普通干线公路沥青路面预防性养护技术探讨

2022-02-21任平RENPing

价值工程 2022年4期

关键词：灌缝封层干线

任平REN Ping

（金寨县交通运输局，六安 237321）

0 引言

当前国内存续的干线公路，大多是沥青与砼材料，并且前者的原料来源丰富，使用成本低，建设速率高，在多个路面项目中，都有较好表现。但沥青路面容易被气温及建设品质等干扰，形成病害。

1 预防性养护的概念

预防性的养护是在问题出现前，采取的举措，也就是在干线公路尚未发生损坏现象时，利用有效的技术方法，让路面能保持正常的应用状态，继而延长公路的服役年限，对此采用的方式便属于预防性养护。而实施预防性管理，既要求能避免出现严重的公路受损问题，又对各类细小的病害迹象，实施全面修复，由此为干线公路的使用运营，提供有效防护。

2 普通干线公路沥青路面预防性养护的规律与特点

对于预防性养护作业的实施，要注意操作规律及特点。对于沥青的干线路面，若想达到预防性的处理效果，便应当格外关注养护的相关特点要求，具体包括：养护处理的时间；预防性和周期性、机械化程度深、养护人员素质良好等。而面对上述规律及特点，有关建设者必须要严格把控，开展预防性养护期间，应当结合干线路面的实际状况条件，选择适宜的养护手段，仅要满足上述几项特点需求，便可保障沥青路面的干线养护工作，得以标准化与系统化进行[1]。

在预防性养护特点上，能总结出三点。

首先是周期性，干线路面应用性能，会在运营时间延长中不断弱化，所以养护行为要具备周期性，相关人员需定期查看路面，并做好数据记录和整理，采取实时评估，在性能不足时，尽快安排修复处理。一般级别较高的项目，需实行年检，并设置养护计划。如果干线路面可以在生命周期内，接受三、四次的养护处理，则能延长12 年左右的寿命，并使养护成本大幅减少。

其次是机械化，病害检测操作的先进性，会干扰养护成效。通过利用机械化手段，搭配合适的常规方法，利于提升养护的效率。

最后是养护时间，按照干线沥青路面的病害阶段，可分成：完工至投入运营，出现受损和氧化；运营后，有坑槽、缝隙等；在使用时间的延长中，横纵向裂缝逐渐明显，并形成不规则缝隙。而预防性养护，应当从第一阶段，即完工至运营，便开始实施。

3 普通干线公路沥青路面常见病害类型及成因

3.1 松散

沥青路面的松散问题，一般集中于损坏情况比较突出的部分。而且路面出现松散掉粒的情况，还和干线建设中的一系列行为有关。举例来讲，沥青材料添加量不足，使得路面厚度及强度、粘性等有限；建设中工地的温度条件不良，对沥青材料的性能，有较大的影响；集料上覆盖诸多尘土，未能提前清理；路面压实度不足，使得沥青颗粒之间的贴合力不高；软质集料添加比例较多，使得路面强度不够。诸如以上在施工中的问题，均会导致沥青路面出现松散的情况。

3.2 坑槽

路面坑槽病害的产生原因是松散与龟裂等情况，落在具体的施工环节中，问题成因为：路面摊铺期间，下层表面出现杂物，在没有进行全面清理的情况下，便开始上层的摊铺施工，导致两层之间的接触受到阻碍，不能充分黏结；公路面层厚度较少，导致沥青材料的黏结效果有限，此外，沥青材料表层的加热温度偏高，整体碾压的密实程度较低，在干线公路后期运营中，在自然降水与车辆通行等的影响下，使得面层发生开裂与松散的情况，由此出现坑槽也实属正常；在干线施工中，罩面操作之前，已经发生各类有关病害，而且当时没能彻底处理修复，导致产生坑槽；采取的养护动作不到位，在沥青路面出现脱皮与网裂等情况，没有立即进行养护。

3.3 裂缝

按照路面裂缝的外在表现可分出几点，首先，局部凸起，一般按照凸起实际高度，评估病害的严重程度。以2.5厘米为标准，凸起高度未超过该标准数值，属于轻度，反之则是重度凸起。其次，路面沉降，干线公路运营一段时间，可能因为质量监管严密性不足等问题，导致路面长时间受到车辆载荷，自身强度无法承受的情况下，出现不规则的沉降。最后是车辙，也就是公路表面产生的纵向凹槽，形成原因为车辆长期碾压，造成路面材料受力向外挤压。此病害不严重的情形下，不会给车辆行驶产生干扰，否则容易提高行车的风险性。而按照裂缝形状表现来看，能归纳出横纵向、龟裂与网裂。在现代公路干线上，横向裂缝是最为常见的问题，形成原因地表温度收缩与基层干缩，而且在压实度不足的情况下，也会形成类似病害，而纵向裂缝是由于路基下沉分布不均造成的。剩下的龟裂和网裂，都是因为公路局部受损，由于条状裂缝没能及时处理，导致地表水发生下渗，此外也有可能是由于路面材料实际的抗拉弯强度不足，而且自然温度波动明显，会造成路面温度应力提高，沥青材料拉应力弱化，继而形成不规则缝隙。对于现代沥青公路项目，裂缝无疑是关键要害。公路因为长期渗水，使得路基在接触水后，不断被软化，导致地面承载水平下降，加剧路面受损的程度，特别在车辆超载通过的作用下，会更为严重[2]。

4 干线公路沥青路面预防性养护工艺技术

4.1 微表处修复车辙技术

此项预防性养护方法，是专门处理路面车辙病害，而在实际应用中，对待修复路面病害，有特殊要求限制。以25 毫米为标准，车辙病害严重程度不足25 毫米，可进行修复处理，并且在不足12 毫米的车辙，能一次性完成处理。但对于车辙问题比较严重，已经达到25 毫米，若依旧选择该项工艺方法，便要采取分层处理，而且在进行上层的修复中，必须在下层已经完全干燥后，才能进行上层修复。同时，确定下层压实度达标，并严格控制松铺系数。如果是气温较高的时节，完成修复工作，应当在一周左右，而在温度偏低的季节，养护时间应当相对延长，通常在半个月左右。此项修复技术主要面向车辙养护处理，能够明显减少养护的费用投入，压缩实际的操作任务量，提升干线公路的施工养护效果。

图1 微表施工图

4.2 同步碎石封层技术

现如今，同步碎石封层的处理工艺，在他国的道路建设养护项目中，均得到实践发展，促使其逐渐趋近成熟。目前，其可用在养护路面的项目中，针对高速、普通公路等均有应用价值，同时，也能代替热铺沥青，作为新项目基层中的磨耗层。此项路面养护工艺，操作步骤较为简单，只要把碎石骨料与改性沥青、乳化沥青，合理铺筑于干线路面，能提升道路原本的摩擦系数，提高整体的防滑效果，同时还能使道路恢复到最初的平整状态，实践的项目施工操作中，仅是需注意选择材料的适宜性。碎石材料是借助器械进行碾碎处理，整体质地尺寸较为均匀，以此构成一个磨耗层。对于干线公路来说，磨耗层属于一种防护手段，假设面对磨损问题，该层会直接受损，但不会给干线的根本路面，产生任何伤害。该项预防性养护手段，应用优势体现在：施工方在工地进行建设操作中，把石料与结料混合起来，利于强化路面自身的牢固程度，延长公路在完全健康下的时间，以预防道路受损，以及部分病害问题。

根据目前同步碎石封层的工艺，比较常见的处理结构是间断级配，该结构对其封层的石料尺寸，有明确标准，具体会结合加工的难度与路面防滑情况确定。普通的公路路面掩护，一般设置单一碎石封层，但如果路面的平整性情况已经不容乐观，则会利用合适尺寸的石料，先布置下封层，用于找平，而后正常铺设上封层即可。对于低等级的公路，碎石封层通常是两到三层，而且要注意每层石料尺寸的搭配，按照下粗上细设计。在进行现场封层时，需对原本的路面全面清理，并准备好充足的胶轮压路机，确保在材料温度过低以前、乳化材料破乳时，可以完成所有的碾压定位工作。在封层处理完成后，能安排通车，但起初要限速，指导两个小时左右后，才能正常开放，以免由于车辆高速驶过，出现石子飞溅的情况。如果黏结料选择改性沥青，为确保喷洒均匀，应在材料温度处于160-170 摄氏度之间，进行作业。而封层车上装载的喷油嘴，需要调整成不同的高度，以保障沥青层厚度满足需要。封层车行进中，要保持在适当的匀速状态下，使石料与黏结料能形成同步的撒布率。另外，碎石封层对于整个公路而言，属于磨耗层，所有要求其满足原本公路设计的平整度与强度标准。

4.3 灌缝与雾封层技术

干线公路的预防性养护中，灌缝与雾封层方法，是近些年干线路面处理中，被选择频率较高的一项，尤其是后者，已经被广泛应用在实践养护公路项目中。灌缝应用流程为：把密封材料直接灌到路面上已经形成的缝隙中，以避免路面上形成的积水不断下渗，控制缝隙病害进一步加重，延长干线的运营时长。在开始灌缝时，先要将裂缝中的所有杂质都清理出来，基于此进行灌缝处理，并根据路面现场情况，选择灌缝方式。举例来说，如果待处理缝隙的宽度超过5 毫米，一般会选择开槽处理方式，避免运用人为灌缝，防止因为灌缝深度不够，导致养护修复不彻底，不能收获长足的处理效果。目前，较为理想的处理方式为：借助压力机械进行灌缝，将密封材料统一汇集于缝隙深处，保障密封的处理效果，阻挡一段时间内地表水直接渗透。而如果缝隙不足2 毫米，则可利用预防性的养护处理，通过再生复原剂，直接喷涂雾封层，让路面直接产生防护表面，避免自然降水天气，向缝隙下渗透，不断扩大裂缝。而雾封层处理养护方法，实施操作程序为：主要材料是高分子的乳化沥青，向公路表面直接喷洒，该类沥青的渗透性较好，可直接在路面产生防水层，把路面有效隔开，以达到预防渗透、隔开水分及保护路面的目的，控制地表水进入公路下层的速度与水量，提升集料实际的结合程度，有效延长公路的应用年限。

图2 同步碎石封层图

图3 雾封层施工图

总之，沥青路面的大多数病害，均是因为水的作用，灌缝及雾封层基本防护思路类似，通过特殊的材料，渗入进缝隙中，填上出现的空隙，使沥青路面的附着力得以增强，阻碍地表水通过路面缝隙进入路基，可有效保护干线路面结构。另外，两项工艺手段均使用在裂缝出现的早期，而且实地采取措施的时间越提前，预防水体渗透的有效率，便会提高，甚至实现彻底清理掉路面病害问题。运用预防性养护的项目，灌缝和雾封层都能对保障路面结构的完整性与稳定性，并能控制养护处理的费用投入，明显延长干线公路的生命周期。面对沥青公路常规的横纵向缝隙病害，能借助灌缝修复方法，进行处理。而如果是网裂、龟裂与其他没有明显规律的裂缝病害，则要选择雾封层。两项养护工艺能降低返修的频率，而且基本上能使干线公路延长两到三年的应用年限[3]。

4.4 微表处施工工艺

公路微表处的建设作业，会将沥青与添加剂、清水等物料，根据既定比例进行搭配组合，由此得到的配合料，会及时喷洒于路面，快速形成不足1厘米的保护层。根据以上描述，可以感知到，此项施工操作方式的益处，表现在：形成的结构层，用于抗磨与防滑的特点，而且路面结构稳定，利于干线公路的通车功能，可以迅速恢复。而正是由于其该种特性，使得其微表处方法，在预防性防护处理中，不能忽略的一项。

在微表处施工的应用中，以某Y 高级别的公路为例，其在投入运营后，因为路面结构本身的设计与施工有不合理的情况，导致路面形成大量裂缝和局部网裂及沉陷等问题，威胁着车辆行驶的安全。相关施工方在结合项目资料与实地勘察结果，将此公路病害原因归纳为：公路基层有收缩情况，导致路面出现裂缝，加之自然降水，直接借助缝隙渗入到路基，含水量提高，路基强度下降，再加上车辆行驶，带来的负重，引发其他的病害，如网裂、坑槽等。此外，该Y 公路的表层，使用AK 型号的沥青砼，导致空隙率偏高，表层水能由此进入公路内部，在含水量不断提高中，沥青剥落，道路整体强度下降。同时，路面的病害还有贫油，有诸多较小的缝隙，使得渗水系数高，并伴有车辙及坑槽。但Y 公路实际运营时间不长，路面结构还是比较完整的。所以治理方向是避免水体的进一步危害，解决因为贫油导致的摩擦力不足问题，最终选择在原本的路面上增加一层1 厘米厚微表处。