【正文】 高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)新材料、新技術(shù)、新工藝綜述一、瀝青混凝土路面1 瀝青路面破損的分析路面修復(fù)，必須對(duì)癥下藥，根據(jù)不同的病害，找出病害的原因，才能選擇不同的修補(bǔ)工藝及配備相應(yīng)的設(shè)備。瀝青路面在外力作用下逐步損耗是必然現(xiàn)象，但早期的、不規(guī)則的損壞導(dǎo)致路面破損則是一種病害。根據(jù)造成破損的原因、病害的嚴(yán)重程度和幾何形狀的不同，各國(guó)對(duì)路面破損有不同的分類方法。我國(guó)《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ07396)中常見(jiàn)病害按破損形狀分為4大類，而且根據(jù)破損程度進(jìn)行了等級(jí)評(píng)價(jià)，為養(yǎng)護(hù)對(duì)策提供了依據(jù)；正在實(shí)施的美國(guó)戰(zhàn)略公路研究項(xiàng)目把路面破損分成5大類，見(jiàn)表2；而日本道路建設(shè)業(yè)協(xié)會(huì)把路面破損按破損原因分成結(jié)構(gòu)性破損和功能性破損兩大類(表3)。結(jié)構(gòu)破損是由于路面各層的承載能力降低引起的，功能性破損是由于路面提供給道路用戶的服務(wù)能力下降引起的。我國(guó)由于高等級(jí)公路尚在起步階段，各地的水文地質(zhì)條件、公路設(shè)計(jì)和施工狀況不一，在高等級(jí)公路使用初期，由于路基的不穩(wěn)定或?yàn)r青路面施工質(zhì)量導(dǎo)致的路面局部沉陷和松散等病害也常有發(fā)生。上述路面病害產(chǎn)生的原因大致有以下6個(gè)方面:1交通條件；2氣象條件；3排水條件；4材料因素；5施工水平；6管理水平。2 修補(bǔ)方法瀝青路面的修補(bǔ)方法有熱料修補(bǔ)法和冷料修補(bǔ)法。熱料修補(bǔ)雖然是一種傳統(tǒng)的修補(bǔ)方法，受設(shè)備的技術(shù)裝備、氣候、運(yùn)距等影響，但從材料到設(shè)備已相對(duì)成熟，下面按熱料修補(bǔ)法進(jìn)行設(shè)備選型。在對(duì)瀝青路面進(jìn)行修復(fù)前，首先要分析病害產(chǎn)生的原因和病害等級(jí)。對(duì)由于路基承載原因?qū)е侣访鎿p壞的，首先要對(duì)路基進(jìn)行處理，使其達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的承載能力，再對(duì)路面修復(fù)。對(duì)由于排水系統(tǒng)損壞導(dǎo)致的路面沉陷，還應(yīng)修繕排水設(shè)施后，進(jìn)行路面修復(fù)。對(duì)于結(jié)構(gòu)性破損，一般都是由路基原因造成的，要進(jìn)行補(bǔ)縫處理和路基處理，對(duì)縱橫裂縫和大的塊裂要做補(bǔ)縫處理，對(duì)于嚴(yán)重的塊裂和龜裂要做路基處理。對(duì)龜裂塊裂邊緣裂縫縱向裂縫反射裂縫橫向裂縫修補(bǔ)不良橫向裂縫縱向裂縫龜裂塊裂局部裂縫縱向不平整性于功能性破損的處理，可分為小面積修補(bǔ)和大面積修補(bǔ)，小面積修補(bǔ)局部裂縫、坑洞、擁包和修補(bǔ)病害等，大面積修補(bǔ)主要有平整性，大面積泛油、波浪、車轍、沉陷及橋頭跳車等，將這4種修補(bǔ)方法按工程處理面積的大小和施工方法的難易程度分為維修保養(yǎng)工程和大中修工程?？硬圮囖H擁包泛油刨光集料散失路面邊緣浸水路肩脫落車轍橋頭跳車剝落松散坑洞刨光波浪擁包泛油修補(bǔ)不良路面維修保養(yǎng)工程是為保持高等級(jí)公路路面的正常使用功能而安排的經(jīng)常性保養(yǎng)和修補(bǔ)其輕微損壞部分的作業(yè)，它的病害特點(diǎn)是面積小、點(diǎn)位多、分布廣，特別是小坑槽及裂縫，要作到修補(bǔ)及時(shí)，無(wú)論什么季節(jié)，都要作到快速、高效、安全的修復(fù)，防止損壞程度隨天氣變化而增大。路面大中修工程是對(duì)一般性破損和局部破損進(jìn)行的修理、加固、更新和完善作業(yè)，以及達(dá)到服務(wù)周期，必須進(jìn)行應(yīng)急性、預(yù)防性、周期性的綜合維修，其病害特點(diǎn)是面積大，維修時(shí)間長(zhǎng)，使用設(shè)備多。維修保養(yǎng)工程分為小面積修補(bǔ)和補(bǔ)縫處理，大中修工程又分為大面積修補(bǔ)和路基處理，修補(bǔ)形式不一樣，處理工藝也不一樣，所選配的設(shè)備也不一樣。小面積修補(bǔ) 小面積病害由于面積小，點(diǎn)位多，分布廣，修補(bǔ)時(shí)要求靈活機(jī)動(dòng)，快速高效，但小面積修補(bǔ)一般成本較大，為此，盡可能減少設(shè)備數(shù)量和人員數(shù)量，提高養(yǎng)護(hù)效率。小面積修補(bǔ)的工藝流程見(jiàn)圖1。圖1　小面積修補(bǔ)工藝流程從工藝流程圖可以看出它的施工工藝較復(fù)雜，但為了減少養(yǎng)護(hù)設(shè)備的數(shù)量，盡可能體現(xiàn)快速性和高機(jī)動(dòng)性，從成品料再加熱到壓實(shí)之間的環(huán)節(jié)全部用一個(gè)車載設(shè)備來(lái)完成，也就是說(shuō)，在現(xiàn)場(chǎng)施工的全過(guò)程只用一個(gè)養(yǎng)護(hù)車就可以實(shí)現(xiàn)，只是修補(bǔ)的形式不一樣，選用的養(yǎng)護(hù)車型才不一樣，一種修補(bǔ)車是帶局部加熱塊的加熱修補(bǔ)車，另一種是不帶加熱塊而只帶一個(gè)液壓鏟的開(kāi)挖打邊修補(bǔ)車。對(duì)于加熱修補(bǔ)車來(lái)說(shuō)，它的優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn):1不受季節(jié)限制，即使在冬天也能修補(bǔ)；2修補(bǔ)過(guò)的路面沒(méi)有明顯的接縫，對(duì)原有完好路面破壞??；3對(duì)環(huán)境污染小，不用打邊和清理廢料；4只要修補(bǔ)前12h預(yù)加熱保溫成品冷料，冷料可以提前準(zhǔn)備或大面積修補(bǔ)時(shí)的余料都可以；5修補(bǔ)速度快，機(jī)動(dòng)靈活；6它對(duì)所有的小面積病害都能修補(bǔ)。但它的價(jià)格較昂貴，單位修補(bǔ)面積的造價(jià)高。對(duì)于不帶加熱塊裝置，只帶一個(gè)液壓鏟的開(kāi)挖打邊修補(bǔ)車，它的優(yōu)點(diǎn)是:1價(jià)格低，所以修補(bǔ)單位面積的成本低；2有成品料加熱保溫功能，修補(bǔ)前12h預(yù)加熱即可；3修補(bǔ)速度快，機(jī)動(dòng)靈活。其缺點(diǎn)是:1不適應(yīng)冬季修補(bǔ)；2打邊時(shí)對(duì)原路面有一定的破壞；3清理的廢料對(duì)環(huán)境有污染；4對(duì)局部網(wǎng)裂等病害很難處理。補(bǔ)縫處理補(bǔ)縫處理主要是對(duì)路面縱橫裂縫的處理，它主要是由路基變形或局部沉陷引起的，反射到路面形成的裂縫，如果不及時(shí)處理，經(jīng)過(guò)雨天，水會(huì)從裂縫中流入，引起路基大量下沉，造成更嚴(yán)重的病害，所以路面裂縫要及時(shí)作補(bǔ)縫處理，它的修補(bǔ)工藝見(jiàn)圖2。圖2　補(bǔ)縫工藝從補(bǔ)縫工藝來(lái)看，它的工藝并不復(fù)雜，所用設(shè)備也不多，從單個(gè)過(guò)程來(lái)看，加熱保溫改性瀝青和補(bǔ)縫可用一臺(tái)加熱補(bǔ)縫設(shè)備，作為前期輔助工序的擴(kuò)縫需要縫隙切割機(jī)，清刷工序需要縫隙清刷機(jī)，熱氣吹縫需要壓縮空氣加熱吹縫機(jī)，而且在個(gè)別情況下，如果裂縫過(guò)寬，為了增加裂縫的耐磨性，需要給裂縫處鋪灑碎石，就需要碎石撒布機(jī)。補(bǔ)縫處理是維修保養(yǎng)工程，要求快速、機(jī)動(dòng)靈活，而且所有設(shè)備都較小，目前小型補(bǔ)縫設(shè)備一般都安裝在一個(gè)拖式平板上，便于現(xiàn)場(chǎng)施工，由于高速公路維修保養(yǎng)是經(jīng)常性的，除非水毀或突發(fā)自然災(zāi)害引起的大的裂縫，一般情況下，發(fā)現(xiàn)裂縫，立即修補(bǔ)，所以可以選用不帶碎石撒布設(shè)備的小型補(bǔ)縫設(shè)備。大中修工程大面積修補(bǔ)工程的特點(diǎn)是面積大，技術(shù)要求高，相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備的數(shù)量和裝備水平高。由于高等級(jí)公路的養(yǎng)護(hù)為開(kāi)放式施工，在施工期間不能中斷交通，通過(guò)引導(dǎo)過(guò)往車輛安全、有序地經(jīng)過(guò)施工路段，為減輕交通安全，減少施工難度，采用集中施工法，流水作業(yè)，減少人員、機(jī)具的分散，集中所有工序、人員、機(jī)械，對(duì)某一個(gè)點(diǎn)位集中施工完畢后，統(tǒng)一吊運(yùn)至下一個(gè)點(diǎn)位。大面積修補(bǔ)的施工工藝見(jiàn)圖3。圖3　大面積修補(bǔ)施工工藝從施工工藝上可以看出大面積施工工藝比較復(fù)雜，所用的大型設(shè)備比較多，我們?cè)谠O(shè)備選型時(shí)，對(duì)于比較簡(jiǎn)單的配套設(shè)備，如勘測(cè)儀器，運(yùn)輸設(shè)備，乳化瀝青撒布車等，暫不做選型，而對(duì)重點(diǎn)工序的重點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行選型。對(duì)于大面積修補(bǔ)，施工設(shè)備都比較大，一般很難用一臺(tái)或兩臺(tái)設(shè)備來(lái)完成，但也有些廠家在這方面進(jìn)行開(kāi)發(fā)，象德國(guó)的Wirtgen公司，它用一臺(tái)設(shè)備將原路面銑刨的廢料再加熱，加入適當(dāng)?shù)臑r青，再補(bǔ)充適當(dāng)?shù)男铝?，一次攤鋪成型，隨后，由壓路機(jī)壓實(shí)。但這樣的設(shè)備很大，價(jià)格是單機(jī)組合式設(shè)備的3倍以上，運(yùn)輸很不方便，黑料級(jí)配難以控制，對(duì)于高等級(jí)公路是否適應(yīng)，國(guó)內(nèi)很少引進(jìn)，有待進(jìn)一步考證，所以，在下面設(shè)備選型上，以單機(jī)分別選型為主。銑刨工序由銑刨機(jī)完成。銑刨機(jī)型號(hào)較多，它最主要的三個(gè)參數(shù):銑刨深度、銑刨寬度和銑刨速度決定了銑刨機(jī)的工能能力，一般情況下，銑刨深度在100～300mm之間，～，銑刨速度在0～10m/min之間。選擇銑刨機(jī)，不但要滿足生產(chǎn)需要，而且要便于運(yùn)輸。銑刨機(jī)的生產(chǎn)能力要與中型攤鋪機(jī)的生產(chǎn)能力大致諧調(diào)，根據(jù)我們的使用情況，對(duì)于養(yǎng)護(hù)面積較小，病害相對(duì)集中時(shí)，銑刨機(jī)能滿足攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，但對(duì)于大面積點(diǎn)位，銑刨機(jī)就成了養(yǎng)護(hù)速度的關(guān)鍵，所以，根據(jù)選型宜大不宜小的原則，對(duì)大、中修工程，宜選用大一點(diǎn)的設(shè)備，～，銑刨深度在250～300mm之間。切邊、打邊工序可以用一臺(tái)設(shè)備來(lái)完成，也可用兩臺(tái)設(shè)備分別完成，一般為了減少設(shè)備數(shù)量，用一臺(tái)設(shè)備來(lái)完成兩道工序，這兩道工序雖是一個(gè)輔助工序，但必不可少。一般在銑刨過(guò)的路面兩端由于銑刨鼓自然形成的圓弧過(guò)渡，在壓實(shí)時(shí)，容易將料從兩端擠出，造成接縫不平或壓實(shí)度不夠，所以必須將兩端的圓弧過(guò)度經(jīng)過(guò)切邊、打邊工序打成直角。比較簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的辦法是用一臺(tái)液壓動(dòng)力站帶一臺(tái)液壓切割機(jī)和一臺(tái)液壓鎬兩個(gè)工具來(lái)實(shí)現(xiàn)切邊和打邊工序。在小液動(dòng)工具方面，美國(guó)的史丹利公司的液壓動(dòng)力站結(jié)構(gòu)小，性能穩(wěn)定，工具輕巧實(shí)用。目前國(guó)內(nèi)、外切割機(jī)很多，也可選用單臺(tái)切割機(jī)和風(fēng)鎬或液壓鎬。攤鋪工序使用攤鋪機(jī)。目前自行式攤鋪機(jī)從行走形式上可分為履帶和輪胎式兩種，履帶式與地面的附著力好，不容易打滑，但機(jī)動(dòng)性與輪胎式相比要差，所以從養(yǎng)護(hù)的特殊性來(lái)看，由于養(yǎng)護(hù)作業(yè)有時(shí)需要長(zhǎng)距離行駛，輪胎式就比較方便，可選用輪胎式攤鋪機(jī)。攤鋪機(jī)按攤鋪寬度可分為小型()，中型(4～6m)，大型(7～9m)，超大型(12m)，對(duì)于養(yǎng)護(hù)設(shè)備，一般修補(bǔ)常常是整車道修補(bǔ)，不能中斷交通，而且要伸縮，～6m之間的中小型攤鋪機(jī)，施工起來(lái)靈活、方便，吊運(yùn)時(shí)不至于超寬，但為了備用罩面工程和其他工程，可適當(dāng)選配熨平板加長(zhǎng)塊。另外，選用中小型攤鋪機(jī)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以減少攤鋪離析現(xiàn)象。壓實(shí)工序使用光輪壓路機(jī)和膠輪壓路機(jī)。光輪壓路機(jī)按行走形式分為:自行式、拖式、手扶式和新型振動(dòng)壓路機(jī)4種，對(duì)于養(yǎng)護(hù)作業(yè)，一般采用自行式，工作方便。如按自重來(lái)分，可分為輕型、中型、重型和超重型，對(duì)于路面養(yǎng)護(hù)，由于鋪設(shè)厚度薄，同時(shí)考慮到運(yùn)輸因素，一般選用中型6～8t級(jí)振動(dòng)壓路機(jī)比較理想；膠輪壓路機(jī)按行走方式可分為自行式和拖式兩種，一般都選用自行式，按自重可分為輕型、中型和重型壓路機(jī)，它的工作特點(diǎn)和光輪一樣，可選用輕型、中型或膠鋼組合壓路機(jī)。瀝青混凝土拌和設(shè)備對(duì)成品料的質(zhì)量起著決定性作用，是影響修補(bǔ)質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。瀝青拌和設(shè)備按拌和形式分為間歇強(qiáng)制式和連續(xù)滾筒式，根據(jù)我國(guó)石料質(zhì)量較差的現(xiàn)狀，選用間歇強(qiáng)制式拌和設(shè)備容易滿足級(jí)配要求。按搬運(yùn)方式可分為固定式和移動(dòng)式，具體選擇什么形式，要看養(yǎng)護(hù)距離的長(zhǎng)短，如果養(yǎng)護(hù)距離短，可選用固定式，如果養(yǎng)護(hù)距離長(zhǎng)，而且施工時(shí)料溫難以保證，最好設(shè)多個(gè)養(yǎng)護(hù)工區(qū)，選用移動(dòng)式拌和設(shè)備，在什么地方施工，就將拌和設(shè)備移到該養(yǎng)護(hù)工區(qū)。拌和設(shè)備按生產(chǎn)能力可分為小型(40t以下)、中型(30～350t/h)和大型(400t以上)，對(duì)于養(yǎng)護(hù)設(shè)備來(lái)說(shuō)，由于用料少，一般選用中型拌和設(shè)備，它的生產(chǎn)能力在40～120t/h之間，如果單是養(yǎng)護(hù)修補(bǔ)工程，選用40～80t/h的拌和能力為好，如果養(yǎng)護(hù)量較大，考慮到罩面和大修，或者兼顧用兩套路面養(yǎng)護(hù)設(shè)備，可選用80～120t/h的拌和設(shè)備。路基修補(bǔ)路面的松散和裂縫大部分是由于路基的松散和裂縫引起的，如果只處理路面的松散和裂縫，病害沒(méi)有徹底根除，過(guò)不長(zhǎng)時(shí)間，又會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，要徹底解決，必須對(duì)出現(xiàn)病害的基層進(jìn)行處理，而路基處理很復(fù)雜、費(fèi)時(shí)。對(duì)于一般路面，有路面面層、路面聯(lián)結(jié)層、路面底層，然后才是路基二灰礫石層，要多層銑刨多層攤鋪，原路是幾層攤鋪，修補(bǔ)也必須用幾層攤鋪，銑刨深度大，而且路基處理后要有養(yǎng)生期，即使添加早強(qiáng)劑，養(yǎng)生期也不得小于24h，路基處理的施工工藝如圖4所示。圖4 路基處理的施工工藝從路基處理的工藝流程圖可以看出，它的工藝比較復(fù)雜，但仔細(xì)分析，它與大面積修補(bǔ)沒(méi)有什么大的區(qū)別，只是分了幾層來(lái)處理，而且處理工藝基本一樣，只是拌和料不一樣，拌和設(shè)備也不一樣。面層瀝青混合料和聯(lián)結(jié)層混合料用一種拌和設(shè)備，只需變動(dòng)一下白料種類和級(jí)配。路基處理所用水泥穩(wěn)定碎石，要