[分享]路面预防性养护措施性能研究

随着我国公路新建及养护里程的快速增长，养护任务日趋艰巨与养护资金有限的矛盾不断显现。本文依托某省二级公路路面养护工程，通过拟定的实施方案，确定试验路段，总结了工程施工工艺及存在问题，并在养护处治前后对依托工程进行跟踪观测和数据分析，对路面预防性养护措施性能进行了研究。

公路 | 预防性养护措施 | 施工工艺 | 性能研究

截至2015年末，全国公路总里程达到457.73万km，公路养护里程达到446.56万km，养护比例达到97.6%。《交通部“十二五”公路养护管理发展纲要》明确表明:“每年国省干线实施大、中修工程(含预防性养护)的里程比重不小于17%”。可以发现，随着我国公路新建及养护里程的快速增长，公路养护管理工作日益繁重;各级公路管理部门面临着路况水平不断退化、养护任务日趋艰巨与养护资金有限的矛盾处境。如何有效地解决养护需求与资金支持的矛盾、利用有限的资金实施科学有效的养护处治，达到预期的养护效果，获得最大化的养护效益，逐渐成为路网大规模维修保养阶段最亟需解决的问题。

路面预防性养护技术及养护措施成为了解决此问题的关键。AASHTO(美国公路和运输协会)对预防性养护的定义为:一种在路面状况良好的情况下采取的对现有道路系统进行的有计划的基于费用—效益的养护策略。其意义在于，在路面结构强度满足一定条件、路面性能状况良好的前提下，选取合适的养护时机/养护季节，对需养护路段进行适宜地养护处治。因而可以达到经济有效、提前预防、适时养护的效果，实现延迟路面损坏，维持或改善路面服务水平，推迟大修或重建活动的目的。从美国的经验来看，一条质量合格的道路，在使用寿命75%的时间内，性能下降40%。如不能及时养护，在随后12%的使用寿命时间内，性能再次急剧下降40%，养护成本大幅增加。预防性养护措施在美国、南非、德国、法国和澳大利亚等地应用已十分广泛。德国自上世纪20年代开始了稀浆封层技术的研究与应用，60、70年代又开展了微表处等技术的研究。

本文依托山西省某二级公路路面养护工程，对依托工程进行跟踪观测，并对自动化检测数据进行处理分析，用以评价和总结主要预防性养护措施的应用效果。同时，结合路面养护历史信息，重点开展路面预防性养护措施性能研究，从而为后续开展预防性养护决策和管理研究提供参考。依托工程主要预防性养护措施包括含砂雾封层、碎石封层、纤维封层、微表处、精细微表处共计5种，分为2011年下旬和2012年中旬两个阶段。并在后续时间进行了依托工程的跟踪观测和数据分析。

拟实施方案

依托工程实施路段，选取及现场测试方案如图1，主要包括:收集技术等级、设计年限、路面类型、路面结构和材料、交通轴载和重车比例、气候条件、地质地貌、养护历史及水平等拟实施工程的路线信息和路况性能影响因素水平;现场检测和试验;初步确定依托工程工点的数量、每组里程长度、选择5种预防性养护措施;工程实施过程中对于施工工艺进行掌握;项目完工后进行试验，采集试验数据进行分析。

道路基础信息

工程地处热属暖温带大陆性季风气候区，四季分明:春季多风干燥、夏季炎热多雨、秋季凉爽晴朗、冬季寒冷少雪，区域内日照时间充足，全年平均日照2564h，平均气温11.5～12.5℃，年平均降水量520～560mm。

各路线基础信息汇总如表1所示，可以看到，各路线路面结构各层厚度和材料、养护历史有一定差异，基层主要以水稳碎石、水稳砂砾和稳定土为主;养护历史以灌缝、刷油、修补、沉陷处理为主。

各路线历年交通量汇总如图2所示。其中LX－3历年交通量变化幅度最大，2007年交通量最小，为9571.9;2009年交通量最大，为16247.2。其余路线历年交通量变化趋稳。

试验路段确定

本工程应用CiCS多功能路况快速检测设备对初定的路线进行检测，根据评定结果，选择PCI为主要指标，依据不同PCI分值初步确定预防性养护的实施路段和相应养护措施。结合上文初拟的实施方案，预防性养护实施路段最终确定如表2所示。

沥青路面预防性养护作为路面养护的一种手段，其实施效果的好坏必须借助于合理而完善的施工工艺来保证，以使所施工路段达到最佳的养护状态，发挥其最好的服务效能。

施工工艺

不同的养护措施其施工准备、病害预处治、所需设备设施、材料检测检验、指标监测的要求不同。以含砂雾封层和微表处为例，介绍其基本施工程序如图3、图4。

含砂雾封层的基本施工程序:

微表处的基本施工程序:

存在问题

施工过程中出现的问题汇总如下：

(1)特殊气候造成部分工艺未施工。由于下半年降雨较多，而预防性养护的施工工艺对气候的要求较高，导致施工进度受到影响。部分工艺延至2012年施工。

(2)微表处施工工艺落后。①施工机械比较落后，造成对MS－3型级配无法施工;

②部分转弯路段超高横坡较大，微表处施工时存在混合料向路面横向较低位置集中的现象，因而经常需要在施工过程中停车倒料，导致施工后横向接缝较多，横向厚薄程度不均匀的问题。同时接茬处理效果不佳，平整度和路面外观受到较大影响。

因而在微表处施工中，要控制接头、接缝的衔接和平整度。纵、横向接缝处不可有空白或过度的隆起，以3m直尺测量接缝处高差应小于6mm。尽可能减小纵向接缝搭接宽。

(3)温度低和降雨造成施工效果差由于降雨导致施工后延，施工期温度较低，致使乳化沥青破乳时间延长，与石料的粘结力不足。并且部分路段在养护期内出现了降雨，造成石料脱落严重。经过后期观察，同步碎石封层受到影响最大，出现大面积的掉皮、碎石脱落和乳化沥青结块等问题，破损和平整度水平受到较大影响。

结合现场施工经验，为保证最佳的施工效果，对于预防性养护施工工艺，建议保证施工和养护温度在15℃以上。且须保证施工和养护期内没有降雨。同时，通过养护期内设置标志标识提示车辆减速，尽可能降低车辆行驶速度，减小对养护效果的影响。

利用路况快速检测系统和辅助试验，对依托工程选取的预防性养护处治路段及未处治路段进行了性能跟踪观测，通过对平整度、抗滑等数据进行对比分析，评价和总结典型的预防性养护措施应用效果，对预防性养护措施的选择具有参考价值。

平整度

本次工程各养护措施为第二次跟踪观测后实施，平整度指标ＲQI四次对比结果如图5所示。

可以看到，采取纤维封层、碎石封层之前，ＲQI维持在一个很高的水平(＞95)，采取养护措施处治之后，平整度水平基本没有变化。微表处施工路段施工40天之后平整度水平甚至还有所下降，这主要是施工设备落后及施工质量不佳所致。

抗滑性能

衡量沥青混凝土摩擦系数的指标主要有摆值和横向力系数。摆式仪的测定结果用BPN表示。摆值的测定每个评价路段选5个测点，每个测点重复测定5次，5次测定的最大值与最小值得差值应不大于3BPN，取其均值作为该测点的测定值，以5个测点的平均值作为该路段的测值，且测量结果应换算为20℃标准温度下的摆值。路面构造深度则可以通过手工铺砂法测定，它主要反映集料颗粒之间的宏观构造。

从表可以得到:

摆值:纤维封层＞碎石封层＞含砂雾封层＞无措施段＞微表处;构造深度:纤维封层＞碎石封层＞微表处＞无措施段＞含砂雾封层。

从以上试验结果表明，微表处由于施工的原因，抗滑没有达到预期的效果;含砂雾封层、碎石封层、纤维封层均提升路面的抗滑性能，尤其碎石封层、纤维封层对路面的抗滑性能有明显影响。

渗水性能

渗水性能采用渗水仪测定，结果用渗水系数表示。单位时间内(一般是指每分钟)的水量变化越大，表示渗水性能越差，该路段的防水性能越差，应用该措施处理的路段防水效果越不好。

试验结果表明采用各种预防性养护措施后，渗水系数基本上都为0，说明预防性养护措施均具有良好的封水效果。沥青面层密不透水，很好地起到了防止地表水渗入沥青面层内部的作用，减少了沥青面层水损害的可能性。

本文依托山西省某路面养护工程，通过拟定实施方案，确定试验路段，并在养护处治前后对依托工程进行跟踪观测和数据分析，评价养护措施的应用效果，开展预防性养护措施性能研究。主要结论如下:

(1)依托工程采取收集路线信息→现场检测试验→确定工点数量→掌握施工工艺→采集试验数据的实施方案。

(2)本文总结了工程存在问题，建议微表处施工中，控制接头、接缝的衔接和平整度，尽可能减小纵向接缝搭接宽;建议保证施工和养护温度在15℃以上，保证施工和养护期内没有降雨，在养护期内限制车辆行驶速度，保证车辆行驶速度平稳。

(3)不同养护措施处治前后路段平整度水平基本没有变化。除微表处外，含砂雾封层、碎石封层、纤维封层均显著提升路面的抗滑性能。各预防性养护措施均具有良好的封水效果。