陳思艷

摘? 要：為直觀掌握公路瀝青路面的性能變化情況，使高速公路的養(yǎng)護施工方案具備明確的參考信息，對瀝青路面的技術(shù)狀況做出合理科學的預測，該文針對常見的高速公路瀝青路面病害特征進行總結(jié)，同時以昭通市農(nóng)村公路養(yǎng)護工程項目為例采用馬爾可夫模型進行預測和分析。最終得出，基于灰色馬爾可夫模型對昭通市農(nóng)村公路路面技術(shù)狀況的預測指標與公路實際運行狀態(tài)相符合，經(jīng)過相應養(yǎng)護過后，路面性能指標得到顯著優(yōu)化。因此，通過對高速公路路面性能預測模型進行構(gòu)建，能夠較為直觀地針對瀝青路面性能指標做出評價、分析與預測，同時結(jié)合實際給出相應的養(yǎng)護方案建議，對提升高速公路運行安全性能，延長高速公路運行壽命具有關鍵性意義，值得推廣和運用。

關鍵詞：高速公路；瀝青路面；養(yǎng)護技術(shù)；預測方法；施工工藝

中圖分類號：U418.6? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）06-0132-04

Abstract： In order to intuitively grasp the performance changes of highway asphalt pavement， make the expressway maintenance and construction plan have clear reference information， and make a reasonable and scientific prediction of the technical status of asphalt pavement， this paper summarizes the common disease characteristics of expressway asphalt pavement， and uses Markov model to predict and analyze the rural highway maintenance project in Zhaotong City. Finally， it is concluded that the prediction index of the technical status of the rural highway pavement in Zhaotong based on the Markov model is consistent with the actual operation state of the highway. After the corresponding maintenance， the pavement performance index has been significantly optimized. Therefore， through the construction of expressway pavement performance prediction model， the performance index of asphalt pavement can be evaluated， analyzed and predicted intuitively， and the corresponding maintenance scheme suggestions are given in combination with practice. It is of key significance to improve the safety performance of expressway operation and prolong the service life of expressway， which is worth popularizing and applying.

Keywords： highway; asphalt pavement; maintenance technology; prediction method; construction technology

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，我國高速公路的建設里程與規(guī)模不斷擴大，據(jù)交通運輸部相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2022年年末，我國高速公路總里程數(shù)達17.7萬公里，而在此背景下，也給高速公路路面養(yǎng)護工作的開展帶來了一定的壓力和挑戰(zhàn)。相關管理部門與技術(shù)團隊應當結(jié)合實際采取針對性措施對瀝青路面當前技術(shù)狀況進行預測與分析，并因地制宜構(gòu)建相應的養(yǎng)護優(yōu)化方案，使公路路面的安全性與耐用性得到強化與提升。

1? 常見的高速公路瀝青路面破壞模式

1.1? 裂縫類破壞

裂縫類破壞是高速公路運行與養(yǎng)護過程當中最為常見的一種破壞類型，主要由路基不均勻沉降、氣候變化、路面老化及施工工藝等相關因素引起，高速公路路面裂縫不僅會對路容美觀產(chǎn)生嚴重影響，同時還會給公路行車安全以及行車舒適度造成一定的威脅。常見的路面裂縫包括橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)狀龜裂及不規(guī)則裂縫等幾種不同形態(tài)，其影響范圍各不相同，養(yǎng)護要求也存在差別。

1.2? 松散類破壞

現(xiàn)階段在高速公路路面的施工建設過程當中，以瀝青混合料為代表的施工材料得到了廣泛運用，與此同時，由于一些公路項目在施工建設過程當中未針對集料配比方案進行明確優(yōu)化，受施工時溫度過低或排水設計欠缺等影響，導致公路表層瀝青混合料出現(xiàn)流失現(xiàn)象，進而給路面造成松散狀的破壞，按照破壞范圍以及破壞深度一般可將其分為輕度破壞與重度破壞2個主要等級。

1.3? 變形類破壞

變形類破壞指的是在外力因素與路面施工工藝雙重作用下導致的路面變形現(xiàn)象，一般包括車轍、沉陷、擁包、搓板和波浪等幾種形態(tài)。

車轍主要由重型車輛運行過程中輪胎向路面施加的荷載作用影響形成，一些高速公路項目建設過程當中，其基層結(jié)構(gòu)內(nèi)部強度存在一定欠缺，路面面層壓實度較差，同樣也成為了路面車轍形成的關鍵性影響要素[1]。通過對高速公路瀝青路面車轍的深度與形態(tài)進行綜合分析，能夠較為直觀地反映出當前高速公路路面的運行狀況及其壽命情況，從而為路面養(yǎng)護方案的規(guī)劃與設計提供參考。

一些公路項目在建設施工過程當中，對于基層處理的關注與重視程度不足，導致在該環(huán)節(jié)當中的土質(zhì)選用不合理，部分施工團隊對路基壓實不夠充分，其內(nèi)部填料強度與承載能力較差，受積水現(xiàn)象影響較為顯著，可能會引發(fā)公路路面的豎向變形，導致沉陷情況的發(fā)生。

在高速公路的運行過程當中，車輛往往需要按照規(guī)劃要求向某一特定方向行駛，而一些公路項目在進行路面建設的同時，對面層部位瀝青混合料的配比掌控不夠嚴格，在面層結(jié)構(gòu)規(guī)劃設計過程中未能針對其強度與承載能力進行驗證，導致路面結(jié)構(gòu)對車輛行駛過程的適應性較差，進而在公路路面部位出現(xiàn)順應車輛行駛方向的局部隆起，形成瀝青路面擁包。

搓板與波浪同樣也是高速公路瀝青路面在運行過程當中產(chǎn)生的不同形態(tài)的變形狀態(tài)，其主要與路面瀝青混合料含油量、公路車輛載荷情況以及公路運行環(huán)境溫度等要素相關，一些公路項目在運行管理的過程當中，對于周邊環(huán)境的監(jiān)測存在滯后，對路面管理和協(xié)調(diào)存在欠缺，導致路面變形現(xiàn)象愈演愈烈，給行車安全以及路面養(yǎng)護工作的開展造成了嚴重損害。

1.4? 其他類破壞

除了裂縫、松散、變形等高速公路路面病害之外，路面泛油、瀝青外溢等同樣也是高速公路管護建設過程當中常見的病害形式，一些公路項目在進行排水設計與路面建設的過程當中，忽視了路面與基層之間的空間設計，在車輛長時間載荷作用以及積水作用下，導致面層內(nèi)部的瀝青發(fā)生膨脹，面層下方材料不斷向上遷移，使公路路面出現(xiàn)泛油與瀝青外溢等病害，對公路的使用和運行壽命也產(chǎn)生了嚴重影響。

2? 高速公路養(yǎng)護施工中瀝青路面技術(shù)狀況的影響因素及預測模型

2.1? 影響因素

第一是路面特征產(chǎn)生的影響。各地區(qū)地質(zhì)環(huán)境狀況、公路建設需求以及施工規(guī)劃目標等要素存在一定的差異，因此在建設方案當中的路面特征表現(xiàn)同樣也各具特色，只有明確目標項目公路路面的基本特征，才能為路面技術(shù)狀況的預測模型構(gòu)建提供相應的參考[2]。

第二是交通運輸量與路面荷載情況所產(chǎn)生的影響。作為現(xiàn)代化交通基礎設施當中的重要組成部分，高速公路所需要擔負的運輸任務極為艱巨，重點線路年均交通量不斷提升，車輛荷載不斷增加，使得公路瀝青路面容易產(chǎn)生裂縫、松散、變形等病害，對公路運行性能及其使用壽命產(chǎn)生了一系列負面影響。

第三是氣候環(huán)境所產(chǎn)生的影響。受到瀝青混合料物化特性的影響，導致其對于氣候以及溫度的變化情況較為敏感，公路路面承載力發(fā)生相應變化。因此在針對高速公路瀝青路面技術(shù)狀況進行分析和預測的過程當中，也應當充分考慮到公路周邊的環(huán)境要素，提升公路路面養(yǎng)護方案的可行性與針對性。

第四是公路運行時間產(chǎn)生的影響。高速公路建設過程當中所應用到的相關材料包括水泥、瀝青、鋼筋和砂石等，這些材料在長時間的使用過程當中，其物化性能可能會發(fā)生一定的變化，對路面載荷的承載能力不斷下降，路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損、變形等病害現(xiàn)象的概率不斷提升。相關管理部門以及技術(shù)團隊在針對高速公路瀝青路面技術(shù)狀況進行預測的同時，還應考慮到公路在當?shù)丨h(huán)境當中的運行時間，從而保障路面狀況預測分析結(jié)果的準確性與有效性。

第五是施工工藝以及施工過程所造成的影響。一些公路施工項目現(xiàn)場管理較為嚴格，工藝流程梳理較為嚴謹與明確，使高速公路瀝青路面發(fā)生變形、破損等病害的概率得到有效控制，而其他一些高速公路的現(xiàn)場施工管理則存在一定不足，管理部門與技術(shù)團隊對施工技術(shù)以及現(xiàn)場工藝流程要求的關注存在一定欠缺，導致公路項目瀝青路面出現(xiàn)各類病害。

2.2? 預測模型

現(xiàn)階段道路養(yǎng)護施工統(tǒng)計預測工作開展過程中常用的預測模型主要包括確定型預測模型、概率型模型、神經(jīng)網(wǎng)絡模型和灰色預測模型等幾種，其中灰色馬爾可夫模型的項目適應能力較強，計算過程較為便捷，具有廣泛的應用前景[3]。

在基于灰色馬爾可夫模型對高速公路瀝青路面技術(shù)狀況進行預測、分析與研究的過程中，首先需要建立模型。其模型原始序列為

在此基礎上進行數(shù)據(jù)累加過后得到新序列

序列變化式為

式中：a為模型發(fā)展灰數(shù)；b為內(nèi)生控制灰數(shù)；t=0，1，2，…，n-1。運用最小二乘法進行帶入計算過后，能夠得到最終模型

模型構(gòu)建完成后，可采用殘差法、關聯(lián)度法及后驗差法等方式針對模型預測精度以及預測有效性進行驗證與分析。

為對高速公路瀝青路面在一定時期內(nèi)的技術(shù)狀況進行更加細致深入的預測，使高速公路路面養(yǎng)護施工得到針對性的參考依據(jù)。本文以昭通市公路某段瀝青路面技術(shù)狀況為例進行分析和預測。其在2012—2015年的路面技術(shù)指標（PCI）分別為97.68、88.42、85.01、82.46，將其帶入預測模型過后，得到2016—2017年路面技術(shù)指標（PCI）分別為83.08、80.99，通過與實際數(shù)據(jù)之間的比對能夠發(fā)現(xiàn)，二者之間的誤差在統(tǒng)計學范圍內(nèi)，因此上述模型在高速公路瀝青路面技術(shù)狀況的預測與分析過程當中具備相應的參考與應用價值。

3? 基于高速公路的瀝青路面養(yǎng)護措施

3.1? 微表處治

微表處治技術(shù)是一種針對高速公路瀝青路面局部病害進行改善和處置的重要技術(shù)手段，具有施工速度快、封層效果好等特點，在當前高速公路建設與養(yǎng)護工作當中發(fā)揮著重要作用。

首先，在對高速公路瀝青路面局部病害進行微表處治之前，相關管理部門以及技術(shù)團隊應當做好施工養(yǎng)護的準備工作，從物質(zhì)層面確保路面病害微表處治工作的開展水平以及開展效果。一般來說，公路路面微表處治中需要應用到的設備包括攤鋪機或稀漿封層機等，養(yǎng)護施工材料主要包括改性瀝青、水泥填料、貼縫帶、灌封膠及外加劑等，通過上述設備與材料的準備工作，能夠為接下來的施工養(yǎng)護工序奠定較為堅實的基礎，促進養(yǎng)護效果的不斷提升。另外，養(yǎng)護與施工團隊還應當做好施工現(xiàn)場的準備工作，針對路面當中的泥土、雜物等進行全面清理，同時按照微表處治要求在路面部位施劃導線，為處治工作的開展提供參考。

其次，開啟攤鋪設備，針對處治之前所準備的混合料進行全面攤鋪。攤鋪過程當中，施工人員以及技術(shù)團隊應當結(jié)合現(xiàn)場施工要求著力控制攤鋪設備的行進速度以及混合料的攤鋪效率，使攤鋪料厚度更加均勻，避免出現(xiàn)厚度不均等情況，為實現(xiàn)對瀝青路面的進一步保護提供支持。

最后，需針對攤鋪缺陷進行人工處理并進行養(yǎng)生工作。在攤鋪過程當中，受到路面環(huán)境因素以及混合料性能等因素的影響，可能會產(chǎn)生一定的缺陷。因此技術(shù)人員在混合料攤鋪工作基本完成后，需要結(jié)合設計方案以及養(yǎng)護目標針對面層攤鋪施工情況以及路面技術(shù)狀況進行檢驗，針對存在缺陷的部位進行及時處理，避免其對后續(xù)施工和運行產(chǎn)生影響，確保公路交通的順暢運行[4]。

3.2? 碎石封層

在高速公路瀝青路面的建設、運行與養(yǎng)護工作中，外部積水可能會對路面技術(shù)狀態(tài)產(chǎn)生一系列影響，進而引發(fā)滲水、瀝青外溢或松散病害，因此如何做好路面封層工作、實現(xiàn)層間黏結(jié)目標、延長罩面使用運行壽命成為了技術(shù)團隊以及道路管理部門需要解決的另一項關鍵性問題。相關技術(shù)團隊應當明確碎石封層技術(shù)的適用范圍、施工流程以及相關注意事項，從而使高速公路瀝青路面的預防養(yǎng)護工作開展效果得到進一步保障。按照國家有關要求和規(guī)定，碎石封層技術(shù)適用于PCI指數(shù)大于82的二級公路或PCI指數(shù)大于80的三、四級公路養(yǎng)護施工當中，對控制公路路基基層間滑動現(xiàn)象，減少路面滲水情況的發(fā)生具有重要作用。

在依托碎石封層技術(shù)針對高速公路瀝青路面進行養(yǎng)護施工的同時，相關管理部門以及技術(shù)團隊應當嚴格落實JTG 5412—2019《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》以及JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》等相關要求，在施工過程當中對膠結(jié)料性能指標進行優(yōu)化，明確膠結(jié)料配比，同時針對碎石封層當中所使用的石料進行合理選擇，保障碎石撒布的均勻性，在布撒完成后，需采用碾壓設備進行碾壓處理，使其更符合路面封層養(yǎng)護要求。

3.3? 灌縫封縫

受到氣候溫度變化、路面老化以及荷載影響，導致高速公路路面出現(xiàn)各種形態(tài)的裂縫，一旦發(fā)生降水，地表水可能會沿著路面裂縫進入到公路面層內(nèi)部，導致公路各層之間黏結(jié)性不斷下降，路面出現(xiàn)變形病害的可能性不斷提升，因此當公路路面出現(xiàn)開裂現(xiàn)象時，技術(shù)團隊與管理部門應當積極采取措施進行灌縫與封縫作業(yè)，減少降水浸入公路面層的可能性，使路面病害得到有效控制[5]。通常技術(shù)團隊以及管理部門可采用改性瀝青或灌縫膠等作為封縫作業(yè)的主要材料，相關技術(shù)團隊在針對高速公路路面進行灌縫封縫作業(yè)之前，應當明確公路周邊環(huán)境特性、路面開裂規(guī)模及開裂特點等相關要素，并立足實際對公路路面灌縫封縫作業(yè)方案進行合理規(guī)劃與設計，提升路面開裂修復技術(shù)的應用效果，將地表水有效隔絕在面層以外，避免出現(xiàn)額外的路面病害風險。

3.4? 超薄磨耗層技術(shù)

作為一種較為新穎的公路路面病害養(yǎng)護技術(shù)，超薄磨耗層技術(shù)最早于20世紀90年代被提出，相較于傳統(tǒng)的碎石攤鋪或瀝青攤鋪技術(shù)，采用改性瀝青、混合料經(jīng)由攤鋪碾壓形成的路面超薄磨耗層具有耐磨效果好、成本低廉、適應路面排水要求等優(yōu)勢，同時還能針對路面老化等引發(fā)的公路病害進行有效處置。超薄磨耗層技術(shù)主要適用于公路病害的初級階段，應用磨耗層技術(shù)，能夠使高速公路路面性能得到穩(wěn)步強化和提升，公路路面的運行壽命得到進一步延長。

3.5? 薄熱拌瀝青混凝土罩面

罩面養(yǎng)護技術(shù)的運用能夠強化高速公路瀝青路面的整體平整度，減少因車輛荷載或路面材料老化引發(fā)的面層滑動問題。該技術(shù)按照罩面施工材料的配比方案可主要分為密級配型、開級配型、間斷級配型等幾種不同形態(tài)，主要應用于公路局部病害的處置和養(yǎng)護工作當中[6]。

3.6? 霧狀封層

對于老化程度較為嚴重，路面病害較為明顯的高速公路路段，管理部門與技術(shù)人員可采用霧狀封層技術(shù)進行處置。霧狀封層技術(shù)指將改性瀝青或保護劑進行稀釋，并以霧狀形態(tài)噴灑至公路路面部位，實現(xiàn)對路面的有效防護，減少路面病害發(fā)生概率的一種路面養(yǎng)護技術(shù)手段，在預防性路面養(yǎng)護領域同樣發(fā)揮著關鍵性作用。相關技術(shù)團隊應當針對不同養(yǎng)護技術(shù)形態(tài)的適用范圍以及應用特性進行全面梳理，進而選取合適的養(yǎng)護策略與路徑。

4? 結(jié)束語

綜上所述，在高速公路的運行過程當中，受到環(huán)境因素、荷載因素、施工因素的影響，導致公路瀝青路面產(chǎn)生以開裂、變形等為代表的各類病害，影響路面行車安全。有關部門應當針對性構(gòu)建瀝青路面技術(shù)狀況預測模型，并給出明確的路面預防性養(yǎng)護方案，使路面病害得到控制，提升公路網(wǎng)絡運行效率。

參考文獻：

[1] 耿成榮.公路路面病害成因及養(yǎng)護方案分析[J].交通世界（中旬刊），2022（12）：46-48.

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[3] 楊海燕，王毅.公路瀝青混凝土路面的施工技術(shù)應用及控制要點[J].新型工業(yè)化，2022，12（8）：146-149.

[4] 任興榮.微表處技術(shù)在高速公路瀝青路面養(yǎng)護中的應用[J].工程建設與設計，2022（7）：116-118.

[5] 王祚成.高速公路路面病害成因及養(yǎng)護施工技術(shù)[J].智能建筑與工程機械，2022，4（5）：34-36.

[6] 呂啟.公路瀝青路面預防性養(yǎng)護技術(shù)研究[J].磚瓦世界，2021（12）：54，57.