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        瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在農(nóng)村公路中的應(yīng)用

        2023-10-20 00:12:52藍(lán)楊虹
        運(yùn)輸經(jīng)理世界 2023年16期
        關(guān)鍵詞:瀝青路面措施

        藍(lán)楊虹

        (桐廬縣公路服務(wù)中心,浙江 杭州 310000)

        0 引言

        農(nóng)村公路包括縣道、鄉(xiāng)道、村道等,是直接服務(wù)于廣大農(nóng)民和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性設(shè)施。瀝青路面因具備噪聲小、行車舒適、養(yǎng)護(hù)簡單等優(yōu)勢(shì),在農(nóng)村公路建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛。但是,農(nóng)村公路瀝青路面在建設(shè)時(shí),普遍存在投資金額不足、設(shè)計(jì)水平不高、缺乏專業(yè)施工隊(duì)伍等問題,施工質(zhì)量有待提高,在車輛荷載的反復(fù)作用下,容易出現(xiàn)縱向裂縫、橫向裂縫、車轍、沉陷等病害,會(huì)降低農(nóng)村公路的使用性能和服務(wù)水平,影響行車安全性和舒適度。需及時(shí)對(duì)農(nóng)村公路的瀝青路面開展預(yù)防性養(yǎng)護(hù),合理分配養(yǎng)護(hù)資金,打造“暢、平、美、安”的農(nóng)村公路行車環(huán)境[1]。因此,進(jìn)一步研究瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在農(nóng)村公路中的應(yīng)用有重要意義。

        1 農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)類型

        預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)是指在瀝青路面病害惡化前,采用稀漿封層、碎石封層、微表處、超薄磨耗層技術(shù)等對(duì)瀝青路面實(shí)施養(yǎng)護(hù),以改善瀝青路面的抗滑性能、抗裂性能等。將預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)村公路中,能延長瀝青路面的使用壽命,降低養(yǎng)護(hù)資金投入[2]。

        1.1 霧封層技術(shù)

        農(nóng)村公路瀝青路面在運(yùn)營幾年后,部分細(xì)集料磨損缺失,產(chǎn)生輕微裂縫,使得瀝青路面的滲透性增加。在降雨天氣下,地表徑流會(huì)沿著裂縫滲入瀝青混合料內(nèi)部,從而加劇瀝青路面破損,甚至?xí)莼癁辇斄选⒕W(wǎng)裂、坑洞等病害,霧封層技術(shù)是解決瀝青路面滲水問題的有效措施。

        霧封層技術(shù)是利用專用灑布設(shè)備將養(yǎng)護(hù)劑、改性乳化瀝青等材料噴灑在瀝青路面損傷處,其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:其一,霧封層在瀝青路面上能夠形成防水層,封閉路面裂縫、穩(wěn)定松散集料,增強(qiáng)路面骨料間的黏結(jié)力;其二,霧封層可提高瀝青路面的抗磨耗能力;其三,霧封層的原材料流動(dòng)性好,在自重作用下能夠順利流淌進(jìn)瀝青路面裂縫內(nèi)部。

        1.2 碎石封層技術(shù)

        應(yīng)用碎石封層技術(shù),需要先在原瀝青路面上灑布一層瀝青類黏結(jié)劑,隨后再灑布一層集料,用輪胎壓路機(jī)碾壓。碎石封層主要用于修復(fù)路面龜裂、網(wǎng)裂、輕微磨損等非結(jié)構(gòu)性病害,不能提高瀝青路面的承載力,因此不宜用于修復(fù)車轍、坑槽、沉陷等結(jié)構(gòu)性病害的養(yǎng)護(hù)。碎石封層施工前,應(yīng)做好局部路面病害處理及補(bǔ)強(qiáng)工作。尤其是對(duì)于寬度>5mm 的裂縫,應(yīng)使用填縫料進(jìn)行填補(bǔ)。同時(shí),采用路面清掃車將路面灰塵清理干凈,保持路面整潔、干燥。

        1.3 稀漿封層技術(shù)

        稀漿封層技術(shù)是在常溫條件下,將礦料、填料、乳化瀝青、水等,按照某一配合比均勻拌和而成,其成形之后的外觀與細(xì)粒式瀝青混合料相似。稀漿封層具有防水、防滑、耐磨、填充等作用,應(yīng)用在農(nóng)村公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中,能有效延長其運(yùn)營壽命,提高其耐久性。

        2 農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策方法

        2.1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)間決策

        農(nóng)村公路瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜太早也不宜太晚。養(yǎng)護(hù)時(shí)間太早,瀝青路面性能尚未衰減,會(huì)浪費(fèi)大量人力和養(yǎng)護(hù)資金;養(yǎng)護(hù)時(shí)間太晚,瀝青路面已經(jīng)破損嚴(yán)重,預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施無法發(fā)揮作用。因此,應(yīng)結(jié)合瀝青路面的技術(shù)狀況和性能衰減規(guī)律確定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)間[3]。

        2.1.1 瀝青路面技術(shù)狀況

        瀝青路面技術(shù)狀況體現(xiàn)在平整度、抗滑能力、路面破損等方面,單用某個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)難以準(zhǔn)確判斷。

        根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG 5210—2018),(瀝青)路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI 能夠綜合反映瀝青路面的使用性能(見表1)。

        表1 瀝青路面使用性能分級(jí)

        因此,可用瀝青路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI 來判斷瀝青路面是否需要預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。根據(jù)相關(guān)研究成果,PQI 數(shù)值<80時(shí),要對(duì)路面開展預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

        2.1.2 瀝青路面使用性能衰減規(guī)律

        要想得到農(nóng)村公路瀝青路面在任意時(shí)刻的PQI值,必須通過瀝青路面使用性能衰減模型對(duì)現(xiàn)狀路況調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,建立路面狀況指數(shù)和公路運(yùn)營時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)相關(guān)研究成果,農(nóng)村公路瀝青路面使用性能衰減模型有凸型曲線、凹型曲線兩種,如圖1所示[4]。

        凸型曲線是農(nóng)村公路瀝青路面使用性能最常見的衰減模型,主要原因在于瀝青路面在運(yùn)營初期,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高,承載力大,能承受行車載荷的反復(fù)作用。但隨著運(yùn)營時(shí)間的增加,瀝青路面會(huì)逐漸出現(xiàn)裂縫,使用性能和服務(wù)水平會(huì)隨之降低。凹型曲線表示農(nóng)村公路瀝青路面的使用性能衰減速度先快后慢,出現(xiàn)這種現(xiàn)象一般是因?yàn)闉r青混合料配合比不合理、原材料性能不合格、施工質(zhì)量變異性大等,致使瀝青路面在開始運(yùn)營的較短時(shí)間內(nèi)便產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)性損壞,大幅降低瀝青路面的使用性能。

        2.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施決策

        不同的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施,對(duì)農(nóng)村公路瀝青路面使用性能的改善效果不同,養(yǎng)護(hù)資金的投入也不同??衫玫刃甓荣M(fèi)用法、綜合評(píng)分法等對(duì)各個(gè)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案的經(jīng)濟(jì)性開展比選,對(duì)計(jì)算出的等效年度費(fèi)用或評(píng)分按從高到低的順序排列,作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施抉擇的重要依據(jù)。

        2.2.1 等效年度費(fèi)用法

        等效年度費(fèi)用法考慮資金的時(shí)間價(jià)值,計(jì)算所需指標(biāo)少、計(jì)算方法簡單、計(jì)算結(jié)果可對(duì)比性強(qiáng)。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施等效年度費(fèi)用EAC的計(jì)算如式(1)所示:

        式(1)中:C為單位費(fèi)用(元/m2);ic為資金折現(xiàn)率(%);n為預(yù)期使用壽命(年)。

        等效年度費(fèi)用法用于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施決策的具體步驟如下:第一,調(diào)查需要預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的農(nóng)村公路,記錄瀝青路面上各種病害的類型、尺寸及可能的發(fā)展趨勢(shì);第二,分析調(diào)查結(jié)果,從技術(shù)角度提出多個(gè)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案;第三,通過市場(chǎng)詢價(jià)方式,查詢農(nóng)村公路所在地的人、料、機(jī)等費(fèi)用,對(duì)不同預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行組價(jià),得到其單位費(fèi)用;第四,將預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施典型壽命、資金折現(xiàn)率等代入公式中計(jì)算出EAC值;第五,比較不同預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的EAC值,最小值所對(duì)應(yīng)的養(yǎng)護(hù)方案為最佳方案[5]。

        2.2.2 綜合評(píng)分法

        影響農(nóng)村公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的因素較多,涉及的評(píng)價(jià)指標(biāo)也多。利用綜合評(píng)分法評(píng)價(jià)瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施前,需要先建立評(píng)價(jià)指標(biāo)集(如投入資金、壽命、與病害適應(yīng)度、施工難易、對(duì)交通的影響等),然后邀請(qǐng)多個(gè)路面養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域?qū)<掖_定每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重和評(píng)分,并加權(quán)求和計(jì)算出農(nóng)村公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的綜合評(píng)分。綜合評(píng)分S的計(jì)算如式(2)所示:

        式(2)中:Si為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分(百分制);wi為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)所占的權(quán)重。

        綜合評(píng)分S越高,表明該預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施對(duì)瀝青路面的使用性能和服務(wù)水平的提升幅度最大,經(jīng)濟(jì)效益最好。

        3 農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的具體應(yīng)用

        3.1 工程概況

        某農(nóng)村公路全長16.5km,起訖樁號(hào)為K0+000—K16+500,建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為四級(jí)公路,雙向兩車道,設(shè)計(jì)荷載為公路Ⅱ級(jí),設(shè)計(jì)速度為30km/h。路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬7.5m(土路肩0.5m+行車道2×3.25m+土路肩0.5m),路拱及路肩橫坡均取2%。路面為瀝青路面,厚20cm。由于項(xiàng)目所處區(qū)域年降雨量較充足,近年來交通量快速增長,瀝青路面局部路段產(chǎn)生了橫縱向裂縫、龜裂等病害,影響了行車安全。為恢復(fù)瀝青路面的使用性能,擬采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。

        3.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)決策

        根據(jù)路況歷年數(shù)據(jù),計(jì)算該農(nóng)村公路在運(yùn)營第1年、第2 年、第3年的PQI指數(shù),分別為98.6、94.3、85.8。隨后使用軟件Origin 用多項(xiàng)式函數(shù)對(duì)該農(nóng)村公路的運(yùn)營時(shí)間和PQI 值的關(guān)系進(jìn)行擬合,得到瀝青路面使用性能衰減模型(見圖2),以此評(píng)價(jià)瀝青路面的使用性能,明確預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

        圖2 農(nóng)村公路瀝青路面使用性能衰減模型

        由圖2 擬合結(jié)果可知:隨著農(nóng)村公路運(yùn)營時(shí)間的增加,瀝青路面PQI 值逐漸減小,且兩者之間的關(guān)系基本符合凸型曲線衰減模型規(guī)律。經(jīng)計(jì)算,當(dāng)運(yùn)營時(shí)間=4時(shí),PQI 值為79.6,因此建議在該農(nóng)村公路瀝青路面運(yùn)營第4 年時(shí)實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

        3.3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施決策

        根據(jù)瀝青路面病害調(diào)查結(jié)果,擬采用霧封層技術(shù)、碎石封層技術(shù)、稀漿封層技術(shù),對(duì)瀝青路面開展預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。同時(shí),基于綜合評(píng)分法,邀請(qǐng)路面養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域的多名專家,確定各個(gè)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重,評(píng)分結(jié)果如表2 所示。

        表2 瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施綜合評(píng)分

        由表2 可知,上述預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的綜合評(píng)分為稀漿封層技術(shù)>碎石封層技術(shù)>霧封層技術(shù)。因此,該農(nóng)村公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施采用稀漿封層技術(shù)。

        3.4 稀漿封層技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

        3.4.1 施工機(jī)械

        稀漿封層機(jī)是稀漿封層施工的關(guān)鍵設(shè)備,其結(jié)構(gòu)組成包括:底盤系統(tǒng),供稀漿封層機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行;發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng),為稀漿封層機(jī)提供動(dòng)力儲(chǔ)備、傳送動(dòng)力;乳化瀝青系統(tǒng)、骨料倉系統(tǒng)、水系統(tǒng)等,用來調(diào)整稀漿封層配合比;攤鋪箱,存儲(chǔ)、攤鋪混合料[6]。除稀漿封層機(jī)外,其他所需機(jī)械如表3 所示。

        表3 稀漿封層技術(shù)所需機(jī)械設(shè)備

        3.4.2 混合料配合比

        第一,修建長度不小于200m 的試驗(yàn)段,并根據(jù)試驗(yàn)段攤鋪情況確定混合料配合比。第二,設(shè)計(jì)稀漿封層施工混合料配合比時(shí),油石比、礦料級(jí)配等與設(shè)計(jì)值的偏差需控制在-0.2%~+0.2%,否則需重新設(shè)計(jì)稀漿封層混合料的配合比。

        3.4.3 施工流程

        進(jìn)行稀漿封層攤鋪前,需要對(duì)準(zhǔn)走向控制線,調(diào)整攤鋪箱拱度及厚度,確保填料、礦料、水拌和均勻,稀漿稠度適中;稀漿封層攤鋪過程中攤鋪機(jī)應(yīng)保持1.5~3km/h 的速度勻速前進(jìn),中間不得隨意變換攤鋪速度、不得掉頭攤鋪;稀漿封層攤鋪結(jié)束后,應(yīng)及時(shí)人工找平,重點(diǎn)關(guān)注過薄、過厚、縱向接縫等位置。

        4 結(jié)論

        通過分析農(nóng)村公路瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)特點(diǎn)、養(yǎng)護(hù)時(shí)間和養(yǎng)護(hù)措施決策方法,主要得出以下結(jié)論:其一,農(nóng)村公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施包括霧封層技術(shù)、碎石封層技術(shù)、稀漿封層技術(shù)等;其二,瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜太早或太晚,可結(jié)合瀝青路面技術(shù)狀況和使用性能衰減規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè);其三,在確定瀝青預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施方面,可采用等效年度費(fèi)用法、綜合評(píng)分法等進(jìn)行綜合比選;其四,稀漿封層技術(shù)應(yīng)用在公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中,需選擇合適的機(jī)械設(shè)備、合理設(shè)計(jì)混合料的配合比,并控制好攤鋪速度。

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