确定沥青路面预防性养护时机的方法_沥青路面预防性养护

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确定沥青路面预防性养护时机的方法

发布时间:2007-09-

21樊英华，孔繁盛山西省交通科学研究院

摘要：通过大运高速公路沥青路面的调查，在对数据进行分析的基础上，提出沥青路面预防性养护的时机的几种确定方法，可作为高速公路沥青路面进行预防性养护对策制定的参考。

关键词：沥青；路面；预防性养护；时机；确定

0、引言

山西省交通科学研究院于2001年承担山西省交通厅科技项目“高等级公路长期使用性能的研究”，作为该项目的一项重要分题，我们对预防性养护技术进行了大量调查研究。预防性养护是为了防止路面早期损坏和延迟路面损坏的进程而采取的措施，其目的是延缓路面的损坏，增加路面的使用寿命。为了防止路面轻微病害的进一步扩展，以减缓路面使用性能进一步恶化与延长路面使用寿命为目的的养护作业，通常用于没有发生损坏，或只有轻微病害与病害迹象的路面。

预防性养护概念是美国2O世纪90年代初提出的，其有别于传统的道路养护理念。主要有以下观点：a)不改进路面结构性能的情况下，使具有良好服务水平的道路保持更长时间；b)在恰当的时间、用恰当的方法，在合适的路段进行养护。预防性养护是一种社会效益和经济效益均很好的养护方法，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。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)，专门从事预防性养护时机以及相关技术的研究。另外，AASHTO、FPP和FHWA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,路面预防性养护的时机问题仍然没有得到满意解决。

截至2006年底我省高速公路通车里程达到了1752 km，其中，其中沥青路面约占总量的90%，所以沥青路面使用质量直接影响到我省交通的畅通和经济的发展。鉴于此，对我省大运高速公路进行了全面调查，以求研讨预防性养护有效时机。

1、调查过程简述

1.1 主要调查内容

本次针对预防性养护对策的调查工作主要进行了路面颜色、渗水系数、构造深度、路面轻微病害等几个内容:

（1）沥青路面颜色的变化（深浅）

调查沥青路面颜色的变化，分析路面颜色的深浅变化的原因（如沥青用量、矿料类型、行车磨耗、老化、沥青膜剥落、集料脱落等）。

（2）目测道路表面状况

沿路观察路况并结合询问管理人员，记录沥青剥离、集料脱落、表面微裂缝等轻微病害。

（3）构造深度检测

按照施工时路面标段划分，每标段选取典型路段在主车道轮迹带检测路表的构造深度。

（4）渗水系数检测

在构造深度相同位置进行渗水试验，以评价路面的密水性能，同时与构造深度进行相关分析。

1.2调查结果

通过路况调查及现场检测数据分析，得到以下调查结论：

a）路面表面颜色主要受碎石颜色影响，不能据此作为是否进行预防性养护的依据。

b）沥青膜剥离、集料的脱落（松散）阶段是预防性养护的有效时机。

c）现有渗水试验不能作为路面是否进行预防性养护评价的依据，目前沥青路面渗水仪根本不能反映行车尤

其是高速行车条件下的路面渗水情况，以及由此而产生的动水压力对路面的破坏情况，所以使用目前的渗水仪不能判别路面的抗渗性能，应使用从新选定适合条件的渗水实验装置。

d）构造深度可与目测结合制定预防性养护时机及措施。

2、AC类沥青路面路预防性养护时机确定

从目前来看，国内外对预防性养护时机，还没有十分有效的单一方法来界定，通过本次调查，结合国内外研究成果提出以下方法。

（1）运营时间确定预防性养护时机法

国外学者Hicks等人认为每个路段大致都有一个需要进行预防性养护的时间。虽然进行各种预防性养护的实际时间随交通水平和环境有所不同。但管理部门可据此确定所辖路段进行预防性养护的大致时间。本次检测路段通车时间在4-5年，大部分路段还处于良好状况，为减少病害的出现及恶化，应及早实施预防性养护措施，结合国外对预防性养护措施实施的时间，提出时机及对策如表1。

表1 不同预防性养护措施应用的时间

（2）目测调查结合构造深度检测确定预防性养护时机

通过对比大运高速公路调查，发现技术人员的目测判断对预防性养护时机的确定作用较大，表2为目测对路表特性分级依据。

表2AC类沥青混凝土路面路表特性分级表

调查过程中发现，构造深度与集料的脱落存在一定的相关性，考虑各路段级配变异及混合料的离析，分析时用路段平均值来进行评定。通过数据分析发现，构造深度大小与集料脱落程度有对应性，即同一段段落构造深度越大，对应的集料脱落越严重。集料脱落轻微路段平均值在0.6 mm左右；根据以往检测对AC类沥青路面，竣工时构造深度一般在0.4-0.60 mm之间，特大、特小值分析应该为沥青混合料离析所致，结合路段调查结果，发现构造深度0.7 mm左右为集料脱落程度的临界值。而当测点构造深度在0.8 mm以上，对应集料脱落严重，已经处于不利状况。综合考虑确定当构造深度处于0.7-0.8 mm时，为实施第一次预防性养护的临界时机。

调查中发现，当集料脱落继续加重，构造深度达到0.8 mm甚至更大时，路表将出现大量的微裂缝，并且微裂缝有连通、加剧的趋势，这时一些粗集料也开始脱落，使得集料之间的束缚减弱，部分集料已经凌空，在一次或几次大吨位轮胎作用下可能很快就脱落，进而形成坑洞及坑槽，也加大了雨水进入引起水损坏的机会。所以，综合考虑实施微表处和薄层罩面的临界构造深度为0.8-1.0mm和>1.0mm。

此外提出一个新指标，即轮迹带构造深度与两轮迹带中间构造深度比，简称构造深度比TDR。调查显示，行车道轮迹带受车轮的长期碾压、磨损,表面集料脱落明显较行车道中间带大，调查中TDR数据表明构造深度比均大于1。部分路况较好段，构造深度比在1.2以下，故以此为临界值，由于本次调查路段使用年限均不太长，未检测到构造深度超大值，故根据路况的可能发展趋势，将不同预防性对策的临界值暂定为1.2-1.3、1.3-1.5、>1.5。由于受路段数量、检测点数及通车年限的影响，本文推荐构造深度比仅作为参考指标，待进一步深入研究后，再作为主要指标。另外建议各路段建立相应的数据库资料，对比分析，建立本段的构造深度比的临界值，使该指标能够更准确的评价路面性能。

综合以上分析结果，提出表3所列确定预防性养护时机及措施的方法。

表3 目测调查结合构造深度确定（AC级配）沥青路面预防性养护措施

注1：构造深度指行车道轮迹带检测值的平均值。

注2：构造深度比为行车道轮迹构造深度与行车道中间带构造深度比，在判定时机时仅作为参考因素。注3：本表仅针对AC级配沥青混凝土路面。

该方法必须由有经验的养护技术人员通过目测调查及路况发展比较，结合构造深度的检测确定，实施时应以目测情况为主结合构造深度，进行相应的预防性养护措施。目测及构造深度检测时应以1 km为一个评定单元，目测采取徒步进行，并将路表情况拍照、记录；同时在该单元随机抽取20个断面检测构造深度及计算构造深度比，以平均值代表该路段。

（3）专家论证确定预防性养护时机及措施

无论采取上述那种方法，都建议进行专家论证。预防性养护是在路面还处于良好状况下,路面外观根本没有表现出多少破坏或路面仅仅有某些破坏的前期征兆时而采取的措施，受多种不确定因素影响。所以养护单位在初步制定预防性养护措施后，应邀请3-5位养护方面的专家，对所处治路段进行评价并对拟用措施进行论证，在此基础上最终确定实施方案。

3、结论

预防性养护措施的选取过程很复杂。在选择预防性养护措施时要考虑路面类型，路面结构特性,路面破坏类型、范围和严重程度、当地经验、费用效益等。同时，具体项目预防性养护措施和时机的选取通常还需进行现场评估，最终才, 能确定。报告中提出的预防性养护的时机及相应措施，是在本次调查的基础上提出的，可能有一定的局限性，所以还应扩大研究范围，在此基础上继续深入研究，力求使预防性养护的时机更接近实际情况。