沥青路面预防性养护的研究进展及趋势

No．1，2008（ISSUENo．173）2008年第11期上（总第184期）JBH交通标准化COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION

COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION．1HALFOFNo．11，2008（ISSUENo．184）0引言目前我国的高速公路有75％是沥青混凝土路面，这些高速公路建成后受交通量迅速增长、重型交通、严重超载、行驶渠道化及水损坏等影响，路面发生了不同程度的早期破坏，导致养护任务艰巨。另外，高速公路里程的增加和使用时间的延长必然带来路面的不断损坏，养护工程量将越来越大。预计今后一个时期内，我国的高速公路将由以建设为主转变为建设与养护并重，并逐步以养护为主。在这种形式下，研究开发高速公路沥青路面养护新技术，实施路面预防性养护是我国高速公路发展的迫切需要。AASHTO道路常委会对预防性养护的最新定义为：预防性养护是一种在路面状况良好的情况下采取的对现有道路系统进行有计划的、基于费用－效益的养护策略。预防性养护在没有提高路面结构能力的情况下，有助于延迟路面的损坏，维持或改善路面现有的通车条件。另外，预防性养护能减少水分进入路面结构内部破坏路基，并保证路面结构的整体性，减缓道路的破坏速度，修复路面非荷载性破坏，从而延长路面的使用寿命，推迟昂贵的大修和重建活动。实践证明，预防性养护是缓解路面养护资金短缺、提高路面质量的有效手段，其社会效益和经济效益均十分显著。本文将全面地回顾国内外沥青路面预防性养护的实践应用现状，并对预防性养护的发展趋势———预防性养护与路面管理系统的整合这一热点问题进行系统的阐述。1国内外研究发展回顾1.1国外发展情况20世纪60年代，美国、加拿大等发达国家大规模的公路建设已经基本结束，公路部门的任务开始由公路的规划、设计、施工转移到了如何管理和维沥青路面预防性养护的研究进展及趋势权戈冰1，项琴2，朱宏伟2（1.重庆市交通规划勘察设计院，重庆400067；2.重庆交通大学，重庆400074）摘要：通过回顾现有预防性养护的关键问题、技术措施等国内外沥青路面预防性养护研究、实践现状，对预防性养护的发展趋势———预防性养护与路面管理系统的整合这一热点问题进行探讨，可为类似工程提供参考。关键词：沥青路面；预防性养护；研究现状；整合中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：1002-4786（2008）11-0102-04ResearchProgressandTrendofAsphaltPavementPreventiveMaintenanceQUANGe-bing1，XIANGQin2，ZHUHong-wei2（1.ChongqingCityCommunicationsPlanningSurvey&DesignInstitute，Chongqing400067，China；2.ChongqingJiaotongUniversity，Chongqing400074，China）Abstract：Thepapersystemicallyreviewstheupdatedresearchprogressofasphaltpavementpreventivemaintenanceathomeandabroad，includingthekeyproblemthatisintegrationofpreventivemaintenanceandpavementmanagementsystem.Itcanserveasthereferenceforsimilarprojects.Keywords：asphaltpavement；preventivemaintenance；researchstate；integration公路工程与运输

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）2008年第11期上（总第184期）JBH交通标准化COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION护这些耗资巨大的公路设施上。路面作为公路基础设施的重要组成部分，由于直接受到交通荷载、自然环境等因素的破坏作用，以及材料本身老化的影响，随着时间的变化不断损坏。另外，近年来世界各国都普遍面临着路面养护资金不足的困境。因此，路面管理者急需提出合理的养护措施，充分、有效地利用有限的资源，从而使路面在一定时期内保持良好的使用性能。路面预防性养护就是在这种背景下产生的。加拿大在80年代就意识到了预防性养护的重要性。早在70年代晚期安大略省运输部就系统地应用预防性养护的观念实施了一个路面管理计划。80年代早期，渥太华的市政部门就意识到及时进行路面养护的重要性。美国在20世纪90年代初系统地提出了路面预防性养护概念，基本理念是：a）让状态良好的道路系统保持更长时间，延缓未来的破坏，并在不增加结构承载能力的前提下改善系统的功能状况；b）在适当的时间，将适用的措施应用在适宜的路面上。近年来，美国的公路管理部门，包括联邦公路管理局（FHWA）、路面维护机构（FP2：theFoundationofPavementPreservation）和美国各州公路工作者（AASHTO）协会联合发起推动实行路面预防性养护策略。美国各州公路工作者协会在1999年对41个运输部门进行了调查，结果显示：36个（85％）运输部门已经制定了路面预防性养护计划，41个运输部门都已开始应用各种路面预防性养护措施；另外，为了推动预防性养护技术，已经在6个方面资助了50个研究子课题。1.2国内发展情况目前国内在公路沥青路面预防性的专业技术方面基本上处于刚起步阶段，仍然将养护与维修混为一谈。我国目前的沥青路面养护技术规范根据工程量的规模大小、技术难易程度将沥青路面的养护维修作业分为小修保养、中修、大修、改善（建）四大类。这种分类方法反映的是一种“重修理、轻预防”的观念。更为合理的分类方法则是根据病害的类型、路面破坏程度以及所需养护维修措施的性质和功能进行分类。在美国等西方国家将沥青路面的养护维修分为预防性养护、修复性养护、路面翻修和路面重建四类。这种分类方法的核心是作业的功能和目的，因而具有很强的目的性和针对性，值得借鉴。各国道路的发展都已经向着建养并重的趋势发展，我国也不例外。我国《公路技术养护规范》明确提出：公路养护工作必须贯彻“预防为主，防治结合”的方针，这说明预防性养护已经得到了一定的重视。少数省份如河南、河北、江苏、山东、陕西等已开始在这方面进行尝试，为了满足高速公路维修养护的需要，一些单位开始研发利用高分子聚合物改性沥青的稀浆封层。通过“八五”期间交通部重点新技术推广项目“乳化沥青稀浆封层成套技术”的研究和推广，稀浆封层有了一定的发展。河南省公路管理局、新乡市公路科技研究所和前西安公路交通大学合作，采用丁苯乳胶渝CRS-1型慢裂快凝阳离子乳化剂混合再加上辅助剂制成改性乳化沥青，进行了改性稀浆封层施工。近年来，在泸嘉高速、泸宁高速、四川内宜高速等公路路面上进行了微表处施工。另外，目前国内已成功地开发出了一种专用于预防性养护的沥青路面养护剂，已在生产上推广使用。不过，国内预防性养护的研究大多集中在路面材料上，对其关键技术和方法措施没有深入理解，导致预防性养护在一些路面上应用并不成功（如国内某路段稀浆封层的试用期仅为1个星期，长的不到2个月），因此，制定合理的预防性养护计划，将预防性养护与路面管理系统进行有效的整合，是公路发展的必然要求。2预防性养护的关键问题及时合理的路面预防性养护能增加路面的通车时间，延迟昂贵的大修和重建时间。预防性养护的效益取决于路面结构特征、破坏类型、程度和范围，以及别的因素如排水、材料等。因此，成功的预防性养护计划应与路面管理系统相互协调、渗透，在恰当的时间对路面给予最合理的养护措施。结合近年研究，总结出预防性养护的关键，分别如下。2.1选择恰当的路段根据预防性养护的理念，在进行预防性养护前，必须对原路面状况是否适合于预防性养护进行判断，即依据预防性养护路况的标准对调查中得到的数据进行系统的分析。路况调查是路面管理系统的一部分，也是路面预防性养护计划的一部分。由于影响因素较多，路面状况的评价是一种典型的多指标决策行为。目前已应用的方法包括人工神经网络法、模糊逻辑法、灰色系统方法、属性数学方法等。同济大学和上海市公路管理处通过课题公路工程与运输103

No．1，2008（ISSUENo．173）2008年第11期上（总第184期）JBH交通标准化COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION

COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION．1HALFOFNo．11，2008（ISSUENo．184）图1路况极佳时预防性养护的效果路况指数（IRI，PCI）优差ΔσΔx时间路况指数（IRI，PCI）优差ΔσΔx时间良图2路况良好时预防性养护的效果路况指数（IRI，PCI）优差ΔσΔx时间次图3路况差时预防性养护的效果研究，制定了上海市沥青路面预防性养护路况标准，包括微观标准和宏观标准两部分。其中微观标准分为轻微或中等程度的横向裂缝和纵向裂缝、细小裂缝、深度小于25mm的车辙、轻微的表面不平整、各种程度的泛油和老化及松散、轻微或中等程度的抗滑不足、路面轻微渗水等7种；宏观标准采用路面状况指数（PCI）、路面结构指数（SSI）和行驶质量指数（RQI）。2.2选择恰当的时机预防性养护的经济性和有效性在很大程度上取决于采取预防性养护措施的时机。从图1～图3可以看出，路面寿命周期中同一措施应用在不同的时间会出现不同的效果。如图1所示，当路况指数接近优的时候，预防性养护措施的应用并没有多大的效益，路面性能的提升空间很小，且路况指数降到原水平所需时间也不会有明显延长。如图2所示，当预防性养护措施应用在路况良好的路面时，也就是接近应用的最佳时机时，路况指数会有较大幅度的提高且路面性能再次降到原水平所需的时间会有明显延长。如图3所示，当路况很差也就是路面出现范围很广的结构性破坏后，虽然措施应用以后路况指数会有很明显的提高，可是路况指数会在短时间内下降到原水平，这是对养护资金的严重浪费。

目前的实际应用中，对于沥青路面预防性养护时机的选取方法主要有：基于时间或路况的方法、效益费用评估法、排序法、生命周期评估法。其中，基于时间或路况的方法主要是针对公路表面的破坏情况；费用效益评估法、排序法、生命周期费用评估法都是从经济角度出发的方法，受主观因素的影响较多，有一定的局限性。国内目前具有代表性的是生命周期费用分析法、效用模型法和路面性能衰变研究法。2.3选择恰当的措施因为路面破坏原因及状况复杂，要达到预防性养护的目的，首先就应该对路况进行详细调查与预测；然后要了解各种预防性措施的适用性及其产生的效果；最后根据路况、资金和交通量以及采取预防性养护的目的来选取特定的预防性养护措施。有的预防性养护措施会产生几种不同的效果，同一路况也可能有几种不同的预防性养护措施。目前广泛应用的沥青路面预防性养护措施有：表面涂涮沥再生、雾封层、裂缝填封、稀浆封层、微表处、石屑封层、热拌沥青混合料薄层罩面等，它们都各有特点和适用条件。决策者要做的就是针对不同路况，结合施工条件选择最佳的养护措施。其中，雾封层作为高速公路早期预防性养护最有效的方法，在2004年年度《第二届全国公路科技创新高层论坛》上，已作为养护新技术在全国得以推广。另外，还处于试用阶段的最新技术有超薄磨耗层、沥青路面养护剂。目前用于选择预防性养护措施的方法主要有费用效益法、决策树/矩阵法、综合评判法以及寿命周期成本法。费用效益法主要从经济的角度选择养护措施，对路况因素考虑很少；决策树和决策矩阵法可以利用当地经验，但可移植性差，并且难以考虑多种因素的组合；综合评判法可以考虑多种因素的组合，但在确定各种因素的权重系数时受主观因素影响较大；寿命周期成本法在制定大修或重建项目时显示了其优越性，但目前对于预防性养护措施的长期路用性能数据掌握得较少，这会在很大程度上影响该方法的运用效果。3预防性养护与路面管理系统的整合3.1整合的必要性受评价方法的限制，预防性养护应用后的某些效果并未被衡量（例如多大程度上减少了水的浸入，多大程度上延缓或减少了微小裂缝）。如果简单地公路工程与运输