高速公路路面预防性养护技术

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高速公路路面预防性养护技术
1.目前我国公路行业养护现状
多年来由于我国公路建设一直持续处于建设高潮中，国家、地方政府和公路主管部门都把主要精力集中在新建公路上，导致全国范围内的“重建轻养”思想十分严重，主要表现在以下几个方面：
（1）我国新、改建公路建设速度很快，总体质量不理想，缺陷责任期养护管理缺失，早期病害问题突出。
（2）养护设备技术落后、养护观念陈旧，与高等级公路养护要求差距较大。
（3）建养护投入比例失调,西部地区高等级公路养护经费不足情况突出。
（4）公路养护技术人员少、整体素质不容乐观、技术含量偏低，制约了公路养护事业的健康发展。
（5）养护行业运行机制没有得到根本改变。
2．预防性养护是高速公路路面养护的重点
预防性养护是针对公路路面尚未出现严重的破坏，为了改善和恢复路面表面功能，防止病害的进一步恶化而进行的养护工作，一般在道路投入5～7年后进行，是高速公路路面养护的重点。预防性养护的意义主要体现在几个方面：1）保持路面良好的使用性能；2）延长路面的使用寿命；3）减少路面寿命周期的成本；4）节约养护维修资金；5）优化路网条件，平衡资金需求。
国外的经验表明，采取有效的预防性养护措施不但可以提高道路的使用品质，而且还具有良好的经济效益，大大延长道路使用年限，根据估算，在路面整个生命周期内进行3～4次的预防性养护可以延长使用寿命10～15年，节约养护费用45%～50%。
高速公路特点是：
（1）具有全封闭或半封闭性，交通受到严格监管，交通量大、车速高，中断交通会带来巨大的经济损失和社会压力。
（2）路面病害一旦发生往往发展迅速，且常常给交通安全带来较大隐患。
（3） 路面结构一旦破坏后，修复难度大、可逆性低，修复成本高，有时甚至超过工程建设成本。
作为高速公路应时刻保持良好的通车条件和行车安全性具有至关重要的意义，绝不允许公路病害发展到严重影响高速公路行车安全和通行能力的地步。因此，高速公路病害的预防和快速、及时维修工作十分重要。一定要把预防性养护作为高速公路养护重点，把病害消灭在萌芽状态确保安全畅通。
3．预防性养护措施
针对路面出现的不同型式的早期破坏，采取了不同养护型式。
3.1灌缝
定义：处置基本上是为了阻止水分进入现存的裂缝中，补缝和灌缝分别指处理几乎不活动的裂缝和正在温度及车轮荷载下发展的裂缝。由于路面结构采用的半刚性基层沥青路面结构，因而路面出现了不同程度的反射裂缝，为了防止雨水冲刷及在荷载作用下裂缝扩展，及时对裂缝进行灌缝。目前，国内常用的裂缝修补方法有：普通沥青灌缝、SBR改性乳化沥青灌缝、路面裂缝密封胶修补裂缝和压浆法修补裂缝。
表1     四种裂缝修补方法技术对比表
工艺参考指标  施工方法
  普通沥青灌缝  专用灌缝料施工  进口密封胶灌缝  压浆法修补裂缝
材料  普通沥青
价格便宜  改性沥青
价格较高  高分子聚合物
价格高  水泥
价格适中
设备  简单  比较简单  合理  普通
人员  3  7  10  20
操作  容易  易操作  易操作  较复杂
造价  2.5～3元/米  6元/米  15～20元/米  80～120元/米
寿命  1年  2～3年  3～5年  长期
评价  可用  寿命不理想  推广应用  特殊部位施工
3.2坑槽修补
针对路面出现的局部破坏如坑槽、松散等，常采用修补方法为：热补法和冷补法。采用就地热补的方法，过去通常的做法是将破坏区域的旧沥青混合料全部清除，然后再用新沥青混合料填补，这种修补方法可以保证修补质量，但大量的旧沥青混合料被废弃，造成了资源的极大浪费和环境污染。为了避免资料的浪费，国内不同省份进行了冷补材料的开发和应用。
表2     常见冷补材料            
产品名称  组     成
科宁冷补材料  科宁冷补添加剂、稀释剂（柴油）、粘合剂（沥青）、集料
山西唐太冷补料  冷拌SBS沥青液、集料
新锐冷补材料  冷补添加剂、稀释剂（柴油）、沥青、集料
正兴冷补材料  冷补添加剂、沥青、集料

表3  冷补材料与热补材料性能对比      
  冷  补  热  补
施工季节  全年，冬天和雨雪天都可以。  低温的冬季和雨季不能施工。
对坑槽的处理  不需处理，积水坑槽也可直接填料。  要清理干净，积水要排除并烘干。
存 放  可露天存放一年以上，也可袋装存放。  不能存放。
备料的使用  随用随取；用多少取多少；
剩余材料可以后再用。  随用随取；为了保温，取料量要多于用料量；剩余材料只能仍掉。
开放交通  修补完毕后可立即开放。  有时修补完毕后要
封闭交通一段时间。
耐久性  很好，寿命可达10年以上。  一般。
生 产  简单，设备和工艺与热补相似。  简单。
工人工作环境  工厂预先拌和，不必现场支锅熬油，没有热沥青的气味。  可以工厂预先拌和，有热沥青的
气味。
资源和能源的消耗  沥青用量比热补料少10%；石料不加热，沥青温度低，节约能源。  沥青、石料要加热。
材料消耗  及时修补，防止损坏加剧而耗费更多的材料；用多少取多少，不会浪费；减少重复修补，节省材料；减少冬季和雨季停工生活费和机械的停机台班费。  有时不能及时修补，造成损坏加剧，用料增加；为了保温要多取料，造成浪费；修补质量不好，重复修补，浪费材料。
社会效益  随时修补，保持路面常新，保证道路畅通，减少道路重修次数，延长道路使用寿命。  有时不能及时修补，造成损坏加剧，影响交通安全，影响道路寿命。

3.3路表封层
路表封层技术主要用于恢复路面功能性损坏和非失稳性车辙的处治。参考国内外经验，常用的路面封层技术包括：雾状封层、沥青表处、碎石封层、薄层热拌沥青混合料、超薄磨耗层、稀浆封层和微表处技术。各路表封层适用条件如下：
（1）雾状封层
雾状封层的作用是封闭路面，阻止路面开裂松散，延缓路面老化，提供路面边缘与路肩的轮廓。雾状封层仅仅是在路表面喷洒不含集料稀释的乳化沥青。
适用状况功能性：①中等的纵横向裂缝，块状裂缝 ②表面松散、风化③老化的沥青路面 ④水侵入结构：没有改善路面结构仅仅是防止水分进入路面结构内部。
施工可行性：需要乳化沥青的破乳时间，因此施工后要封闭2小时以便破乳。
期望寿命：1～2年   造价：2.88～4.32元/m 2
（2）沥青表处
沥青表处通过喷洒聚合物改性沥青填充空隙和裂缝；喷洒细集料或沙子；再喷洒聚合物改性沥青；最后使用胶轮压路机碾压。
气候：适合各种气候环境，在高温干燥环境下最优
交通：在低等交通量下效果良好(日交通量<7500)
适用状况功能性：①中度的纵横向裂缝，块状裂缝 ②表面松散、风化（施工时应清除表面松散料） ③水侵入结构：没有改善路面结构，但是能暂时的封住低等的裂缝
施工可行性：路表面需要清洁，需要特别的铣刨设备
期望寿命：1～3年  造价：7.2～11.92元/m 2
（3）碎石封层
碎石封层在路面喷洒乳化沥青后，洒布碎石石屑，用压路机将骨料嵌挤进原路面50-70%，效果与集料级配、最大粒径相关，可进行罩面及提高抗滑性能。双层可以获得很好的路用性能。
交通：通过合适的设计与施工，碎石封层可以在重交通路面上表现优异，然而由于碎石易于松散，主要还是应用在中轻交通路面上
适用状况功能性：① 低等的纵横向裂缝，块状裂缝 ②表面松散、风化 ③老化的沥青路面 ④水损坏 ⑤轻度不平整 ⑥轻度唧浆 ⑦抗滑能力降低
施工可行性：路表面需要清洁，在温暖时间施工，碎石洒布要紧跟沥青洒布，碾压要紧跟碎石洒布，大概要封闭2小时才能开放交通。
期望寿命： 4～7年 造价：单层7.1～8.64元/㎡，双层10.56～11.92元/㎡
（4）薄层热拌沥青混合料
薄层热拌沥青混合料铺设厚度19-38mm的沥青混合料，密级配、开级配、SMA均可。薄层沥青虽作为功能层考虑，但仍然部分承担了车轮荷载的应力分布。
适用状况功能性改善： ①中轻度的纵横向裂缝，块状裂缝②表面松散、风化（施工时应清除表面松散料）③路面不平整 ④轻度唧浆 ⑤抗滑能力降低路面使用性能 ⑥抗车辙
施工可行性：路表面需要清洁，洒布粘层油提高与现有路面的粘结，薄层沥青散热快，需要规定最低碾压温度保证及时碾压。
期望寿命：7～10年 造价：密级配16.7～19.2元/㎡，开级配12～13.5元/㎡。
（5）超薄磨耗层
超薄磨耗层由断级配、改性沥青组成的混合料所铺设的10-20mm的HMA表层，可以有效填补裂缝，提高摩阻力，是一种新型的处理办法。
气候：各种气候环境性能优异。
交通：比其它养护措施更能承受高交通量及重载
适用状况功能性：①低等的纵横向裂缝，块状裂缝②表面松散、风化③路面不平整 ④轻度唧浆 ⑤抗滑能力降低
施工可行性：需要特别的摊铺设备及许可
期望寿命7～10年，造价：24～28.72元/m 2
（6）稀浆封层
稀浆封层通过将良好级配的集料（细砂和矿粉构成）和乳化沥青的构成的混合物，通过专用喷洒器喷洒在整个路面表面。对处理低等级的裂缝、路表防水、提高在64KM/h车速下的汽车抗滑能力有效，厚度通常小于10mm。
交通：适用交通量大，车辆荷载增加而破坏的公路，稀浆封层材料的特性（如：集料质量、级配、乳化沥青含量）可以根据交通量状况调整。
适用状况功能性：①低度的纵横向裂缝，块状裂缝②表面松散、风化③老化的沥青路面 ④抗滑能力降低 ⑤填补车辙带（车辙不严重）。
施工可行性：路表面需要清洁，集料干净、有棱角、耐磨、级配良好、均一（100%破碎），避开在高温天气施工（防止冲刷问题），未破乳前不得开放交通，在允许最低温度下不得施工。
期望寿命：3～5年   造价：6.72～9.12元/m 2
（7）微表处
微表处使用聚合物改性乳化沥青、细集料、矿粉、水与稀浆封层采用的一样的添加剂。主要目的是阻止松散、路面老化、同时提高路面的抗滑性能。可以提高路面平整度，填补15mm以内的车辙。
适用状况功能性：①中度的纵横向裂缝，块状裂缝②表面松散、风化③老化的沥青路面 ④轻度不平整 ⑤中轻唧浆 ⑥抗滑能力降低 ⑦ 填补车辙（车辙已经稳定）
施工可行性：为防止流淌，应避免在高温时间施工，在寒冷地区铺设则有可能导致松散，不要在允许最低温度下施工
期望寿命：4～7年  造价：8.4～16元/m 2
4　结语
目前我国已有大量的沥青路面，其中大部分是简易的表面处治路面，随着经济发展，交通量增长，这些沥青路面大部分处于超负荷与超期服役状态，急需要进行大中修或维修养护，另外近年来新建的沥青路面也需要进行经常的维修养护，因此我国目前沥青路面的维修养护任务很重，针对沥青路面不同的病害情况，选取有效合理地的养护方法和养护措施是延缓路面使用寿命的重要手段。