摘要 路面工程的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是指在路面未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞時(shí)，通過運(yùn)用各種技術(shù)手段，提升路面系統(tǒng)功能，預(yù)防路面出現(xiàn)破壞的技術(shù)方案。針對瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，文章闡述了養(yǎng)護(hù)決策方法和具體養(yǎng)護(hù)措施，分析了常用瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)分類及技術(shù)設(shè)計(jì)，并以某省道養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目為研究案例，經(jīng)方案比選并綜合考慮山區(qū)實(shí)際情況，提出了相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，旨在為這類工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞 省道瀝青路面；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施

中圖分類號 U418.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）07-0109-03

0 引言

開展公路路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，目的是使路面保持高效運(yùn)營，在整個(gè)運(yùn)營期限內(nèi)獲得最高收益，這就要求選定合適時(shí)間，通過運(yùn)用具體的技術(shù)措施，增強(qiáng)路面功能，前提是不加大路面結(jié)構(gòu)荷載。在公路路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度符合運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)的情況下，通過采取成本效益比最佳的方式，實(shí)行路面的周期性預(yù)防養(yǎng)護(hù)，解決道路表面功能下降的問題，確保其服務(wù)功能完備。實(shí)行公路路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，核心要求在于制定科學(xué)規(guī)范的養(yǎng)護(hù)措施，按計(jì)劃推進(jìn)各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)最佳成本效益。

1 瀝青路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)決策方法

實(shí)施瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，通常采用如下四種決策方法：

（1）決策樹。針對公路路面實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，公路等級、功能及質(zhì)量問題等因素會影響?zhàn)B護(hù)決策方法，通過樹狀圖將上述因素羅列出，并進(jìn)行持續(xù)發(fā)散，不斷細(xì)化各影響因素內(nèi)容，在各個(gè)分支端部列出最佳養(yǎng)護(hù)方案，這就是決策樹方法。此方法的優(yōu)勢在于能對影響?zhàn)B護(hù)決策的各項(xiàng)因素有全面了解，經(jīng)專業(yè)人員審查，并將各地特殊因素綜合考慮在內(nèi)，使技術(shù)人員主觀能動性得到充分發(fā)揮，不足之處在于各決策分支的標(biāo)準(zhǔn)過于絕對[1]。

（2）排序法。該決策方法的流程分為四步：①明確實(shí)施養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)間；②基于項(xiàng)目投資及病害問題的分析，為各項(xiàng)指標(biāo)排序；③匯總各項(xiàng)目投資及病害問題等信息；④通過分析數(shù)據(jù)信息，為項(xiàng)目決策排序。此方法需結(jié)合相關(guān)功能及經(jīng)濟(jì)因素使用，只在項(xiàng)目級中使用，不能充分考慮項(xiàng)目收益及運(yùn)營期限等，該方法并不能廣泛推廣，僅能應(yīng)用于部分區(qū)域。

（3）優(yōu)化決策法。實(shí)施路面養(yǎng)護(hù)時(shí)，綜合考慮具體環(huán)境的影響，在投資最小的情況下，獲得最多功能和最大收益，這就是優(yōu)化決策法。它貫穿于項(xiàng)目的整個(gè)生命周期，在路面管理中可廣泛應(yīng)用。該方法具有兩種形式，分別為靜態(tài)優(yōu)化法和動態(tài)優(yōu)化法。采用前者是在路面養(yǎng)護(hù)工作結(jié)束后，根據(jù)路面性能的變化，為各養(yǎng)護(hù)方案排序，全面比較各個(gè)方案的投資及收益情況，最終選定最優(yōu)方案。后者是依照最優(yōu)子策略決定最優(yōu)策略這一原則，將各項(xiàng)問題細(xì)分為子問題，復(fù)雜問題簡單化處理，尋求處理子問題的最佳策略，并用于解決最初的問題。

（4）人工智能法。該方法綜合了互聯(lián)網(wǎng)及算法，主要有模型法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和遺傳算法等。

2 公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施

2.1 選擇養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)

選擇恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，對提升預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的效益費(fèi)用比至關(guān)重要。如果時(shí)機(jī)過早，道路運(yùn)營狀況良好，路面并未出現(xiàn)明顯病害，此時(shí)實(shí)施路面養(yǎng)護(hù)，資源產(chǎn)生的實(shí)際效益較低；如果時(shí)機(jī)過晚，此時(shí)路面病害問題嚴(yán)重，需要實(shí)施全面養(yǎng)護(hù)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)預(yù)期效果無從實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重影響道路使用年限。

路況觸發(fā)法和時(shí)間觸發(fā)法是確定養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的兩種常用方法，確定公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)時(shí)，一個(gè)重要前提是全面路面損壞狀況，掌握有效信息，將各方面因素綜合考慮在內(nèi)，例如養(yǎng)護(hù)資金量、公路級別、道路通行量、自然環(huán)境等，明確路面出現(xiàn)損壞的臨界狀態(tài)，采取針對性的養(yǎng)護(hù)措施[2]。

2.2 舊路病害分析

當(dāng)前，道路通行車輛數(shù)量越來越多，并且有許多車輛屬于超載行駛，路面長期承受巨大荷載，且受自然環(huán)境影響，路面結(jié)構(gòu)持續(xù)出現(xiàn)塑性變形以及彎拉應(yīng)變等問題。各類問題在長期積累后，導(dǎo)致公路出現(xiàn)各種病害問題，例如龜裂、裂縫、坑槽、沉陷等。制定合理有效的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，必須對公路路面進(jìn)行全面檢測，實(shí)施路面病害問題分析，做出科學(xué)準(zhǔn)確的評價(jià)[3]。

2.3 對策選擇

針對公路路面實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，選擇養(yǎng)護(hù)對策時(shí)需綜合考慮公路技術(shù)等級、行車荷載量以及路面功能等，采用有效的養(yǎng)護(hù)技術(shù)。若具有多項(xiàng)養(yǎng)護(hù)技術(shù)，對比分析各技術(shù)的效益費(fèi)用，最終選擇最佳技術(shù)方案[4]。

3 常用瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)分類及技術(shù)設(shè)計(jì)

3.1 養(yǎng)護(hù)技術(shù)分類

封層類：該類技術(shù)主要有霧封層、微表處、碎石封層、復(fù)合封層等；

罩面類：該類技術(shù)主要有薄層罩面、超薄罩面、銑刨罩面；

就地?zé)嵩偕悾涸擃惣夹g(shù)主要是通過復(fù)拌再生、加鋪再生等實(shí)行公路養(yǎng)護(hù)。

3.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案，主要包含三方面內(nèi)容，分別為舊路調(diào)查與檢測評價(jià)、技術(shù)設(shè)計(jì)以及材料組成設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容如下：

（1）舊路調(diào)查與檢測評價(jià)：針對舊路開展全面的調(diào)查與評價(jià)，主要是收集施工建設(shè)資料及竣工驗(yàn)收材料、路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)資料，并檢測路面狀況，收集各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料等。

（2）技術(shù)設(shè)計(jì)：開展技術(shù)設(shè)計(jì)工作，其具體流程為：①綜合考慮公路技術(shù)等級、路面病害問題種類、車輛通行量以及公路荷載等級等因素，選定最佳養(yǎng)護(hù)方案；②結(jié)合路面養(yǎng)護(hù)后增加的使用年限及投入費(fèi)用，對比分析費(fèi)用效益；③通過具體分析施工難度、養(yǎng)護(hù)水平及施工影響，選定最佳養(yǎng)護(hù)方案。

（3）材料組成設(shè)計(jì)：實(shí)施材料組成設(shè)計(jì)，需綜合考慮料場布局、材料性能，并運(yùn)用具體施工經(jīng)驗(yàn)，選用性價(jià)比最高的材料。此外，還需具體分析工程狀況、養(yǎng)護(hù)方案內(nèi)容等，確保材料質(zhì)量符合施工要求[5]。

4 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和功能性修復(fù)工程應(yīng)用

4.1 項(xiàng)目概況

某瀝青路面項(xiàng)目屬于二級公路，正處于運(yùn)營期內(nèi)，路基寬度為12 m，設(shè)計(jì)車速為60 km/h。為提升路面性能，2018年對其實(shí)施了首次大修養(yǎng)護(hù)，在其原有路面基礎(chǔ)上加鋪兩層混凝土面層及兩層碎石基層。第一層混凝土面層厚度為4 cm，所用混凝土型號為AC-13。第二層混凝土面層厚度為6 cm，其型號為AC-20。第一層碎石基層厚度為16 cm，水泥摻配比為5%。第二層碎石基層厚度為18 cm，水泥摻配比為3%。之后，該路面未實(shí)施其他較大規(guī)模的養(yǎng)護(hù)修復(fù)。該路段沿線主要為山區(qū)地形，受地形因素限制，其平縱面線形的各項(xiàng)指標(biāo)比較低，因其交通地位重要，道路行車量大，且多為大型運(yùn)輸車輛，路面承受巨大荷載，由于瀝青混合料抗剪強(qiáng)度較低，路面出現(xiàn)多條裂縫，有些病害嚴(yán)重的路段還出現(xiàn)坑槽，急需開展病害調(diào)查及分析，并進(jìn)行修復(fù)。

4.2 舊路病害調(diào)查及檢測分析

4.2.1 路況調(diào)查與評價(jià)

實(shí)施舊路路面改造設(shè)計(jì)，需做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，因此于2022年4月開展了路面運(yùn)行狀況的調(diào)查分析工作。在調(diào)查過程中，工作人員徒步行走，并利用數(shù)碼攝像設(shè)備收集影像資料，確定路面破損病害類型、病害數(shù)量及位置，分析病害程度，各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息全部填寫記錄于路面病害調(diào)查表[6]。

通過調(diào)查舊路路面狀況信息可知，該路面路況指數(shù)最小為84.2，最大為98.1，依照等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，該路段技術(shù)狀況良好。根據(jù)路面養(yǎng)護(hù)規(guī)范文件要求，針對全部路段采取罩面方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，提升路面技術(shù)登記，增強(qiáng)路面使用性能，避免出現(xiàn)各種病害，增加公路使用年限，減少修復(fù)養(yǎng)護(hù)次數(shù)，獲得更高的養(yǎng)護(hù)收益[7]。

4.2.2 路面主要病害類型

通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，該公路路面出現(xiàn)了各種病害，例如車轍、裂縫、坑槽等。該公路地處山區(qū)，地形條件較為復(fù)雜，路線彎曲且陡坡多，受限于地形因素，各項(xiàng)線形指標(biāo)不高，有些路段的縱坡大，有24%的路段的縱坡超過6%，由此表明該路段的主要病害類型為車轍[8]。

4.2.3 路面損壞原因分析

通過調(diào)查分析可知，路面出現(xiàn)損壞的主要原因如下：

（1）路面設(shè)計(jì)未嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，當(dāng)設(shè)計(jì)年限期滿后，其強(qiáng)度已不足承受較大荷載。2018年已開展過此路段路面大修保養(yǎng)，在舊路面上鋪設(shè)了兩層混凝土面層，現(xiàn)在已到再次修復(fù)保養(yǎng)的期限，長時(shí)間未修復(fù)保養(yǎng)路面，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)承載力不能滿足實(shí)際需求。

（2）道路車輛通行量大，通行車輛多為重載汽車。有關(guān)部門收集了該路段2020—2022年的交通量，得到的數(shù)據(jù)信息如表1所示。

通過分析上表可知，此路段通行車輛數(shù)量龐大，車輛占比較大的是各種重載貨車及大客車。由于路面長時(shí)間承受巨大荷載，荷載等級較高，導(dǎo)致路面受損嚴(yán)重。

4.3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案的確定

制定預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案，需要綜合考慮公路技術(shù)等級、路面病害類型、道路荷載量等因素，對比各個(gè)方案對提升道路使用年限的效果及養(yǎng)護(hù)成本，選定的方案應(yīng)是具有最佳費(fèi)用收益效果。此外，還需結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)可行性、自然環(huán)境、資金預(yù)算及環(huán)保等方面的因素，對備選養(yǎng)護(hù)方案實(shí)行全面評析，最終選定最佳方案。依照公路養(yǎng)護(hù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并結(jié)合實(shí)際路面養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)，該項(xiàng)目適合選擇薄層罩面及就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)方案[9]。

4.3.1 推薦方案

采用薄層罩面養(yǎng)護(hù)方案，將厚度為4 cm的瀝青面層銑刨掉，加鋪厚度為4 cm的細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土，并需配合使用GAC-13表面層。該項(xiàng)目路面原有瀝青厚度為10 cm，采用該養(yǎng)護(hù)方案，需要加鋪瀝青面層，由此導(dǎo)致路面瀝青面層厚度增大，受到重型車輛荷載的影響，路面極易出現(xiàn)車轍。在2018年進(jìn)行首次預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)，鋪設(shè)路面選用的是非改性瀝青。該項(xiàng)目采用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案，鋪設(shè)道路表面層所用的瀝青混凝土為細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土，其厚度設(shè)定為4 cm。通過實(shí)行該方案，減少了路面車轍，有效避免了路面開裂，路面更加耐磨，路用性能得到明顯提升，并且延長了道路使用年限。

該路段線形指標(biāo)存在較多劣勢，道路沿線兩側(cè)分別為山地和懸崖，為確保行車安全，設(shè)置由混凝土澆筑的防撞護(hù)欄，實(shí)施薄層罩面養(yǎng)護(hù)，會削減防撞欄高度，降低對行車的安全保護(hù)。為確保行車安全，若增加防撞欄高度，需要投入大量資金，采用該養(yǎng)護(hù)方案，須重新劃定標(biāo)線，安全標(biāo)識和防撞欄的改造屬于道路安全設(shè)施專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)的范疇。經(jīng)上述分析，該項(xiàng)目的最佳預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案，需將路面舊瀝青面層銑刨掉，加鋪改性瀝青混凝土表面層，對路面進(jìn)行薄層罩面養(yǎng)護(hù)[10]。

4.3.2 方案比較

比選方案使用就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)技術(shù)方案。該方案采用改性瀝青混凝土澆筑路面，其厚度為4 cm。過去實(shí)施路面養(yǎng)護(hù)，大部分采用銑刨重鋪和挖補(bǔ)技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)的劣勢比較明顯，瀝青石料等資源使用量較大，且對自然環(huán)境造成嚴(yán)重污染。國家倡導(dǎo)建設(shè)節(jié)約型社會，大力推動經(jīng)濟(jì)社會實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，在此發(fā)展理念驅(qū)使下，實(shí)施路面養(yǎng)護(hù)維修，必將更多地采用瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)，原有的瀝青材料可再次利用，不但節(jié)約了養(yǎng)護(hù)成本，提升了成本效益，而且有利于保護(hù)自然環(huán)境。

綜合對比推薦方案和比選方案，前者易于施工，技術(shù)比較成熟，有利于取得較好的養(yǎng)護(hù)效果。而采用后者方案，優(yōu)勢在于廢舊瀝青材料可再次利用，有利于降低養(yǎng)護(hù)成本，且不會影響到路面標(biāo)高，防止出現(xiàn)車轍等病害。不足之處在于施工過程存在明顯差異，需要高水平的施工人員，且對施工管理工作也有較高要求。該路段沿線地質(zhì)條件較為復(fù)雜，道路彎曲且地勢陡峭，嚴(yán)重影響作業(yè)設(shè)備施工，不利于提升新路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，路面養(yǎng)護(hù)效果不佳。

對比兩種養(yǎng)護(hù)方案，選定薄層罩面養(yǎng)護(hù)方案：將厚度為4 cm的舊瀝青面層銑刨掉，加鋪4 cm厚細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土，形成新的薄層罩面路面結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)論

綜上所述，實(shí)施路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，需要綜合分析公路交通量信息、路況檢測報(bào)告等資料，確定最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。同時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)際狀況，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用最佳預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，降低養(yǎng)護(hù)成本，提升成本效益，減少環(huán)境污染，取得最佳養(yǎng)護(hù)效果。

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