和调头[8]。

(6)在微表处或稀浆封层施工开始前,需采用机械或由人工将封层表面清扫干净,将封层表面存在的杂物全部清除,然后按照设计提出的要求对微表处或稀浆封层进行摊铺。在摊铺施工中,要做好边缘处和纵向接缝的处理,并对微表处或稀浆封层表面的平整度进行严格控制,以达到预期的养护效果。在碾压完成后,开始初期养护,期间不允许任何人员及车辆进入,直到路面的上封层达到凝结,此后即可开放路段的交通。

3.2 质量控制

(1)在复合封层中,碎石封层质量尤为重要,因此施工中应密切注意沥青及碎石的实际洒(撒)量,在沥青洒布路线之前设置一层油毡,然后通过对洒(撒)布前、后油毡质量称取与对比来确定实际洒(撒)布量和设计要求之间的差值。另外,施工中还要对沥青及碎石实际温度进行严格控制,采用拉拔力测试的方法对沥青和碎石之间的粘结性进行综合评定,并利用实测结果为现场施工提供指导。

(2)在微表处或稀浆封层施工过程中,需做好以下各项指标的检验:①混合料油石比;②混合料施工和易性;③混合料所用集料级配;④混合料路用性能,通过检验确认混合料各项指标能否达到设计与施工要求。

(3)为增强不同结构层次之间的粘结强度,可在基层与复合封层间喷洒一道粘层油,以此起到预防结构层滑移导致脱层的作用。另外,若复合封层施工中原路面平整度较差,或原公路的路基边缘由于受到水的侵蚀作用导致不均匀沉降,则可能产生车辙及网裂的现象。因此,在施工前必须检查原路面实际平整度能否达到要求,若有必要可进行铣刨处理。

(4)复合封层交工检查及验收标准如表1所示。

表1 复合封层交工检查及验收标准

4 结 语

综上所述,预防性养护是现阶段公路养护的主要趋势,其目的为在公路状况尚好的情况下通过适当养护措施的应用达到提高路面技术性能和预防病害发生或扩大的目标。要想达到理想的养护效果,需在明确不同养护措施技术参数及适用条件的基础上,结合公路实际情况及施工条件选择适宜的养护措施,然后严格按照相关技术标准操作,保证施工质量。