近年來我國(guó)公路建設(shè)高速發(fā)展。數(shù)據(jù)顯示: 截至 2016 年底，我國(guó)公路總里程達(dá) 469. 63 萬 km， 其中高速公路里程高達(dá) 13. 10 萬 km［1］，居世界第一。盡管高速公路總里程已位居世界第一，但以車 道里程、路網(wǎng)密度、道路質(zhì)量等指標(biāo)衡量，我國(guó)同 發(fā)達(dá)國(guó)家仍有不小的差距［2］。此外，我國(guó)的公路基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)工作存在明顯不足，養(yǎng)護(hù)資金投入比 例較低，“重建設(shè)、輕養(yǎng)護(hù)” 觀念依然存在。經(jīng)過近 30 a 的建設(shè)，我國(guó)公路路網(wǎng)基本成型，公路發(fā)展將逐漸由建設(shè)向養(yǎng)護(hù)管理過渡。
傳統(tǒng)公路養(yǎng)護(hù)流程復(fù)雜、時(shí)間長(zhǎng)、造價(jià)高，易造成交通擁堵及揚(yáng)塵污染。與之相比，快速養(yǎng)護(hù)施工時(shí)間短，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，能最大限度地減少交通擁堵和環(huán)境污染。在環(huán)境污染和交通擁堵日益嚴(yán)重的背景下，如何安全、有效的將快速養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用于公路日常養(yǎng)護(hù)中，已成為公路基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)的重要課題。
針對(duì)快速養(yǎng)護(hù)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要從材料和工藝兩方面開展研究。材料方向，乳化瀝青最早被用作快速修補(bǔ)材料，此后，各國(guó)陸續(xù)研發(fā)出不同的快速修補(bǔ)材料。美國(guó)緬因州交通運(yùn)輸部將研發(fā)的 Glas- Grid8501 玻璃纖維網(wǎng)用于路面中，可有效抑制路面反射裂縫［3］。美國(guó)學(xué)者以改性瀝青為原料研制出 的 CＲF － PM 聚合物改性乳液具有很好的彈性、流動(dòng)性、粘結(jié)性和施工性能，在路面裂縫養(yǎng)護(hù)中起到很好的效果［4］。對(duì)于水泥混凝土路面，除了常用 的快凝、早強(qiáng)、含外加劑的水泥，國(guó)外還開研發(fā)了 各種適用于快速修復(fù)的新型水泥，如日本研制的“調(diào)凝水泥”［5］、美國(guó)開發(fā)的 “派拉蒙特 ( pyra- ment) ” 混合水泥［6］等，均可在 12 h 甚至更短的時(shí)間內(nèi)完成水泥混凝土路面的快速養(yǎng)護(hù)工作并開放交 通。
工藝技術(shù)方面，薄層 SMA、稀漿封層、微表處等技術(shù)已經(jīng)在國(guó)際上廣泛應(yīng)用，具有封水、抗 滑、耐磨耗、填充以及恢復(fù)路表外觀的功能［7］。對(duì)于坑槽修補(bǔ)，乳化瀝青壓力噴射修補(bǔ)和專用材料 修補(bǔ) 2 種技術(shù)尚處于推廣階段［8］; 對(duì)于裂縫修補(bǔ)， 相比于標(biāo)準(zhǔn)槽非貼封式、淺槽貼封式、簡(jiǎn)單無槽貼 封式 3 種方法，標(biāo)準(zhǔn)槽貼封式處理效果最佳，一般采用改性乳化瀝青灌縫材料，配合以熱風(fēng)鎬、擴(kuò)縫 機(jī)等小型設(shè)備，機(jī)械化水平較高［9，10］。二十世紀(jì)末 期興起的就地?zé)嵩偕?、冷再生等技術(shù)也具有較為廣 闊的應(yīng)用前景［11］。此外，發(fā)達(dá)國(guó)家陸續(xù)研發(fā)了路 面就地?zé)嵩偕鷻C(jī)械以提高養(yǎng)護(hù)速度，減少對(duì)交通的 影響。
相較于發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)公路快速養(yǎng)護(hù)的研究起 步較晚，目前仍處于研究和探索階段。上世紀(jì) 90 年代，江蘇省建筑科學(xué)研究院研制的 JK 系列混凝土快速修補(bǔ)劑，具有強(qiáng)度高、粘結(jié)力大的優(yōu)點(diǎn)，但 由于含有硅酸鹽、氟鋁酸鹽等特殊添加劑，價(jià)格比 較昂貴［12］。西安交通大學(xué)研發(fā)了由硫鋁酸鹽、鋁酸鹽、硅酸鹽及高效表面活性劑復(fù)合而成的 HW 型超早強(qiáng)快硬修補(bǔ)材料，該材料可滿足 4 ～ 6 h 通車要求［13］。武漢理工大學(xué)材料實(shí)驗(yàn)室將超快硬磷 酸鹽膠結(jié)料作為混凝土路面修補(bǔ)材料，取得了較好 的應(yīng)用效果［14］。 “天福牌” TF 系列水泥混凝土快速修補(bǔ)劑在水泥混凝土路面的快速養(yǎng)護(hù)中表現(xiàn)出極 佳的施工性能及路用性能［15］。本文運(yùn)用快速養(yǎng)護(hù) 技術(shù)對(duì)瀝青路面裂縫、坑槽等病害進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)， 并在考慮交通延誤成本的基礎(chǔ)上對(duì)快速養(yǎng)護(hù)和常規(guī) 養(yǎng)護(hù)進(jìn)行全生命周期的經(jīng)濟(jì)效益分析。
2快速養(yǎng)護(hù)技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
試驗(yàn)地點(diǎn)選在浙江省臺(tái)州市。臺(tái)州市屬于亞熱 帶季風(fēng)氣候，受沿海環(huán)境以及山地影響，冬暖夏 涼，雨水充沛，氣候溫和。截止 2016 年底，臺(tái)州市公路總里程 12 578 km，高速公路里程 298 km。其中，水泥混凝土路面長(zhǎng)度約占總里程的 1 /4，瀝青路面占 3 /4。本次快速養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)主要針對(duì)瀝青路面，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，臺(tái)州市公路的主要病害有車轍、坑槽、裂縫、松散等。
臺(tái)州市公路局的資料顯示當(dāng)?shù)卮杭径嘤?，地面水和地下水的雙重影響導(dǎo)致路面排水不暢，易出現(xiàn)滯留水現(xiàn)象。一部分通過路面裂縫、縮縫、排水溝和路肩等處滲入; 另一部分為上層滯水、潛水和承壓水滯留在路基和路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，從而造成瀝青路面出現(xiàn)裂縫、松散、坑洞、沉陷、車轍等病害。此外，受渠化交通的影響，高等級(jí)公路車行道兩側(cè)和中間部隆起，易形成車轍。結(jié)合臺(tái)州市多年公路養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)地調(diào)研情況，現(xiàn)場(chǎng)主要針對(duì)裂縫和坑槽類病害開展快速養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)。
2. 1 裂縫快速修補(bǔ)
針對(duì)瀝青路面裂縫的快速修補(bǔ)，現(xiàn)場(chǎng)選取兩個(gè)試驗(yàn)段分別采用乳化瀝青灌縫和 TL － 2000 抗裂貼進(jìn)行試驗(yàn)。
2. 1. 1 乳化瀝青灌縫
試驗(yàn)路段為 104 國(guó)道和 S214 甬臨線臨海段瀝青混凝土路面。施工過程如圖 1 所示。封閉交通后，首先清掃路表面及裂縫內(nèi)的雜物和塵土，接著將 NE － 6 慢裂快凝陽離子乳化瀝青均勻噴灑在裂縫槽側(cè)面和底部，噴灑時(shí)避免雜物或水分進(jìn)入。待乳化瀝青破乳后，用灌縫機(jī)將提前配置好的混合料均勻灌入裂縫內(nèi)，等待路面溫度降至自然溫度。最后需對(duì)施工后的路面進(jìn)行壓實(shí)找平，并對(duì)施工過程產(chǎn)生的雜物進(jìn)行清掃。
2. 1. 2 TL － 2000 抗裂貼快速修補(bǔ)裂縫
作為一種滾卷式阻裂防水隔膜，抗裂貼表面的高強(qiáng)耐高溫織物能有效抵抗裂縫處拉應(yīng)力，限制裂縫擴(kuò)張，提高瀝青路面局部抗拉強(qiáng)度。與傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方法相比，抗裂貼操作簡(jiǎn)便、施工速度更快、美觀耐用、安全環(huán)保、且成本更為低廉、效益明顯選取 S327 臨前線椒江段瀝青混凝土路面作為試驗(yàn)路段。施工步驟如下:
a.首先進(jìn)行施工放樣，劃定修補(bǔ)裂縫范圍;
b.清掃路表面和裂縫內(nèi)的雜物并灌注高分子密封膠;
c.使用相應(yīng)規(guī)格的抗裂貼貼縫，貼縫后使用小鋼輪壓路機(jī)碾壓，確?？沽奄N完美貼合路面，不出現(xiàn)氣泡、皺褶等現(xiàn)象。
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，乳化瀝青灌縫和抗裂貼修補(bǔ)均可在 1 ～ 2 h 內(nèi)完成并開放交通。修復(fù)后的路表面平整，在交通荷載和雨水沖刷下未出現(xiàn)任何異常。
2. 2 坑槽快速修補(bǔ)
坑槽的快速修補(bǔ)主要采用冷補(bǔ)材料快速修補(bǔ)法和就地?zé)嵩偕扪a(bǔ)法。
2. 2. 1 冷補(bǔ)材料快速修補(bǔ)法
試驗(yàn)路段在 G228 線 K62 處，采用新型高性能快速冷補(bǔ)材料進(jìn)行修補(bǔ)。該冷補(bǔ)料具有抗剝落、耐久性好、抗凍融、防滑、綠色環(huán)保等特點(diǎn)。瀝青路面坑槽快速養(yǎng)護(hù)的主要施工過程如圖 3 所示。試驗(yàn)路段經(jīng)過夏季、冬季的高低溫考驗(yàn)，修補(bǔ)路面狀態(tài)良好，未出現(xiàn)脫粒、松散等現(xiàn)象，且經(jīng)歷春季雨期之后，路面未出現(xiàn)損壞，路用性能良好。
2. 2. 2 就地?zé)嵩偕焖傩扪a(bǔ)
作為一種新型工藝，熱再生修補(bǔ)避免了傳統(tǒng)坑槽修補(bǔ)中存在的弱接縫問題。對(duì)舊瀝青路面進(jìn)行再生利用，在降低成本的同時(shí)避免了舊料報(bào)廢產(chǎn)生的污染和占地問題。
試驗(yàn)路段為 104 國(guó)道黃巖段瀝青路面，采用綜合養(yǎng)護(hù)車進(jìn)行熱再生快速修補(bǔ)，施工過程如圖 4 所示。熱再生技術(shù)修補(bǔ)坑槽的主要步驟包括清理軟化病害區(qū)域、噴灑乳化瀝青、添加新料并攤平壓實(shí)等。與傳統(tǒng)修補(bǔ)方法相比，就地?zé)嵩偕扪a(bǔ)可將舊瀝青路面再生利用，在減少環(huán)境污染的同時(shí)大大降低維修成本。此外，該方法還可處理瀝青路面坑槽、車轍、擁包、龜裂、網(wǎng)裂等局部病害。試驗(yàn)結(jié)果表明，使用就地?zé)嵩偕夹g(shù)修補(bǔ)之后，路面使用性能優(yōu)異，至今未發(fā)現(xiàn)其他損害。
作者：王佩卿1 ，咼潤(rùn)華2 ，周游佳2 ，陳 爽3
( 1. 臺(tái)州市公路管理局，浙江 臺(tái)州 318000; 2. 清華大學(xué) 土木工程系，北京 100084; 3. 武漢東湖新技術(shù)開發(fā)
區(qū)建設(shè)管理局，湖北 武漢 430000)
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