国内外高速公路预防性养护

　　公路养护和预防性养护是当前交通土建的必谈话题，也是当前交通土建领域的研究重点，本文结合国内外养护经验，对我国预防性养护的现存问题进行探讨。

　　《中外公路》(曾用刊名：国外公路)，1976年创刊，是全国公路交通行业权威性期刊，发行量在公路系统报刊中居于前列。资讯刊不仅有效地吸引了全国近30个省市区数百家高速公路管理厅局、公司及上千家高速公路服务区的中高层经营管理者;以高速公路及服务区为服务对象的各行业的经营管理人员;高速公路司乘人员、自驾游者等读者群。

　　近年来，随着通车里程和使用年限的不断增长，我国公路事业开始从快速建设阶段向养护管理阶段过渡。沥青混凝土路面是我国公路选用的主要路面结构形式，但我国沥青混凝土路面结构早期损坏现象比较普遍，成为养护管理工作一个主要负担。20世纪90年代中后期，我国逐渐引进了“预防性养护”的理念和技术。预防性养护在延缓沥青路面使用性能恶化速率、延长其使用寿命和节约寿命周期费用方面具有重要意义。

　　国外研究现状

　　国外自1932年第一条高速公路建成以来，尤其是以二战期间的快速建设，国外发达国家已经建立了相当完善的高速公路体系，并且已经进入了维修养护时期，各种养护手段，技术已趋于成熟。

　　许多发达国家,如美国、法国、德国等国发现采取一系列低成本的预防性养护措施可以延长路面使用寿命,保持或改善路面使用性能,从而达到节省路面寿命周期养护费用的目的。70年代初许多发达国家的公路网已经基本建成，新建道路减少而现有的养护维修问题日益突出，为了保护和改善现有道路的服务水平，每年需要耗费大量资金在道路养护和维修，因而许多国家的公路管理部门开始将注意力转向对现有道路路面使用性能的分析研究，这些分析研究一般都包括路面使用性能的评价、性能指标的预测和养护决策方案的制定，而这些思想和方法又大多数体现在各国建立的路面管理系统和路面养护维修系统中。

　　美国各州公路及运输工作者协会在1999年对41个运输部门进行了调查，36个运输部门已经制定了路面预防性养护计划，两个部门正在制定 PPM 计划，41个运输部门都已经开始应用各种路面预防性养护措施。到目前为止，除了美国开始使用路面预防性养护技术外，南非广泛使用了石屑封层，这项技术以用于日交通量在50000及以上的路面，其路面管理系统已经证明表面封层对于维持路面寿命是一项有效的措施。在澳大利亚，石屑封层应用得也很成功。加拿大在20年前就意识到路面预防性养护的好处，早在70年代晚期安大略省运输部就系统得应用预防性养护的观念世事了一个路面管理计划。在80年代早期，渥太华的市政部门就意识到即使进行路面养护的重要性。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)和美国各州公路工作者协会(AASHTO)联合发起推动实行路面预防性养护策略。为了推动预防性养护技术，已经在 6 各方面资助了50个研究资课题。FHWA、AASHTO和FP2已经主办国多次预防性养护专题讨论会和论坛。为了解决预防性养护时机问题，FHWA 专门资助了专门的项目 NCHRPP14-14。同时，AASHTO、FP2 和 FHWA 用三年的时间另外再投资35万美元来支持预防性养护时机选择的研究项目。

　　在修补裂缝方面，美国科来福公司采用的补缝材料是一种密封胶。该密封胶属于聚合物改性沥青材料，外观为固体状，用纸箱包装。该密封胶的品种有：路守福、保利福、苏步福等型号，使用前需要加热成液体。当密封胶冷却后，在常温和低温时均有较高的弹性，可随着裂缝的涨缩发生弹性变形，始终保持其密封作用。用美国科来福公司的技术修补沥青路面裂缝，需要两台专用设备，即路面开槽机和路面灌缝机，设备较复杂，施工费用较高。

　　纤维沥青混凝土就是借鉴SMA混合料的形成机理，在普通沥青混凝土中加大矿粉用量，适当增加沥青用量，然后添加适量的纤维稳定剂，形成一种新型的、掺加纤维的沥青混凝土。日本对普通密级配沥青混合料、SMA混合料等进行了掺加木质纤维素0.5%的试验，结果表明：密级配沥青混合料最佳沥青用量提高了0.7个百分点，动稳定度提高了3.7倍，技术性能得到了很大的改善。SMA混合料最佳沥青用量比普通密级配沥青混合料提高了0.3个百分点，动稳定度高达691次/㎜。

　　目前公路预防性养护在我国还处于起步的初级阶段，大多数省份虽然做了这方面的尝试，但是技术还不够成熟，在某些地区还没有引起足够重视。但是，随着高速公路老化数量的加剧，预防性养护作为一项非常重要的工作,必将引起我国高速公路管理部门的高度重视,也必将成为我国高速公路路面养护管理的发展方向。近年来，开始对预防性养护的理念予以关注，开始研究预防性养护的施工技术，并在全国各地进行了不同程度的尝试，已取得了一定的实际效果。预防性养护观念和相关技术逐渐为广大公路工程技术人员所了解和接受，我国路面养护的机械化程度不断提高，新材料、新工艺、新机械不断在养护工程中得到应用，但总体上说，对预防性养护的认识仍处于初级阶段。

　　华北高速在2000年开始引入就地热再生技术;2001年以来，京津塘高速公路使用最多的预防性养护技术是就地热再生技术，几年来，已累计维修路面136.9万平方米。

　　在技术理论方面，曹东伟等用有限元分析了旧水泥混凝土路面沥青加铺层的力学响应。彭妙娟在假定半刚性基层中有一贯通整个厚度的裂纹以及其反射到面层两种情况下，用有限元法分析了温度和荷载共同作用下的应力和裂纹尖端的应力强度因子，估算了疲劳寿命，讨论了开裂机理。

　　在应用方面，目前在秦皇岛、国道105、遵义和阿克苏公路等地都进行了稀浆封层技术的预防性养护措施，取得了良好的效果。目前，我国修补坑槽的技术主要有热拌沥青混合料、常温热铺沥青混合料和低温沥青混合料。热拌热铺沥青混合料属于传统的修补坑槽技术。常温沥青混合料是相对热沥青混合料而言的，它是将级配矿料与乳化沥青按照一定得比例拌合而成的一种材料，一般称为乳液型常温混合料。低温沥青混合料是由沥青、级配矿料、溶剂按照一定的配合比拌合而成的材料，是为解决冬季沥青路面养护问题而开发研制的低温混合料。

　　虽然我国公路预防性养护有了一些进步，但目前还存在一些问题，这些问题有：

　　1.没有一个行之有效的系统来选择恰当的路面进行养护。路面破坏种类、程度和范围的调查是路面管理系统的一个重要组成部分，同时也是预防性养护计划的必要部分。对预防性养护来说，有必要识别具体的路况且找出需进行预防性养护的早期信号。

　　2.在预防性养护的时机上还缺乏成熟的经验。预防性养护措施必须在路面加速破坏前进行，不能影响路面使用性能和期望寿命。。应用预防性养护太晚会导致差的路面性能，太早应用预防性养护又会引起别的路面问题和资金浪费

　　3.应用于高速公路预防性养护的措施还需要完善。选择正确的预防性养护措施包括以下四个过程：(1)制定可选措施;(2)对具体路段选择合适的养护措施;(3)路网中需要进行预防性养护的其他路段及其优先度;(4)材料和施工方法的选择。

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