摘要：我国高速公路正逐渐由建设期向养护期转变，路面养护成为未来重点任务。预防性养护能够在病害发生初期阻止和延缓病害的发展，延长路面使用寿命，实现全寿命周期养护成本最小化和养护效益最大化的目标。本文重点针对雾封层、微表处、现场热再生和薄层罩面四种预防性养护技术的特性、适用性进行了介绍，并结合实体应用工程，评估了不同预防性养护技术的实施效果。基于养护后路面的车辙深度指标发展趋势，通过指数模型回归，分析了不同养护技术的延长路面使用寿命。
关键词：预防性养护；适用性；使用寿命；雾封层；微表处；现场热再生；薄层罩面
一、前言
随着国家交通工程建设速度的不断加快，我国公路建设发展迅速。“十一五”期间，国家加大了交通基础设施建设的投资力度，公路建设突飞猛进。截止2015年底，我国高速公路通车总里程达到了12.5万km，路网建设日趋完善。随着路龄的不断增长，公路发展开始由建设期向养护期转变，未来将面临巨大的养护压力。传统路面养护是指在路面出现明确病害或已部分丧失服务功能的情况下，采取大中修养护方式维修路面的各类病害，恢复路面服务水平和结构完整性。而预防性养护是指在路面路况良好或病害发生初期，即采取养护措施，阻止或延缓病害的进一步发展，以达到延长路面使用寿命、提高路面质量、降低路面养护成本和延缓大中修时间节点的目的。预防性养护作为一种“未雨绸缪”的养护理念，正逐渐得到我国公路养护管理部门的高度重视。目前，国内主要采用的预防性养护技术有裂缝修补类（封缝和灌缝）、封层类（雾封层、稀浆封层、微表处）、罩面类（薄层罩面、普通罩面）和再生类（现场热再生）等。各种预防性养护技术也均得到了实体工程的验证，取得了较好的应用效果。本文拟重点针对高速公路沥青路面养护中常用的雾封层、微表处、现场热再生和薄层罩面四种预防性养护技术展开适用性研究和实施效果评估。
二、预防性养护技术介绍
1．雾封层雾封层是利用沥青喷洒车直接将乳化沥青等雾封层材料喷洒于路表，可以密封路表出现的微小裂缝及空隙，裹附表面的松散集料，提高路面的防水能力，防止集料松散，具有施工速度快、成本低等优点。然而，实体工程应用效果表明，雾封层会一定程度降低路表的抗滑性能，造成行车安全性降低。含砂雾封层即针对传统雾封层抗滑性不足的缺点，利用专用设备将具有良好渗透性的油剂型雾封层材料和铁钢砂均匀的洒布到沥青路面上，雾封层材料可以填封微小裂缝和表面空隙，起到防水和抑制松散的作用，防止路面材料进一步老化；铁钢砂可以增大路表的粗糙程度，起到提高路面摩擦系数、保证行车安全的作用。2．微表处微表处是将聚合物改性乳化沥青、高质量集料、水、添加剂和填料（通常为水泥）按一定比例拌和成稀浆混合料，利用专用撒布车摊铺于路面，经养护、碾压形成的厚度为1~1.5cm的薄层路面。微表处具有成本低、施工速度快等优点，但易出现表面脱皮等病害，并且具有较大的噪声。耐久性低噪微表处即针对普通微表处耐久性不足、噪音较大的问题，通过添加纤维等材料，采用专有的配合比设计方法和施工工艺，改善集料之间的粘附性，提高微表处路面的耐久性，同时降低行车噪声，与传统微表处相比，噪声能够降低5%~8%。3．现场热再生现场热再生是采用专用的热再生设备，现场对沥青路面进行加热、铣刨，掺入一定数量的新沥青、新沥青混合料、再生剂等，经热态拌和、摊铺、碾压等工序，一次性实现对表面一定深度范围内的旧沥青混合料路面再生的技术，再生厚度一般为2~5cm。现场热再生能够有效处治原路面的轻中度车辙病害，维修松散、修补等路表功能性损坏，实现旧沥青路面材料的100%循环利用，节约改性沥青和矿料，快速开放交通、有效减少车辆延误，具有显著的经济、环境和社会效益。4．薄层罩面薄层罩面技术是将热拌沥青混合料摊铺到路面形成一层厚度小于4cm的薄面层，可以恢复原路面表面服务功能，并可适当提高原路面结构强度，其主要技术特点为罩面层比较薄，具有成本低、施工快等优点。薄层罩面可以用密级配或开级配沥青混合料，如SMA-10、OGFC-10、Novachip等。
三、预防性养护技术适用性研究
预防性养护主要用于解决沥青路面的功能性损坏，不同的预防性养护技术其适用性有所差异。各类预防性养护技术对车辙、平整度、抗滑以及不同病害的适用性如表1所示。雾封层技术主要适用于路表出现早期微裂缝、集料松散、麻面及路面渗水严重等早期损坏。雾封层的使用要求原路面必须具有足够的强度和刚度以及良好的整体稳定性，且路表平整、清洁。此外，雾封层可与碎石封层结合使用，使碎石封层具有一个黑色表面，并可加强碎石封层骨料间的粘结，进一步延长碎石封层的使用寿命。微表处主要用于解决抗滑性能下降、出现渗水等现象的路面，可以有效处治路表出现的车辙、松散等轻微病害。微表处适用于各等级沥青路面的预防性养护罩面和车辙修复，以及沥青路面、水泥混凝土路面、桥面、隧道的表面磨耗层。微表处要求原路面结构强度必须满足要求，且保证原路面干燥，防止水分积攒无法排出造成水损害。微表处施工前必须对裂缝、坑槽、龟裂、网裂等病害进行预处理。现场热再生适用于结构性完整，仅存在功能性损坏，且不改变原路面标高的的路面养护，可以有效处治原路面的车辙病害，改善路面的平整度和抗滑性能。在混合料性能和施工工艺满足要求的前提下，原路面上有稀浆封层、微表处、超薄罩面、碎石封层路面可进行现场热再生。当不能满足要求时，应将上述材料层铣刨后再进行现场热再生。薄层罩面适用于功能性损坏较为严重，且路面标高没有要求的的沥青路面养护，有效提高路面的服务水平。薄层罩面可以有效解决路面的龟裂、网裂、松散、横纵向裂缝、坑槽等病害，处治路面的车辙病害，提高路面抗滑性能，改善路面平整度，延缓各类病害的进一步发展，延长沥青路面的使用寿命，提高路面的行车安全性和舒适性。
四、预防性养护技术实施效果评估
预防性养护的目的是改善路面平整度、增加路面抗滑性能、维修路面较轻的车辙等病害，恢复路面行车舒适性和安全性，最终延缓路面功能性指标衰减，保证路面的行驶质量。因此，结合实体工程，重点通过平整度、车辙深度和横向力系数三项指标对预防性养护技术的实施效果进行评估，同时采用延长路面使用寿命指标评价各类预防性养护技术的使用寿命。根据实体工程养护需求，重点针对路面车辙病害进行预防性养护，而平整度和横向力系数指标仍然处于较好的水平，预防性养护决策的首要考虑指标为车辙深度。因此，本文以原路面养护后的车辙深度指标发展到养护前水平的时间作为延长路面使用寿命指标，评价预防性养护技术的使用寿命。实施预防性养护后的路面平整度、车辙深度和横向力系数指标发展趋势分别如图5~图7所示，雾封层路段的渗水系数指标跟踪观测结果如图8所示。根据各类预防性养护后的路面车辙深度发展趋势，采用指数模型（即y=aebx）进行回归，计算分析不同养护技术达到养护前水平的时间，车辙预测模型如图9所示。结果表明：（1）雾封层实施前后路面的的平整度和车辙深度按原有指标发展趋势随时间逐渐衰减，并无任何改善作用，然而实施雾封层养护后原路面的抗滑性能明显下降，而1~2年后路面抗滑性能又逐渐恢复。从渗水系数跟踪观测结果可以看出，未实施雾封层养护的对比路段渗水系数逐年增加，而实施雾封层养护后的路面渗水情况得到了显著改善，大概1年多以后渗水系数指标又逐渐衰减至养护前水平。可见，雾封层的主要作用是封闭原路面的微小裂缝，防止水分进入破坏路面结构，但雾封层会一定程度降低路面的抗滑性能。结合实施效果评价结果，雾封层的使用寿命约为1~2年。（2）微表处实施前后路面的车辙深度和横向力系数指标得到了显著的改善，而平整度指标改善情况并不明显。从发展趋势来看，微表处路面的车辙深度和横向力系数指标随时间的增长而逐渐衰减，在施工一年后的时间内衰减速度较快，而后逐渐趋于缓慢。可见微表处可以有效改善沥青路面的车辙深度，提高路面的抗滑性能，增加行车安全性，但对于平整度状况没有明显的改善作用。通过微表处路面的车辙预测模型计算可得其达到养护前水平的时间为3.7年，可见微表处可延长路面使用寿命2~4年。（3）现场热再生和薄层罩面实施前后路面的平整度、车辙深度和横向力系数指标均得到了显著的改善，两种技术养护后的路面发展趋势基本一致，均随时间增长而逐渐衰减，且衰减速率先快后慢。可见现场热再生和薄层罩面不但能够有效处治原路面的车辙病害，且能够改善路面的平整度状况，同时提高路面抗滑性能。通过车辙预测模型计算可知，现场热再生和薄层罩面后的路面车辙深度达到养护前水平的时间分别为6.2年和6.5年。可见，现场热再生和薄层罩面两种预防性养护技术的使用寿命为5~7年。
五、结论
通过对雾封层、微表处、现场热再生和薄层罩面四种预防性养护技术的特性、适用性介绍，以及实施效果评估，得到的主要结论如下：（1）雾封层可以有效封闭沥青路面出现的微小裂缝，阻止雨水渗入对路面结构产生破坏，但会降低路面的抗滑性能，适用于出现老化、松散的路表恢复，以及解决路面渗水情况，可延长路面使用寿命1~2年。（2）微表处可以有效填补和处治沥青路面的轻度车辙病害，提高路面抗滑性能，对平整度改善效果并不明显，适用于抗滑能力不足、出现车辙病害的路面。微表处路面的车辙和抗滑性能逐年衰减，第一年的时间衰减速度较快，可延长路面使用寿命2~4年。（3）现场热再生和薄层罩面可以有效处治路面的松散、坑槽、车辙等病害，改善路面平整度状况，提高路面抗滑性能，恢复路面行车安全性和舒适性。适用于路面抗滑不足、平整度较差、出现各类路表功能性损坏的路面。现场热再生和薄层罩工商管理论文面路面的车辙、平整度、抗滑性能逐年衰减，衰减速率先快后慢，可延长路面使用寿命5~7年。
作者：吴云 单位：云南省公路开发投资有限公司