疾在腠理当治之——预防性养护为我国公路事业的发展保驾护航
“疾在腠理,汤熨之所及也;在肌肤,针石之所及也;在肠胃,火齐之所及也;在骨髓,司命之所属,无奈何也。今在骨髓,臣是以无请矣。”这句话用在当今的公路养护上也是很恰当的。随着社会的不断发展,我国公路网逐渐形成并得到完善,公路里程逐年增加,现在我国的公路总里程已达370万公里,其中高速公路总里程6.5万公里,居世界第二位,仅次于美国。但汽车保有量也在急剧上升,这将对路面的使用性能提出更高的要求。路面在使用过程中,其性能会逐渐衰减。目前,近7万公里的高速公路已经有三分之一进入到养护治理和大修期。如果不采取及时有效的养护措施,致使路面损坏到一定程度时,就无法满足通行要求,需要对路面结构进行彻底的翻修,如此带来的巨大经济损失是不可估量的。
路面预防性养护的重要性
公路养护一般分为预防性养护和矫正性养护,我国现在大多数公路养护都属于矫正性养护,相当大比例的高速公路通车仅两三年就要进行修补,而在前期没有舍得投入进行预防性养护是重要原因之一。所谓预防性养护,就是在合理的时间内对相关公路设施进行正确维护,在路面尚未发生破坏或刚出现病害迹象时采取强制性保养措施,将病害处理在萌芽状态,这种养护的主动性能延缓路面状况的恶化。美国公路行业曾对几十万公里不同等级道路进行跟踪调查,调查发现这些道路的使用性能和寿命有一个共同的变化特征:一条质量合格的道路,在使用寿命75%的时间内性能下降40%,这一阶段称之为预防性养护阶段。此阶段如不及时进行养护,在随后12%的使用寿命时间内,性能再次下降40%,而养护成本却要增加3~10倍,这一阶段称为矫正性养护阶段。水泥混凝土路面的病害与沥青路面虽有不同,但具有同样的加速损坏过程。
路面预防性养护时机的把握
路面是公路服务功能的集中体现部位,公路的使用寿命及服务质量与路面的状况息息相关。因此,路面养护是整个道路养护工作的重中之重,其基本原则是“以路面养护为中心,加强全面养护”。当P C I ( 路面状况指数) 处于75~95范围内,路况优异,只有少量的裂缝出现,且小于3mm。为尽可能保持良好路况,防止水的渗透使裂缝扩大,可采取一些简单的密封措施。当PCI指数在60~75范围内时,路况良好,此时是实施早期预防性维护的最有效时期,进行密封可有效地减缓道路的退化,从而使道路的寿命延长。当PCI处于50~60之间,路况已面临恶化,并出现表层以下的损坏,路况已无法通过实施路表维护措施来得到改善,此时应采取必要的裂缝密封和坑槽修补作为应急性措施,可使路况维持在一种可使用的状态,直到大规模的翻新改造。PCI指数下降到25~50时,路面破损严重,已无法继续使用,需要实施结构翻新,重铺面层。实施有效的密封可大大减少坑槽的形成和裂缝的进一步发展,密封后的路面坑槽和裂缝出现扩展的仅为1%,而未加密封的路面则可达75%到80%。有效的密封可延长道路寿命4年或更长。
常用的路面预防性养护措施比较
我国目前的养护主要是矫正性的养护,即在公路设施出现病害、甚至较为严重病害后,再采取补救性措施进行修复。在这样的模式中,道路使用性能、养护目标与养护经费不足的矛盾较为突出。一些病害路段由于分配不到足够的养护资金,得不到及时修复,导致这些路段的病害进一步发展和恶化,从而需要更多的维修经费。而预防性养护是解决这一非良性循环的有效模式。国外经验显示预防性养护可延长公路寿命达15年,养护费用降低45%。
在欧、美等发达国家的多年应用表明,预防性养护是理论基础坚实、决策体系科学、工作程序规范、技术措施先进、经济效益显著的高速公路养护模式。而我国公路管理部门对预防性养护的研究和应用刚刚起步,因此积极研究和推广预防性养护,在我国的高速公路养护管理中具有积极意义和重要价值。
目前,常用的预防性养护措施包括:雾封层、溪浆封层、碎石封层、微表处、沥青路面再生性养护。雾封层雾封层采用沥青撒布车一次性施工,为一超薄喷洒层。雾封层一般用于轻度到中度老化或松散的道路,条件是现有路面可以充分吸收乳化沥青。当沥青路面正常使用几年后,路面开始出现__轻微疲劳龟裂、损失小骨料的现象,这一时期的路面处于基本完好的状态,但如果没有对上述微小病害及时处理,这些病害在一个雨季后将明显扩大,导致明显的龟裂、坑洞、推移等病害。这是由于沥青在正常使用中的氧化造成的。雾封层是这一阶段养护的最有效手段,且它的费用较低。雾封层可起到恢复路表沥青粘附力、填补微小缝隙和空隙、防止下渗水等目的,将路面性能维持两年左右时间,推迟了造价更高的养护工程,提高了道路的经济效益。
据了解,雾封层对于填补长期裂缝没有太大效果。当道路抗滑性低、裂缝大、有车辙、拥包或其它结构问题时,雾封层都不能成为解决方案。但对于道路抗滑性低的问题,目前河南省高远路业养护技术有限公司研究出了一种抗滑型雾封层技术,这种技术是一种新型高速公路沥青路面预防性养护技术,利用专用设备将具有良好渗透性的油剂型雾封层材料和专用抗滑材料均匀地洒布到沥青路面上,该技术填补了国内雾封层技术在这一领域的空白。
稀浆封层稀浆封层是由连续级配集料、填料、乳化沥青、水拌匀后摊铺在路面上的一层封层,它具有防水、防滑、耐磨耗、填充等作用。从2 0 世纪8 0年代初我国开始研究,至今已得到了广泛的应用,主要用于普通公路旧沥青路面的维修养护、水泥混凝土路面和桥面的维修养护等,但是在高速公路沥青路面的养护中应用还比较少,尤其是在高速公路车辙填补方面。
由于稀浆封层厚度较薄,只能作为表面保护层和磨耗层,不起承重的结构作用,因此对原有路面要求较严。原有路面必须具有足够的强度和刚性;具有良好的整体稳定性。对较大的裂缝进行补缝处理,车辙的产生往往伴随着路面的推移和拥包,因此施工前应进行局部补强。微表处微表处是一种聚合物改性乳化沥青铺面体系,微表处是乳化沥青、水、矿粉等原材料的高稠度混合体,用于对道路的多功能维护,能对高速公路、机场的高等级路面进行路面使用性能的改善。微表处技术源于60年代末到70年代的德国,是沥青路面预防性养护技术的一种形式,是沥青路面早期预防性养护较典型、较为有效的方法之一。
它采用一种高分子聚合物改性乳化沥青和一定比例的石料通过专用的微表处摊铺设备进行搅拌后摊铺到沥青路面上,具有施工速度快、成型快,同时对路面具有很好的封水和抗滑效果。此外,还具有节约养护资金、施工环保等优点。通常进行微表处施工后的路面1小时可以通车,可以最大限度的利用材料和减少横向施工接缝。
碎石封层碎石封层根据撒布工艺的不同,分为碎石封层和同步碎石封层。目前,用得较多的是同步碎石封层。
同步碎石封层是将沥青与碎石一同撒布,沥青通常采用乳化改性沥青或者热喷改性沥青(热喷改性沥青温度一般高达180射适度以上)。同步碎石封层用于基层表面,起到封水和改善基层与沥青层之间的联结;用作路面表面层,起到恢复路面抗滑性能、改善路面平整度、提高路面舒适性、延长路面使用寿命的作用。
同步碎石封层施工关键要注意以下几个方面:所用碎石规格在3~5mm、5 ~ 1 0 m m 、1 0 ~ 1 5 m m ; 碎石封层用集料一定要干净,水洗法<0.075mm颗粒含量不宜超过0.5%,否则导致碎石与沥青之间无法粘结,造成碎石脱落;碎石封层一般采用改性沥青或改性乳化沥青,若采用改性热沥青,则要求沥青有足够的温度,否则沥青无法喷洒,或者喷洒不均,出现结团,最终影响碎石与沥青粘结;指定合理的沥青和碎石撒布量,沥青撒布量过少不宜与碎石的粘结,过多则容易出现泛油; 而碎石过多导致重叠, 形成松散,过少则导致大面积沥青膜暴露在外,不利于沥青膜的保护。多步法现场热再生现场热再生适用于基层承载能力良好,但面层因疲劳而龟裂、平整度较差、面层高温稳定性不足而产生车辙、水稳定性不足而产生水损害、沥青路面老化、磨损等与基层或路面结构无关的病害路段,再生厚度平均5cm。热再生机组共由五台单机组成。第一台为预热机,第二、三、四台为预热铣刨机,第五台为复拌摊铺机,集收料、混合料传输、新料和再生剂添加、搅拌、摊铺等功能于一体。
热再生养护施工大体上可分为路面加热、再生处理及摊铺碾压三个步骤。沥青再生剂是一种新型的具有高效渗透性的沥青再生密封剂,呈黑色油状。将其涂刷于路面表层后,一个月后沥青再生剂的渗透深度可达1.5cm以上,与原沥青结构层附为一体,并将原沥青激活,起到再生作用,从而缓解了路面的硬化脆裂程度,恢复了路面的弹性和柔韧性。同时,沥清再生剂具有较强的温度适应性和抗腐蚀能力。现场热再生养护技术改变了以往路面出现病害后再进行养护维修的传统观念,作为预防性的养护方法,能使路面及时恢复弹韧性和塑性,使路面长期处于较佳的工作状态。
季节性预防性养护特点
冬季要密切注意路面排水和防冻问题,要确实保证路面整体结构处于干燥状态,避免路面结构发生冻胀,造成破坏。春季要对路面结构发生冻胀及路面表层有水痕的部位,抓紧在路肩、路基边坡处挖排水渗沟,引流路面结构冬季蓄积的雨水到结构之外。也可在路面上覆撒干土,干土一方面可以吸收路面结构中的水分,另一方面还可减缓热量沿路面结构下传的速度,使路面结构中的冻水缓慢融化,并自行逐步渗透到排水沟中,避免路面结构发生溶融性破怀。秋季要做好公路沿线边沟积水的疏导排放工作,避免这些积水成为冬季路面结构冻结毛细水的补给水源。夏季要做好路面排水,避免路面结构处于潮湿工作状态而引起破坏。夏季气温高,沥青路面最容易老化,使路面成波浪状。这种情况下,可采取洒水降温措施。洒水一般在下午2点左右进行,水量不能太大,以潮湿湿润为宜,可多洒两遍,但不能造成路面积水及影响交通安全。
结语
预防性养护是科学养路的具体体现,要求养护技术人员在工作中认真观察、分析各种技术数据,及时做出科学评价结论和制定有效的养护措施,不失时机地进行养护施工。要提倡设计、建设回访制度,使养护与设计、建设有机地结合起来,从源头上做好预防性养护工作。预防性养护措施的实施,将为延长公路及辅助设施的寿命奠定坚实的基础,是养护工作的重头戏,具有事半功倍的收效。
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