对西延高速公路沥青路面应用超薄磨耗层技术进行预防性养护的探讨

一、概述

　　西延分公司延安管理所所辖K548+441—K602+000共53.559公里高速公路， 2002 年12月份开始建设，2006年 10 月份通车，2008年 10月通过交工验收，至今通车已有近4的时间。设计为双向4车道，路基宽度24.5 m。路面结构为:4 cm厚中粒式沥青混凝土上面层+5cm厚中粒式沥青混凝土中面层+6cm粗粒式沥青混凝土下面层+34 cm厚水泥稳定碎石基层+20 cm厚二灰土底基层。该路段车流量大，2009年7月份日均交通量达到了23000辆，且大型货车比例达到65.2%。通过对西延分公司延安管理所所辖高速公路路面进行的病害调查，可以看到由于我省陕北地区气候状况复杂，交通和环境荷载等因素的影响对路面造成极大的破坏作用，致使裂缝、坑槽、龟裂、车辙等病害不断发生，目前以骨料颗粒脱落现象最为普遍。

二、路面预防性养护的概念

　　所谓路面预防性养护，就是在公路日常养护管理工作中，由公路方面的专家或养护人员通过定期或不定期的路况调查，及时发现路面轻微破损与病害迹象，对公路病害或造成病害的因素进行分析研究其产生原因，从而主动采取保护性养护措施，防止微小病害进一步扩大，以减缓路面使用性能恶化速度，使路面始终处于良好的服务状态。简言概括就是说在合适的时间，对合适的路况，用合适的方法进行科学的道路养护。

三、预防性养护的重要意义

　　目前西延高速公路延安管理所所辖K548+441—K602+000共53.559公里的高速公路，目前已投入运营近4年的时间，由于交通和环境荷载作用已经引起路面使用质量下降，特别是裂缝、坑槽、龟裂、车辙等轻度病害日益严重。实施路面预防性养护，采取积极的预防措施，能及时修复目前路面存在的轻度病害、隐患，减缓路面使用性能恶化速率,防止病害的恶化程度，从而减少铣刨、翻修次数对路面的深度破损，最终达到推迟西延路面大修时间，改善和恢复路面功能，延长路面使用寿命，获得长期良好的高速公路通行环境，而且在一定程度上可以节约大修费用，使道路养护成本更趋于经济，同时对提升延安红色旅游线路的通畅、舒适度都具有良好的经济效益和社会效益。

四、预防性养护时机的选择

　　预防性养护技术是一种社会效益和经济效益很好的养护方法，其有效性和经济性在很大程度上取决于采取预防性养护措施的时机，即前文提到的合适的时间。

　　一般来说，预防性养护时机选择至关重要，采取的越晚所，后期要花费的养护成本就会越高，如果采取的时机过早，同样也会造成养护资金的浪费，那么如何确定西延高速延安管理所所辖K548+441—K602+000共53.559公里的高速公路进行预防性养护的合适的时间呢？

　　据资料显示，国外诸多科研机构一直致力于预防性养护时机以及相关技术的研究，美国于2003年7月在密执安州立大学成立了国家道路预防性养护中心(NCPP)，专门从事道路预防性养护时机以及相关技术的研究。AASHTO（American Association of State Highway and Transportation Officials美国国家公路与运输协会），FHWA （Federal Highway Administration (美国)联邦公路局）、ENPC (Ecole Nationale des Ponts et Chaussees法国国立路桥大学)等科研机构主办了多次预防性养护专题研讨会，准备用3年的时间来支持预防性养护时机选择的研究项目。但到目前为止,对路面预防性养护的时机选择的问题仍然没有得到满意解决。

　　我国许多专家和课题研究人员通过对路面预防性养护时机的不断深入研究得出结论，一般认为路面运营时间达到4—5年为宜，路面还处于良好状况，以沥青混凝土路面路表特性中度分级，即高速公路沥青膜剥离、集料的脱落、松散阶段作为预防性养护的有效时机。但是在实际应用过程中，要根据路面病害调查情况、路面路表特性分级情况进行科学分析各项技术指标，做出相应的调整。

沥青混凝土路面路表特性分级表

　　西延高速延安管理所所辖K548+441—K602+000共53.559公里的高速公路，目前已通行近4年的时间，受交通量迅速增长、车辆大型化、重载超载、行驶渠道化等影响，已超过了四车道高速公路的实际通行能力。以公路负载的实际时间作为判断，已超出预期路面运营时间标准4年，具备了进行预防性养护的临界时间点。

　　目前西延高速延安管理所所辖K548+441—K602+000共53.559公里的高速公路，路面尚处于良好状态，具有某些病害先兆，在日常养护过程中，通过对路况进行的详细病害调查，发现仅行车道部分出现了网裂、坑槽现象，轮迹处车辙为2cm～3cm，路面病害相对较轻，路基和路面基层良好，车辙较轻。延安方向K564+500-K563+500,西安方向K570+500-K571+500、574+000-K576+000段沥青膜部分剥离，部分集料表面裸露现象；延安方向k559+000-k557+600段、西安方向K590+200-K593+000、595+000-K597+000、K598+000-K597+000段多 处路表细集料少量脱落，粗集料有轻微脱落，表面有小孔隙；延安方向K553+000-K554+000 、K570+000-K571+000、K573+000-K574+000西安方向K552+500-K554+000、K567+000-K569+100、K575+000-K576+000段等处裂缝明显，缝宽1-2mm，缝长<20cm，裂缝数量小于5条/M2。与上表进行对比路表特性分级均属于中度分级，证明路表状态已经达到预防性养护的最佳时机。

五、预防性养护技术的选择

　　沥青路面预防性养护技术主要有稀浆封层、沥再生、石屑封层、微表处和超薄磨耗层等。而在我省以往的预防性养护工程中，稀浆封层、沥再生、石屑封层的应用，由于可延长路面寿命时间短、预防性养护效果不佳、实用性不强等原因，已被使用最广泛和最普遍的微表处和超薄磨耗层所替代，结合西延高速公路的主要特点以及早期病害的处治经验，本人认为应以微表处和超薄磨耗层技术作为西延高速预防性养护的主要选择，但在具体的实施过程中，我们应着重分析两者之间的优缺点，选择最为经济实用、切实可行的预防性养护技术。

1、寿命延长时间对比

　　采取预防性养护技术，对现有高速公路路面进行预防性养护，最终的目的必然是达到可以预期的路面寿命延长时间，通过近几年我省的科研和试验路段成效可以得出，稀浆封层预期可延长寿命时间为2-3年；沥再生预期可延长寿命时间为2-4年；微表处（石屑封层）预期可延长寿命时间为2-5年；超薄磨耗层预期可延长寿命时间为4-8年。

预防性养护技术可延长路面寿命时间的对比

预防性养护技术	稀浆封层	沥再生	微表处（石屑封层）	超薄磨耗层
时 间（年）	2-3	2-4	2-5	4-8

2、技术性能对比

　　微表处技术是稀浆封层技术发展的高级阶段，是以聚合物改性乳化沥青为粘结料密级配快凝型冷拌沥青罩面层。这种技术采用专用机械设备将聚合物改性乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料，要使用专用的摊铺设备，一次性完成摊铺，并可根据路面损坏程度进行一层或多层摊铺到原路面上，形成具有高抗滑和耐久性能的薄层，成型后的厚度一般为5mm或10mm左右。并能很快开放交通。

　　超薄磨耗层是最近几年引人我国的新的沥青路面摊铺技术，是一项将间断级配热拌改性沥青混合料与改性乳化沥青相结合的技术。超薄沥青混凝土磨耗层是将15－25mm厚的（断级配改性热沥青）混合料摊铺在一层改性乳化沥青粘结层上。使用专用摊铺机设备，进行特种改性乳化沥青粘结层喷洒与改性热沥青混合料摊铺的同步施工，经8－12吨压路机静压后一次成型，压实厚度为15－20mm。

3、适用性对比

　　微表处技术适于处理路面早期出现的抗滑能力不足，轻微的网裂，松散，麻面和车辙病害，解决沥青路面老化、贫油、非结构性破损、裂缝、路表渗水、摩擦力下降等病害，主要应用于桥面防水层、隧道内水泥路面罩面以及半刚性基层与沥青层的联结层、市政道路、城市干线、机场道面等高等级路面表层设计的养护技术，起到预防性养护和美化路面的作用。

　　然而微表处技术也不是万能的，例如路面已出现坑洞，强度达不到要求，就不能采用微表处技术进行治理。西延高速重载类型的大货车数量相对集中，车流量较大，对于路面强度的要求就一定要严格，否则就达不到预防性养护所期望的良好效果。

　　而与微表处技术相比较，超薄磨耗层技术的广泛应用，是专门针对交通荷载大、路面性能要求高的高级路面提出的，主要应用于高等级沥青或水泥混凝土路面的预防性养护和处理，也可以作为新建道路的表面磨耗层。可以解决如下路面问题：

　　⑴路面出现轻微到中等病害，需要经济有效的养护，以改善路用性能，延长使用寿命；

　　⑵路面光滑，摩擦系数不够或路面纹理深度不足，需要改善行驶质量；

　　⑶路面出现轻度裂缝，轻微剥落等情况，需校正表面缺陷；

　　⑷行驶过程中路面噪音过大，需要减少路面-轮胎噪声；

　　⑸路面表面横向排水不畅，需要改善表面排水等。

4、效能对比

　　微表处有良好的封水效果，可以有效防止路面水损害的发生和发展，扭转路面坑槽补不胜补的被动局面。该技术主要用于建立和恢复道路表面功能，使道路形成防水、抗滑、耐磨、耐久的表面功能层。这种养护方式常因为病害路面零星分散、线长、面广，造成施工繁琐、功效低、成本高。

　　超薄磨耗层技术不仅可以解决路面防水问题，防止水对路面的破坏，起到封水层的作用，而且可以解决道路横向排水的问题，提高行车舒适度。更好的消除雨天行车溅起的水雾，避免水滑和水漂现象,减少交通事故的发生。另外超薄磨耗层施工期短、施工速度快、施工投入人力少，施工人员仅为传统路面施工的十分之一，施工时间为传统路面施工的十分之一，施工功效高、成本低。

　

5、环保因素对比

　　在日益重视环保、讲究与环境协调、提倡可持续发展的21 世纪，大力提倡修筑低噪声路面以降低交通噪声是一种有效且较经济的环保措施。

　　微表处技术混合料中集料颗粒必须坚硬、耐磨，不含泥土杂质，砂当量大于65%，而且所选用的材料中主要是矿料在微表处中起骨架作用，它的最大粒径决定封层的厚度，同时还应当满足路用石料的各项技术要求。施工后在路面形成比较密实、坚固的路面磨耗层，由于路面摩擦系数增加，对轮胎具有一定损伤，而且在车辆通行过程中轮胎与路面接触噪声过大，形成交通噪声污染。

　　超薄磨耗层沥青混合料中集料颗粒的最大粒径尺寸小, 表面平整, 保证了平顺的行车条件。由于其发达的路表面负纹理(单位面积内表面的构造数量), 轮胎与路面接触噪声一方面通过路表面的构造深度和空隙吸收、排泄空气泵气噪声, 另一方面通过路表面的纹理多次反射, 达到衰减、消耗噪声能量的作用，其噪音仅相当于普通路面行车噪音的一半，可以有效降低交通噪声, 减少交通噪声污染。

　　从经济的角度考虑, 通过铺设超薄磨耗层低噪声路面所需的费用也远远低于修筑隔音壁的费用，具有更好的经济性。另外超薄磨耗层施工不需铣刨原有路面，可减少传统施工工艺施工时的扬尘，有利环保。

　　通过以上对比，综合考虑微表处与超波磨耗层技术的功能性、适用性和经济性等方面的诸多因素，微表处对于桥面防水层、隧道内水泥路面罩面以及半刚性基层与沥青层的联结层、市政道路、城市干线、机场道面等高等级路面能起到良好的效果，但是相对于要求较高的高速公路路面养护适用性不强，不能很理想的解决技术难点，而超薄磨耗层路面具有更为明显的优势，超薄磨耗层采用新材料、新工艺，是目前国内养护领域的最新技术，超薄磨耗层路面维修具有抗滑、抗磨耗、工期短、开放交通早、提高了路面的平整度、降低路面行驶噪音、施工中不影响正常交通，能够快速改善道路的行驶状况，施工功效高、造价最低, 应用前景好等多种综合性优点，所以选择新型的超薄磨耗层技术必将有良好的发展前景，符合现代高速公路养护发展的方向。

　　选择合适的措施是成功、有效地进行路面预防性养护的关键环节。鉴于此，本人通过一系列的对比分析，建议在对西延高速公路沥青路面进行预防性养护的探讨中，适时采取超薄磨耗层技术，将为延长西延高速公路延安管理所所辖K548+441—K602+000共53.559公里的高速公路路面及辅助设施的寿命奠定坚实的基础，起到事半功倍的效果，同时也将大大提升红色旅游路的科技含量，必将起到良好的社会效应。

六、结语

　　路面预防性养护技术，对于我们高速公路养护管理人员来说是一种全新的养护管理理念和战略决策，它将先进的科技与养护理念想结合，突破了传统意义上的养护，因此必须提高认识，更新观念，开拓思路，创新思维，引入和借鉴先进的养护技术，完善养护管理体制，满足我省高速公路养护的发展。

　　随着我国高速公路里程的增加和使用时间的延长，我们正面临即将到来的公路养护维修的高潮期，实施路面预防性养护管理成为我国高速公路发展的迫切需要。研究开发高速公路沥青路面预防性养护技术与管理模式，坚持建养并重的方针，加大预防性养护投入力度，加强信息化辅助决策手段，建立现代化公路养护管理平台，积极开展科学研究，推广应用新技术、新材料、新设备、新工艺，提倡节能、环保、生态，促进我省高速公路事业长期可持续发展。

　　本文总结了近几年在预防性养护管理工作中的一些体会，提出自己的建议，但也只是窥豹一斑，如何更好的发挥预防性养护这一系统工程最大的效能，必须通过实践的检验，并在实践中不断完善。文中有不妥之处，敬请专家和同行们指正。