公路养护工程四新技术应用分析——以常州市普通国省公路养护工程为例

高懿

（常州市长润工程咨询有限公司，江苏常州 213000）

0 引言

国省公路作为交通的重要表现形式，引起了各界重视。伴随着机动车保有量的增加，公路运营正面临着严峻的养护问题，迫切需要优化养护监测方案，对路面性能与养护效果及时评价，根据路面结构类型加强养护新技术的应用。以往的养护会消耗大量人力与物力，新技术的应用旨在强化养护效果、提高养护施工效率，从而达到提升公路养护工程质量效益的目的。

1 项目概况

“十三五”以来，常州市公路中心共对11 条折算里程为172.759km 的普通国省公路路面进行了大中修养护，投入养护经费约66048 万元。截至2022 年7 月，全市普通国省公路路况综合指数达92.4。工程严格按照《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）、《公路沥青路面再生技术规范》（JTG/T 5521—2019）等规范标准，加强对四新技术的应用。近5 年来，常州市公路中心共选取10 条普通国省公路的合适路段应用11种四新技术，如S342 线路上应用了水稳就地冷再生技术，G104、G346 线路上应用了半柔性灌浆复合路面技术，G233 金坛段采用了玄武岩纤维技术等。

常州市普通国省公路养护工程应用四新技术的目的主要体现在以下方面：一是尽可能地优化公路路面性能，保障车辆出行的安全性与舒适性。二是降低施工造价，提升施工效率，使施工组织更加灵活，促进公路网的快速建设。三是缩短施工工期，避免养护施工对交通运行带来过大影响，减少道路安全隐患。四是综合对比后选择可行性较高的养护方案，加强对四新技术的推广与应用，优化施工工艺，加强新设备的改造。五是推动道路交通与社会、自然之间的和谐发展，从而达到国家建设绿色交通的发展目标。

2 公路养护控制基本要求

普通国省公路养护作业期间难免会遇到小范围的道路破损问题，此时必须做好养护工作，防止破损面积扩大，一旦养护工作不及时，后续路基质量将会面临严重的影响。所以，公路出现损害问题时必须及时修复，保障车辆行驶安全，提高公路经济效益。国省公路养护工程的施工目的在于规避道路病害问题，保障各项基础设施合理应用，及时发现并修复病害问题，最大程度地延长道路使用寿命，减少运营管理成本，防止因基础设施维护而引发的道路质量问题。关于公路养护控制的基本要求，大致包含以下要点：

一是施工现场应加强安全管理，养护人员需经过统一安全教育；并完善安全措施，避免施工对养护人员自身安全带来威胁。

二是公路养护工程存在着点多线长的特点，所用设备较为复杂，需保障各类设备的使用性能，提高设备的应用便捷性。

三是加强对材料温度的合理控制，如公路养护现场的沥青混合料拌和、摊铺环节，其流程通常比较烦琐，应加强对沥青混合料温度的有效控制，做好各项协调工作。

四是公路养护需要用到稀浆封层机、铣刨机等养护设备，采取有效的联合施工措施有利于提高路面摊铺效率。

五是合理制定人才培训方案，强化人员综合素质，四新技术在公路养护中的应用对养护人员提出了尤为严格的要求，特别是在综合素质与专业技能方面，需要所有养护人员必须掌握四新技术的操作要点，根据施工工艺的优化情况展开路面养护工作[1]。

3 公路养护工程四新技术的应用

3.1 水稳就地冷再生

在常州市普通国省公路的342 省道常州段凤凰立交至常锡界段采用水稳就地冷再生养护技术。该处路段的路面材料经过长时间的疲劳服役，导致路面材料大面积受损，随着交通荷载的加大，以及高低温恶劣气候条件影响和雨雪的不断侵蚀，公路路面产生了裂缝、沉陷、车辙以及龟裂等病害问题，对车辆的安全通行形成了严重的威胁。2017 年，常州市公路中心在养护工程中对342 省道常州段凤凰立交至常锡界段进行道路基层强化、加固以及改善，遵循“快速施工、成本节约、降低排放”的原则，保障材料可循环利用，养护人员在K71+700—K72+400 段基层采用了水稳就地冷再生施工工艺，铣刨该段老路沥青面层后，对基层进行约17cm 厚的水稳就地冷再生施工，就地基层冷再生面积约为16000m2。

以往的道路养护会采取铣刨加铺维修方案，不仅施工工期长，且成本较高，而水稳就地冷再生工艺的应用能够更好地恢复公路路用性能，在节约材料资源、减少资金支出的同时，避免环境污染，符合国家对国省公路倡导的“节能、环保、低碳”的养护要求。就地再生工艺的应用优势主要如下：废旧物料利用率最高可以达到100%；可保障再生材料经过铣刨之后的级配稳定性与连续性；能够避免再生物料场外运输，使所有养护工作都能在封闭式作业面完成；材料性价比较高，能够节约大约40%的养护成本。

沥青再生技术的应用可以使普通国省公路养护效果显著提升，通过重复利用以往的道路材料，强化路面养护效果，同时也能达到良好的节能减排目的，在降低材料消耗与节约投资方面意义重大。该技术可具体分为以下四类：

一是厂拌热再生技术，是将旧路面铣刨的沥青混凝土运输到工厂，经过破碎筛分后重新拌和沥青混合料，再将拌和好的材料用于公路养护。

二是厂拌冷再生技术，是对旧路面进行铣刨后，将材料统一运输到搅拌现场进行破碎处理，加入适当的稳定剂与新料，经搅拌加工成为稳定土骨料。

三是现场热再生技术，通过表层再生技术的应用对材料进行现场加热处理，经过翻耕、混拌以及碾压等操作后实现对旧的混凝土材料的加工利用，节约养护能耗。

四是现场冷再生技术，一般需要用到专门的再生设备，对材料采取铣刨和破碎处理后，向材料内加入一部分新料，随后将混合料摊铺在路面，进行压实处理[2]。

3.2 半柔性灌浆复合路面

国省公路的G104 与S239 交叉口、G346 与龙江路交叉口沥青路面处存在着严重的车辙病害问题，不仅影响车辆通行的稳定性与舒适性，同时也危及道路运营安全，因此养护人员在交叉口的位置选择了半柔性灌浆复合路面技术铺筑道路，该技术在兼具沥青路面美观性与舒适性的同时，也具备刚性路面的安全性与稳定性，对预防车辙有着良好的效果。G104 与S239交叉路口路段于2019 年7 月开始实施养护，灌浆路面的类型是10cm GRAC-13，工程施工面积共计4977m2。该处交叉口每日交通量较大，同时也会通行重载车辆，灌浆路面整体情况良好，没有明显的车辙与坑槽病害问题，但是在路口的150m 范围之内出现了大约15 条明显的横向裂缝，与其他路口相对而言，该处位置的病害问题十分明显。此外，G104 与S239交叉路口路段灌浆路面与常规路面之间的搭接位置存在网裂病害问题，出现该问题的主要原因是灌浆施工采取了人工搅拌的方式，而施工人员对水灰比缺乏有效的控制，导致浆体强度不足而造成路面网裂问题。

G346 与龙江路交叉口路段于2020 年12 月份施工，路面灌浆类型为10cm GRAC-13，施工面积共计2245m2。该处路段不仅交通量较大，且重载车辆比例很高。施工之前，3 个车道中只有左转车道可以正常使用，其路面没有裂缝与车辙等病害发生，但车道最前端的轮迹位置出现了集料松散脱落的问题；其他2个车道则出现了较严重的车辙病害问题。对此，养护人员在G346 与龙江路交叉口路段采用了半柔性灌浆复合路面的铺设方式，有效解决了车辙问题。但此种复合路面施工会造成反射裂缝的问题，且道路转弯位置会出现集料松散的问题。从裂缝的实际情况分析，半柔性灌浆复合路面的施工质量与道路基层质量有着紧密的关系，其出现的横向裂缝多与基层反射裂缝有关；如果基层质量较高，那么半柔性灌浆复合路面基本不会存在病害问题。

柔性基层技术，即通过冷拌或热拌材料，将材料灌入路面基层材料内，实现对公路的有效养护。通常路面破坏问题都与面层抗剪强度偏小有关，应用柔性基层技术可以尽可能地提升路面抗剪强度，并且颗粒状材料的使用可以保障路面结构的空隙率合理，提升路面的排水能力，保持柔性基层与沥青面层间的过渡效果，成功避免路面反射裂缝问题；并可以按照公路交通规模进行沥青层厚度的调整，尽可能地提升公路的耐久性[3]。

必要时需使用抗车辙剂，这是针对沥青路面的一种新型材料，有着增强道路沥青混合料稳定性的特点，目前被广泛用于普通国省公路养护中。抗车辙剂呈黑色颗粒状，由多种精制聚合物复合构成，对沥青路面有着表面加筋和增黏的作用，不仅可以强化沥青性能，还能扩大沥青的应用范围。

3.3 渗固磨耗层施工

渗固磨耗层是道路预防性养护技术的一种，可以有效缓解病害问题。

针对常州市普通国省公路G312 国道K174+000—K181+000、K187+670—K191+660 段路面存在的沥青老化、裂缝、车辙问题，决定在全线范围内铺设厚度为1cm 的渗固磨耗层，具体工程量大约为26 万m2，为保障重载交通条件下的道路使用性能，该道路养护工程决定在G312 K176+000—K177+000（上行第二车道）、K189+000—K190+000（下行第二车道）段采取养护性措施，其中G312 常州段的养护工程量为75000m2。

渗固磨耗层的施工方式有效提高了路面的渗透再生性能，当渗固磨耗层完工之后的6 个月，选取路面表层4cm 左右的沥青混合料，将其置于温度为100℃的烘箱内软化，得知材料的软化点处于68℃以上，针入度提升了76%，延度增加了126%，此时渗固磨耗层的渗固组分已经渗入原路面2～4cm 的位置，并且对原路面老化沥青产生了较好的再生效果。此外，该施工工艺强化了路面抗滑性能，通车后，渗固磨耗层的渗固组分能够下渗到沥青混凝土的4cm 深度处，同时对原路面的沥青有着较好的还原与再生作用。

一旦路面结构出现老化或松散的问题，可使用雾封层技术进行处理，再联合渗固磨耗层施工措施将原本松散的材料有效黏结在一起，达到强化路面外观性能的目的。雾封层技术强调道路养护工程的节能减排作用，依靠喷洒设备，将流体性材料喷洒在沥青路面上，再对路面进行封闭处理，强化沥青路面的稳定性[4]。雾封层材料中包含一部分功能助推剂，依靠架桥将分子一端深入基质沥青中，提升新沥青材料与旧沥青集料的黏结力，该技术适合用于裂缝小于3mm的路面。

3.4 CCA 抗裂磨耗层沥青混合料

以S240 原儒林收费站广场为例，该处道路为水泥混凝土路面，宽度为3.8m，道路断面共包含8 块水泥混凝土板块，经过断板与裂板置换、养生后，对水泥路面裂缝问题加以处理：向路面表面喷洒一层CCA 特种黏层油，摊铺厚度为2.5mm 的CCA 高黏弹改性沥青混合材料，整体工程量大约在5900m2；为提高CCA抗裂磨耗层的性能，可结合应用薄层罩面技术，以提高路面的平整度与抗滑性能，使路面的最大间隙值达到≤5mm 的要求，尽可能地提升道路的行车舒适性；并结合应用半开级配混合料以强化路面排水效果；CCA抗裂磨耗层的铺装厚度在10mm 以上，最高不超过25mm，能够有效解决层间黏结与反射裂缝等道路病害问题，因此结合应用三阶反应裂缝密封处理、洒布特种黏层油的薄层罩面技术，将路面摊铺厚度控制在25mm 以内，创建三位一体的养护体系，完善路面白加黑养护技术方案。此种养护技术下的路面摊铺方式类似于普通热板料，25mmCCA 抗裂磨耗层有着更加明显的经济与环保特性，能够降低至少80%的石料消耗与65%的沥青消耗，可以有效降低碳排放，突出四新技术在道路养护中的节能环保效果。S239 的K32+200—K32-300 路段，G104 的K1241+872—K1243+830下行、K1244+430—K1246+100 下行路段的多个重要交叉口每日车流量较大，且重载车辆较多，对路面的抗车辙能力提出了尤为严格的要求，所以该路段最终采用了CCA 抗裂磨耗层结合EME-14 新型高模量沥青混凝土下面层技术。《公路技术状况评定标准》(JTG 5210—2018)规定，车辙平均值不能超过10mm，应用该技术能够达到此标准，有效提高道路的使用性能。

4 结语

总而言之，立足节能减排与绿色环保的发展思路，根据当前常州市普通国省公路路面养护的实际情况，探究四新技术在工程中的应用，以降低路面养护消耗。根据公路养护控制基本要求，结合工程概况，加强水稳就地冷再生、半柔性灌浆复合路面、渗固磨耗层施工以及CCA 抗裂磨耗层沥青混合料等利用新技术、新工艺、新材料、新设备的四新技术的应用，强化路面养护效果，进而提升我国公路养护水平，推动公路事业的可持续发展。