公路沥青混凝土路面预防性养护对策选择分析

2023-09-13林健珍

运输经理世界 2023年2期

关键词：封层路段沥青路面

林健珍

（韶关市翔宏公路勘察设计有限公司，广东韶关 512023）

0 引言

从整体发展来看，我国沥青路面公路项目整体起步较晚，与西方发达国家相比，在技术力量及类型等方面仍存在较大差距。如何应用合理、高效的养护措施，降低养护成本的消耗量，保障路面完整性，是当代公路养护部门需要重点关注的问题。

1 工程实例——韶关市乳源县国道G323线K420 ＋971—K440 ＋497 段（岔路口至下坪溪段）路面预防性养护和功能性修复工程

1.1 项目路段概况

韶关市乳源县国道G323 线K420 ＋971—K440 ＋497 段（岔路口至下坪溪段），位于韶关市乳源县境内，项目起点位于国道G323 线与省道S258 线相交处，起点桩号K420 ＋971，项目终点位于乳源县下坪溪村，终点桩号K440＋497，路线长19.526km。该项目路段于1994年按设计速度30km/h 的三级公路技术标准进行改建，路基宽7～10m，路面结构采用3cm 沥青表处面层＋16cm 水泥稳定碎石基层＋20cm 砂砾垫层＋旧路面。路段在2013年抢险工程中实施过一次路面改造，在原有道路路面上加铺一层3cm 厚的沥青混凝土面层。2015年采用原有技术标准实施路面大修工程，在原有道路路面上加铺一层5cm 厚的沥青混凝土面层。路面经过多次加铺，结构较为复杂。

1.2 路面使用状况调查与评价

1.2.1 路况调查与评价

根据2022年5月对旧路面详细调查结果显示：该路段左幅路面PCI 在81.6～89.8，平均值为85.0；右幅路面PCI 在87.0～90.9，平均值为88.6。

根据《公路技术状况评定标准》（JTG 5210—2018）的分项指标等级划分标准，左幅（下行）路面PCI 明显差于右幅（上行），评定等级为优、良。符合《广东省普通国省道预防养护罩面入库原则》，参照《公路沥青路面预防养护技术规范》（JTG/T 5142-01—2021），为适应公路养护发展需要，提高沥青路面预防养护技术水平，贯彻预防为主，防治结合的公路养护方针，在满足路面使用性能前提下，积极实施沥青路面预防养护，防止病害发生或轻微病害扩展，减缓路面使用性能衰减，提升公路服务功能，延长公路使用寿命，据此，该项目拟采用封层罩面进行处理。

1.2.2 路面主要病害类型

从调查的结果来看，该项目路段的交通组成中重车占比较大，因荷载疲劳和沥青混合料强度不足，导致路面出现龟裂病害，局部因纵坡较大出现推移和坑槽病害。

1.2.3 路面损坏原因分析

根据对旧路调查及检测资料的分析，将旧路路面损坏的原因分为：

（1）该项目路段地势险峻，所处地形复杂。

该项目路段位于乳源境内，旧路为三级公路，项目所处路段地势险峻，山高谷深，旧路平纵面线形较差，弯多坡陡，多处平曲线半径只有15～20m，最大纵坡为10%～11%，受地形所限，线形指标较差，加上重车长期超负荷荷载影响，导致路面形成推移和车辙，部分地方出现坑槽等病害。

（2）路面强度偏低，设计标准偏低或设计年限已达改造年限。

该项目路段于2014年进行过一次路面大修，在原有路面上加铺了5cm 沥青混凝土，路面达到或接近路面的改造年限，原有的路面强度偏低，无法满足路面结构承载能力的要求。

1.2.4 交通量变大，重车车辆增多

随着沿线经济及旅游业迅速发展，目前，公路交通量不断增多，重车占比较大，导致路面轴载大于原道路的设计值、长期作用成为路面损坏的原因之一。

1.3 路面预防养护方案分析

此次路面预防养护工程路面方案采用封层罩面，面层采用4cm 厚细粒式SBS 改性沥青混凝土GAC-13，新旧沥青层间设改性沥青防水黏结层。改性沥青防水黏结层的设置方法如下：在下承面（旧沥青路面）顶面，用同步碎石封层车同时撒布热改性沥青和单粒径碎石。热SBS 改性沥青的撒布量为2.2kg/m2，单粒径碎石（9.5～13.2mm）的撒布量为满铺一层用量的60%～70%（约6m3/1000m2），使均匀撒布的碎石间均有空隙（即都能看到沥青）。撒布后，立即用轮胎压路机碾压1～2 遍[1]。碎石应采用干净、干燥碎石，碎石的粉尘含量应不大于0.8%，碎石需经过拌和楼除尘和干燥处理。防水黏结层使上覆沥青混凝土下部形成富沥青层，同时，其下部还有一层薄沥青膜。富沥青层与薄沥青膜共同形成一个黏结防水层，防水效果好。此外，防水黏结层弹性恢复也比较好，可显著减轻下层或上层裂缝对它的破坏作用，且可起到应力吸收层（膜）的作用，延缓路面板（或基层）裂缝所引起的反射裂缝[2]。

该路面方案优点包括施工方便、施工工艺成熟稳定、使用效果较好、新加铺的路面结构层稳定。缺点包括造价较高，在原有11cm 厚沥青路面上新加铺4cm厚沥青混凝土，导致沥青面层总厚度达到15cm 厚度，在行车过程中容易形成车辙。

2 公路预防性养护的重要性及特点

2.1 重要性

公路预防性养护被称为裂纹养护，即在公路投入运营前对各类基础设施展开精准化维护处理的过程，在路面结构还未出现病害问题或破坏状况期间，应用科学有效的措施方法加以养护，进一步将旧路面病害问题遏制在萌芽时期，防止路面性能遭到破坏，为公路路面结构的安全性、稳定性及可靠性的提升提供良好的保障，使公路项目整体养护成本降至最低，全面提升整体公路项目的质量，为广大人民群众的出行安全保驾护航。

2.2 特点

预防性养护是对公路沥青混凝土路面结构周期性的保养手段。在公路沥青混凝土路面的生命周期范围内，沥青混凝土路面往往涉及前期沥青损耗氧化、中期路面小范围脱皮、裂缝问题及后期路面大面积龟裂等问题。对于公路沥青混凝土路面的预防性养护工作来说，养护阶段就在路面处于稳定性时期或刚产生病害问题的初期，通过该方法可以在病害初期使公路沥青混凝土路面维持良好的运行状态。

3 公路沥青混凝土路面的早期病害类型

从整体来看，沥青路面早期病害问题产生的原因通常涉及路面结构强度不到位、施工作业不规范等，也是沥青路面产生开裂现象的直接原因。一般情况下，沥青路面开裂的形式主要表现为网裂，并在裂缝周边形成大规模车辙，随着公路使用期限和交通量的日益增长，在行车荷载及环境条件的外力作用下，会对沥青路面造成严重的影响与破坏。此外，当沥青路面施工作业不够规范，例如沥青拌和料的温度较高，会导致沥青提前老化而降低其自身的黏结性，在过强的外部荷载作用力下，会使路面结构出现一系列龟裂问题。

3.1 水破坏

在我国公路沥青混凝土路面的早期破坏阶段中，水损害是一种严重程度较高的破坏类型，其通常表现为公路沥青表层结构产生推移变形或车辙变形等问题，在大规模车辆交通量较大的路段范围内，路面中下层往往会产生潮湿、松散及分离等现象。

3.2 功能性破坏

相关调查研究显示，我国各地区公路在实际运营的2～3年内便会产生极为显著的车辙与裂缝问题，这两种病害问题在我国公路沥青混凝土路面整体破坏范围内的占比约为80%～90%，不仅会对行车的安全性、舒适度带来负面影响，还会引发一系列路面质量问题。

3.3 沉陷、松散问题

在高填路段和半填半挖路段中，因整体路基结构压实难度系数相对较高，致使路基结构缺乏充足的压实性，进而引发路面沉陷等问题。松散和剥落问题通常集中在水损害影响范围较大的地段当中，如果采用酸性或中性石料于沥青混合料当中，在外部车辆作用力下，因沥青与集料彼此间缺乏充足的黏附性，往往会导致路面集料严重剥落，进而引发一系列龟裂、坑槽和松散等问题。

4 公路沥青混凝土路面预防性养护对策

4.1 封缝技术

封缝技术主要是应用密封材料对公路路面的裂缝加以填充处理，防止杂物或水源渗入路面结构内部，进而对基层带来负面影响，直接造成病害问题。对于路面未产生明显结构性裂缝或裂缝问题数量较少的情况下，该技术可以凸显出一定的优势效果，整体养护成本相对较低。

4.2 雾封层技术

雾封层技术主要在公路表层结构上开展乳化沥青的喷洒作业，提升公路表层结构的保养效果。雾封层技术往往会在老化严重、中度裂缝及硬化严重等公路路面上发挥出自身的优势价值。该技术不适用于明显疲劳裂缝、抗滑程度较低及泛油等公路养护项目。使用雾封层技术期间，首先需将符合施工规范标准的24h 内稀释的乳化沥青装入沥青撒布机储蓄罐当中，并开展一次性喷洒作业。在喷洒环节中确保车辆匀速行驶，还需将撒布量控制在0.23～0.45L/m2。刚喷洒结束后的公路表面以咖啡褐色为主，后在乳化沥青的影响下出现破乳现象，道路表层结构也会逐步变黑，这也代表着雾封层趋向于硬化状态，在硬化效果显著期间，道路表层会像新铺路面一样呈现黝黑颜色，施工作业结束后，此路段的防渗水功能也会获得大幅度提升[3]。

4.3 微表处技术

该技术在实际应用期间需根据具体需求和比例标准，将矿粉、水、集料、添加剂和聚合物改性乳化沥青等加以拌和处理，并将其均匀摊铺在路面表层位置。该技术可从根本上预防沥青路面出现松散等现象，延长沥青路面的使用寿命，有效改善并优化路面的抗滑性能，还可对车辙展开一定填补处理。该路面预防养护工程推荐方案采用封层罩面，面层采用4cm厚细粒式SBS 改性沥青混凝土GAC-13，新旧沥青层间设改性沥青防水黏结层。碎石应采用干净、干燥碎石，碎石的粉尘含量应不大于0.8%，碎石需经过拌和、除尘和干燥处理。防水黏结层使上覆沥青混凝土下部形成富沥青层，同时其下部还有一层薄沥青膜。富沥青层与薄沥青膜共同形成一个黏结防水层，防水效果好[4]。

4.4 合理筛选材料开展路面设计项目

4.4.1 橡胶-沥青

橡胶沥青是将磨细的橡胶屑通过一系列工艺处理后所形成的高黏度黏结剂，沥青橡胶的橡胶屑含量与其自身的黏结程度息息相关。因沥青橡胶具有一定的黏弹性，将该材料应用于路面设计项目中作为预防性养护黏结剂可以表现出良好的效果。其优势特点主要体现为黏附能力高，可有效提升其自身与集料的融合性；防水性能良好，可在后续使用期间避免外部水分资源渗透路面结构内部；呈现出较强的弹性恢复力，可从根本上适应材料的弹塑性形变和外部作用力的冲击效果；彻底改善并优化沥青混合料的低温敏感性与高温稳定性。

4.4.2 水性环氧树脂

水性环氧树脂是一种经过乳化后的树脂材料，其优势特点体现为无气味、安全性好、无毒无害且操作性良好等方面，固化后的树脂耐磨性良好，除了具有溶剂型环氧树脂的特点以外，还可以在室温或潮湿环境条件下发生固化效应，可以与石灰、水泥等常见水性胶结物等协调配合，是现代公路桥梁维护保养的新材料，凸显出良好的社会效益与经济效益。

4.4.3 道路密封胶

道路密封胶通常应用于沥青路面的表层裂缝和接缝问题当中，可以从根本上延长沥青路面的使用年限，该胶体通常结合沥青的基本属性和特点，向沥青中投入高分子聚合物SBS，通过将废旧轮胎作为一种特殊的改性剂，全面更改沥青原有理化特性，进一步提升产品的软化点和针入度等指标。通过一系列改性处理后的胶体凸显出良好的抗老化性和黏结性，有效改变了传统灌缝、填缝材料老化速度快及早期剥落程度高等弊端[5]。

4.4.4 沥青还原剂

从整体来看，沥青还原剂是一种富含活化物的混合类还原剂，可以针对老化、使用年限较长的沥青路面和桥面等展开高强度黏结处理，从根本上激活老化胶质或恢复原有性能，切实提高沥青的抗剥落程度，形成完善的保护封层。该材料的价值主要体现为可避免沥青混凝土压实性不到位和不均匀等问题。在设计环节重点关注沥青路面的抗滑性能，可为后续维修养护提供有利的条件与支持。