為提升高速公路瀝青路面預防養護決策水平,文章以內蒙古地區高速公路瀝青路面為研究對象,對瀝青路面 路況水平?病害類型分區域進行調研,確定現狀路況水平?病害類型,并提出適合內蒙古地區的高速公路瀝青路面預防養護 破損指標標準值,將產生預防養護需求的路面破損指標分級考慮,得出內蒙古地區高速公路瀝青路面預防養護決策時機及 適用的養護措施,建立內蒙古地區高速公路瀝青路面預防養護決策體系,以指導實際工程應用?

　　關鍵詞：路面工程;瀝青路面;預防養護;養護決策;養護措施

　　論文《內蒙古地區高速公路瀝青路面預防養護決策體系研究》發表在《內蒙古公路與運輸》，版權歸《內蒙古公路與運輸》所有。本文來自網絡平臺，僅供參考。

　　0 引言

　　截至2023 年年末,我國公路里程達到543.68 萬公 里,瀝青路面因行車舒適及耐久性等諸多優點成為我 國公路的主要路面結構形式?隨著公路網規模迅速增 長和不斷完善,公路建設的重心已由傳統重建設輕養 護向建養并重轉變?從瀝青路面全壽命周期考慮,預 防養護可有效延長路面壽命并降低路面整體養護成 本?李巧茹等[1]針對瀝青路面預防養護時機判斷進行 研究,提出一種基于修復度和性能衰變的預防養護時 機決策模型,得出在養護時機相對早?路況水平相對高 的標準下進行預防養護能夠獲得較大的經濟?環保效 益;張麗娜[2]針對季凍區瀝青路面使用性能預測及養護 決策進行研究,設計了瀝青路面使用性能預測模型,得 出瀝青路面預防養護的最佳時機,研究結果為季凍區 瀝青路面養護決策的研究工作提供了有效支撐;馬子 媛[3]針對西北地區瀝青路面病害特點和類型,開展了西 北地區高速公路瀝青路面預防性養護時機及養護措施 的研究?

　　已有學者對瀝青路面預防養護決策時機及養護措 施選擇方面開展相關研究,但內蒙古地區瀝青路面的 路況水平?病害類型均呈現不同規律,采取的養護措施 亦有所不同,且預防養護的理念尚未完全深入人心,科 學合理地把握預防養護決策時機及采取適用的養護措 施至關重要?因此,有必要研究內蒙古地區瀝青路面 的預防養護決策時機及養護措施的選擇,建立內蒙古 地區高速公路瀝青路面預防養護決策體系,以為指導 實際養護工作提供參考?

　　作者簡介:張治強(1991-),男,內蒙古鄂爾多斯人,工學碩士,高級工程師,研究方向:公路工程。

　　1 預防養護概念及評價

　　1.1 預防養護概念

　　預防養護的概念最早由國外提出,具體定義為:在 路面結構狀況良好時,通過采取有計劃性和經濟性的 預防養護措施達到延緩路面病害發展,進而延緩 路面大修時間的目的?我國關于瀝青路面預防養護的 定義為:針對路面性能整體良好但有輕微病害,為延緩 性能過快衰減?延長使用壽命而預先采取的主動防護 工程[4]?可以看出,國內外關于實施預防養護的最終目 標均是為了延長道路使用壽命,節約養護資金?

　　1.2 預防養護評價指標

　　根據《公路瀝青路面養護設計規范》(JTG 5421- 2018)規定,預防養護評價指標包括破損PCI?路面行駛 質量RQI?路面車轍RDI?路面抗滑SRI,養護類型劃分 采用決策樹法,養護類型劃分見表1?表1 中養護類型 為預防養護并劃分為三類,預防養護(第一類)因路面 抗滑性能不足產生,一般出現于隧道路面及其他特殊 路段;預防養護(第二類)因路面平整度不良產生;預防 養護(第三類)因路面破損和平整度不良產生?在實際 工程中預防養護(第三類)最為常見,本文主要針對預 防養護(第三類)開展研究?

　　表1 養護類型劃分方法

　　| 值域范圍 | | | | 養護類型 |

　　| PCI | RQI | RDI | SRI |

　　| ≥ A1 | | ≥ C |

　　| ≥ B1 |

　　| B2~B1 | - | | 預防養護(第二類) |

　　|

　　| A2~A1 | ≥ B2 | | | 預防養護(第三類) |

　　|

　　| A2 | - - | | | 修復養護 |

　　預防養護時機的選擇與養護標準值的大小相關, 在缺少相關數據及經驗的情況下,可參考JTG 5421- 2018推薦取值范圍,養護標準值參考范圍見表2?但由 于該養護標準值是從全國瀝青路面性能指標出發確定 的參考范圍,未考慮內蒙古地區瀝青路面地理環境?氣 候特點?路況水平?病害類型等實際情況,對于瀝青路 面觸發預防養護不具有針對性,因此,通過對內蒙古地 區瀝青路面性能指標及病害調研,確定適合內蒙古地 區瀝青路面預防養護標準值的參考值?

　　表2 養護標準值參考范圍

　　| 公路等級 | 值域范圍 | | | | | |

　　| | PCI | | RQI | | RDI C | SRI D |

　　| | A1 | A2 | B1 | B2 |

　　| 高速公路?一級公路 | 90 | 85 | 90 | 85 | 80 | 75 |

　　| 二級公路?三級公路 | 85 | 80 | 85 | 80 | 80 | - |

　　| 四級公路 | 80 | 75 | - | - | - |

　　2 瀝青路面性能及病害調研

　　2.1 地理環境及氣候特點調研

　　內蒙古自治區位于祖國的北部邊疆,由東北向西 南斜伸,呈狹長形?東西長約2 400 公里,南北最大跨 度1 700多公里?地貌具有復雜多樣的形態,西部地區 分布沙漠?丘陵?平原,東部地區分布草原?林區?東西 部氣溫溫差較大,夏季西部最高氣溫達40 ℃,東部 林區最高氣溫達20 ℃,冬季西部最低氣溫低于-25 ℃, 東部林區最低氣溫低于-35 ℃?

　　2.2 瀝青路面路況調研

　　內蒙古地區東部區?西部區地理環境?氣候特點存 在較大差別,因此,將內蒙古劃分為東部?西部區域進 行2024 年高速公路路面性能和病害調研(東部區包括 赤峰市?通遼市?興安盟?呼倫貝爾市?錫林郭勒盟;西 部區包括烏蘭察布市?呼和浩特市?包頭市?鄂爾多斯 市?巴彥淖爾市?烏海市?阿拉善盟)?路面性能指標調 研包括路面破損PCI?路面行駛質量RQI?路面車轍 RDI?路面抗滑SRI;病害調研包括病害類型?病害特點? 養護情況,調研結果見表3?

　　表3 路面性能指標調研

　　| 劃分區域 | 路面破損 PCI | 路面行駛 質量RQI | 路面車轍 RDI | 路面抗滑 SRI |

　　| 東部區 | 83.6 | 93.7 | 92.7 | 92.9 |

　　| 西部區 | 82.3 | 92.8 | 91.5 | 92.0 |

　　由表3 可知,東部區?西部區路面破損PCI 指標平 均值分別為83.6?82.3,東部區路面路況優于西部區? 分析原因發現,西部區氣溫溫差較東部區高10 ℃;西部 區依賴煤炭?稀土?鋼鐵等礦產資源發展經濟,產生大 量貨物運輸需求,大型重載卡車進行頻繁轉運,交通量 較大,半剛性基層瀝青路面在熱脹冷縮循環和荷載耦 合作用下容易出現病害,表現為西部區路面破損指標 值低于東部區?東部區?西部區路面行駛質量RQI指標 平均值?路面車轍RDI 指標平均值?路面抗滑SRI 指標 平均值均在90 分以上,說明路況水平主要表現為路面 破損,平整度?車轍?抗滑性能均處于良好水平?

　　2.3 瀝青路面病害調研

　　經過對內蒙古東部區和西部區瀝青路面病害調研 發現,東部區病害類型為橫向裂縫?縱向裂縫?塊狀裂 縫?龜裂,西部區病害類型為橫向裂縫?縱向裂縫?塊狀 裂縫?龜裂?車轍?拱脹,東部區?西部區病害均出現于 路面行車道及超車道,其中西部區阿拉善盟?巴彥淖爾 市由于夏季溫度高?溫差大等原因,瀝青路面出現拱 脹 病害?路面出現拱脹病害的具體原因為路基土多為細沙,路基土內鹽分積聚發生鹽漬化,水穩基層受干濕循 環鹽脹作用加劇路面隆起破壞,是基層溫度效應與基 層?土基鹽脹效應的耦合作用所致[5]?西部區烏海市夏 季路面溫度高達50 ℃,瀝青路面在重載車輛和高溫的 耦合作用下出現車轍?東部區?西部區養護以灌縫?局 部修補為主,未實施預防養護,對于路面破損嚴重路段 實施修復養護,以恢復路面性能?

　　3 預防養護決策時機

　　預防養護決策時機方法主要分為兩類,即路面狀 況觸發法和最佳費用效益法?路面狀況觸發法以路面 技術狀況為基礎,當路面技術指標下降到預定標 準時就要進行預防養護,包括破壞指數法?路面行駛質 量指數?實際路況確定法?基于時間確定法和決策樹/決 策矩陣法等;最佳費用效益法對不同時間實施的路面 預防養護方案進行費用效益分析,費用效益最大的時 間即為最佳預防養護時間[6-7]?目前,路面狀況觸發法 因使用方便而被廣泛應用,根據《高速公路瀝青路面預 防養護時機及養護措施選擇的研究》,確定預防養護時 機的決策方法,即PCI 指標衰減幅度大,衰減后其值最 接近PCI 標準值上限時的年份作為實施預防養護的最 佳時機[8]?

　　4 預防養護措施選擇

　　4.1 常用預防養護措施分析

　　目前,瀝青路面常用預防養護措施包括含砂霧封 層?稀漿封層?微表處?碎石封層?纖維封層?復合封層? 超薄磨耗層?薄層罩面8種?含砂霧封層是一種對原路 面表面噴灑瀝青以密封路表面的預防養護技術,其作 用主要是封閉裂縫,防止水滲入路面內部,阻止細 料散落?軟化已老化的瀝青及改善路表面的功能[9],更 適用于我國南方降雨頻繁且雨量充足地區?稀漿封層 是一種由乳化瀝青?細集料?填料?水和添加劑按特定 比例拌和而成稀漿狀混合料,通過專用機械均勻攤鋪 在路面上形成的薄層養護結構[10]?微表處是一種由聚 合物改性瀝青?粗細集料?填料?水和其他添加劑進行 拌合形成稀漿混合料,并采用專用機械設備攤鋪在路 面上的薄層?稀漿封層和微表處主要用于修復車轍病 害?提高路面抗滑?耐磨和延長路面使用壽命等?碎石 封層是一種借助專業設備將瀝青?碎石同步撒布到路 面的預防養護措施;纖維封層?復合封層是在碎石封層 的基礎上加以改進的措施,其作用主要是修復裂縫?磨 損?車轍等路面早期病害,內蒙古地區預防養護應用較 少?超薄磨耗層是一種將間斷級配熱拌瀝青混合料與乳 化瀝青相結合的一項技術,其厚度一般為15 mm~ 25 mm, 能夠高效可靠地解決中輕度裂縫?路面松散?抗滑失效 等病害[11-12]?薄層罩面是一種鋪筑在原有路面上較薄 的瀝青混合料層,厚度通常為1.5 cm~4 cm,主要用于 修復路面輕微病害?改善行駛性能并延長路面使用壽 命?根據JTG 5421-2018規定,復合封層?超薄磨耗層 使用年限為3年~4年,薄層罩面使用年限為3 年~5 年, 在常用預防養護措施中,此3 種措施預期使用年限最 長?常用預防養護措施預期使用年限見表4?

　　表4 預防養護措施預期使用年限

　　| 養護 措施 | 含砂霧 封層 | 稀漿 封層 | 微表 處 | 碎石 封層 | 纖維 封層 | 復合 封層 | 超薄磨 耗層 | 薄層 罩面 |

　　| 時間 (年) | 2 | 2~3 | 2~3 | 2~3 | 2~3 | 3~4 | 3~4 | 3~5 |

　　4.2 預防養護適用措施

　　JTG 5421-2018 針對瀝青路面預防養護PCI 標準 值給出了參考值,建議取值為90分,在PCI指標值低于 標準值時應實施預防養護,但是管養單位因養護資金 不足?PCI標準值偏高等原因未能及時對瀝青路面實施 預防養護,導致瀝青路面錯過了最佳的預防養護時 機?根據對內蒙古地區高速公路瀝青路面性能調研及 常用預防養護措施分析,綜合考慮現狀路況?養護經費 因素,將JTG 5421-2018 中預防養護(第三類)中的養 護標準值A1 適當降低至89 分,A2 仍采用85 分?因路 況水平?病害類型?嚴重程度有所不同,進一步將路面 破損PCI指標分級考慮,當PCI指標值分別衰減至89分 左右和87 分左右時即應該實施預防養護,并據此采用 適用的養護措施?路面破損PCI 指標值為85 分~87 分 時,東?西部區路面預防養護采取薄層罩面養護措施, 以徹底處置路面病害,恢復路面性能;路面破損PCI 指 標值為87分~89分時,東?西部區路面預防養護均可采 取微表處?超薄磨耗層,東部區還可考慮采用稀漿封 層?預防養護適用措施見表5?

　　表5 預防養護適用措施

　　| 劃分區域 | 路面破損PCI分級(分) | 病害類型 | 嚴重程度 | 適用養護措施 |

　　| 東部區 | 87~89 | 橫向裂縫?縱向裂縫 | 橫向裂縫為主,局部存在縱 向裂縫 | 稀漿封層?微表處?超薄磨耗層 |

　　| | 85~87 | 橫向裂縫?縱向裂縫?塊狀裂縫? 龜裂 | 病害分布密集,發展至面層 | 薄層罩面 |

　　| 西部區 | 87~89 | 橫向裂縫?縱向裂縫 | 橫向裂縫為主,局部存在縱 向裂縫 | 微表處?超薄磨耗層 |

　　| | 85~87 | 橫向裂縫?縱向裂縫?塊狀裂縫? 龜裂?車轍?拱脹 | 病害分布密集,發展至面層 | 薄層罩面 |

　　5 結語

　?、偻ㄟ^對內蒙古東部區?西部區高速公路瀝青路 面性能及病害調研,得出路況水平主要表現為路面破 損,其平整度?車轍?抗滑性能均處于良好水平,東部區 路況水平要優于西部區?路面病害類型為橫向裂縫? 縱向裂縫?塊狀裂縫?龜裂,西部區阿拉善盟?巴彥淖爾 市出現拱脹病害,烏海市在局部縱坡路段出現車轍?

　?、诰C合考慮路況水平?病害類型因素,將內蒙古地 區高速公路瀝青路面預防養護破損PCI 指標分級及定 量化,并確定預防養護決策時機?

　　③分區考慮路面破損PCI?病害類型?嚴重程度,結 合常用預防養護措施適用條件,得出內蒙古地區高速 公路瀝青路面預防養護適用措施為稀漿封層?微表處? 超薄磨耗層?薄層罩面?

　　參考文獻

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