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公路快速養護技術的應用研究
2019年06月19日    閱讀量:2567    新聞來源:《公路工程》王佩卿、咼潤華、周游佳、陳爽  |  投稿

摘 要

使用快速養護技術對瀝青路面裂縫及坑槽進行現場修補。結果表明,采用乳化瀝青灌縫和TL-2000抗裂貼兩種方法對瀝青路面裂縫病害的快速修補效果顯著;采用冷補材料快速修補法和就地熱再生修補法對瀝青路面坑槽修補后,路面使用性能良好。對公路快速養護技術進行了全生命周期的經濟效益分析,考慮交通延誤成本后,快速養護較常規養護具有更好的社會經濟效益瀝青網sinoasphalt.com


概述

近年來我國公路建設高速發展。數據顯示:截至2016年底,我國公路總里程達469.63萬km,其中高速公路里程高達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、路網密度、道路質量等指標衡量,我國同發達國家仍有不小的差距[2]。此外,我國的公路基礎設施養護工作存在明顯不足,養護資金投入比例較低,“重建設、輕養護”觀念依然存在。經過近30a的建設,我國公路路網基本成型,公路發展將逐漸由建設向養護管理過渡。


傳統公路養護流程復雜、時間長、造價高,易造成交通擁堵及揚塵污染。與之相比,快速養護施工時間短,工藝相對簡單,能最大限度地減少交通擁堵和環境污染。在環境污染和交通擁堵日益嚴重的背景下,如何安全、有效的將快速養護技術應用于公路日常養護中,已成為公路基礎設施養護的重要課題。


針對快速養護,國內外學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材料,此后,各國陸續研發出不同的快速修補材料。美國緬因州交通運輸部將研發的Glas-Grid8501玻璃纖維網用于路面中,可有效抑制路面反射裂縫[3]。美國學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、流動性、粘結性和施工性能,在路面裂縫養護中起到很好的效果[4]。對于水泥混凝土路面,除了常用的快凝、早強、含外加劑的水泥,國外還開研發了各種適用于快速修復的新型水泥,如日本研制的“調凝水泥”[5]、美國開發的“派拉蒙特(pyra-ment)”混合水泥[6]等,均可在12h甚至更短的時間內完成水泥混凝土路面的快速養護工作并開放交通。


工藝技術方面,薄層SMA、稀漿封層、微表處等技術已經在國際上廣泛應用,具有封水、抗滑、耐磨耗、填充以及恢復路表外觀的功能[7]。對于坑槽修補,乳化瀝青壓力噴射修補和專用材料修補2種技術尚處于推廣階段[8];對于裂縫修補,相比于標準槽非貼封式、淺槽貼封式、簡單無槽貼封式3種方法,標準槽貼封式處理效果最佳,一般采用改性乳化瀝青灌縫材料,配合以熱風鎬、擴縫機等小型設備,機械化水平較高[9,10]。二十世紀末期興起的就地熱再生、冷再生等技術也具有較為廣闊的應用前景[11]。此外,發達國家陸續研發了路面就地熱再生機械以提高養護速度,減少對交通的影響。


相較于發達國家,國內公路快速養護的研究起步較晚,目前仍處于研究和探索階段。上世紀90年代,江蘇省建筑科學研究院研制的JK系列混凝土快速修補劑,具有強度高、粘結力大的優點,但由于含有硅酸鹽、氟鋁酸鹽等特殊添加劑,價格比較昂貴[12]。西安交通大學研發了由硫鋁酸鹽、鋁酸鹽、硅酸鹽及高效表面活性劑復合而成的HW型超早強快硬修補材料,該材料可滿足4~6h通車要求[13]。武漢理工大學材料實驗室將超快硬磷酸鹽膠結料作為混凝土路面修補材料,取得了較好的應用效果[14]。“天福牌”TF系列水泥混凝土快速修補劑在水泥混凝土路面的快速養護中表現出極佳的施工性能及路用性能[15]。本文運用快速養護技術對瀝青路面裂縫、坑槽等病害進行現場修補,并在考慮交通延誤成本的基礎上對快速養護和常規養護進行全生命周期的經濟效益分析。

快速養護技術的現場試驗

試驗地點選在浙江省臺州市。臺州市屬于亞熱帶季風氣候,受沿海環境以及山地影響,冬暖夏涼,雨水充沛,氣候溫和。截止2016年底,臺州市公路總里程12578km,高速公路里程298km。其中,水泥混凝土路面長度約占總里程的1/4,瀝青路面占3/4。本次快速養護試驗主要針對瀝青路面,現場調研后發現,臺州市公路的主要病害有車轍、坑槽、裂縫、松散等。


臺州市公路局的資料顯示當地春季多雨,地面水和地下水的雙重影響導致路面排水不暢,易出現滯留水現象。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構層內,從而造成瀝青路面出現裂縫、松散、坑洞、沉陷、車轍等病害。此外,受渠化交通的影響,高等級公路車行道兩側和中間部隆起,易形成車轍。結合臺州市多年公路養護經驗和實地調研情況,現場主要針對裂縫和坑槽類病害開展快速養護試驗。

裂縫快速修補

針對瀝青路面裂縫的快速修補,現場選取兩個試驗段分別采用乳化瀝青灌縫和TL-2000抗裂貼進行試驗。

(1)乳化瀝青灌縫。試驗路段為104國道和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面和底部,噴灑時避免雜物或水分進入。待乳化瀝青破乳后,用灌縫機將提前配置好的混合料均勻灌入裂縫內,等待路面溫度降至自然溫度。最后需對施工后的路面進行壓實找平,并對施工過程產生的雜物進行清掃。


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(2)TL-2000抗裂貼快速修補裂縫。作為一種滾卷式阻裂防水隔膜,抗裂貼表面的高強耐高溫織物能有效抵抗裂縫處拉應力,限制裂縫擴張,提高瀝青路面局部抗拉強度。與傳統養護方法相比,抗裂貼操作簡便、施工速度更快、美觀耐用、安全環保、且成本更為低廉、效益明顯,見圖2。


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選取S327臨前線椒江段瀝青混凝土路面作為試驗路段。施工步驟如下:


a.首先進行施工放樣,劃定修補裂縫范圍;b.清掃路表面和裂縫內的雜物并灌注高分子密封膠;c.使用相應規格的抗裂貼貼縫,貼縫后使用小鋼輪壓路機碾壓,確保抗裂貼完美貼合路面,不出現氣泡、皺褶等現象。


現場試驗表明,乳化瀝青灌縫和抗裂貼修補均可在1~2h內完成并開放交通。修復后的路表面平整,在交通荷載和雨水沖刷下未出現任何異常。


坑槽快速修補

坑槽的快速修補主要采用冷補材料快速修補法和就地熱再生修補法。

(1)冷補材料快速修補法。試驗路段在G228線K62處,采用新型高性能快速冷補材料進行修補。該冷補料具有抗剝落、耐久性好、抗凍融、防滑、綠色環保等特點。瀝青路面坑槽快速養護的主要施工過程如圖3所示。試驗路段經過夏季、冬季的高低溫考驗,修補路面狀態良好,未出現脫粒、松散等現象,且經歷春季雨期之后,路面未出現損壞,路用性能良好。


(2)就地熱再生快速修補。作為一種新型工藝,熱再生修補避免了傳統坑槽修補中存在的弱接縫問題。對舊瀝青路面進行再生利用,在降低成本的同時避免了舊料報廢產生的污染和占地問題。


試驗路段為104國道黃巖段瀝青路面,采用綜合養護車進行熱再生快速修補,施工過程如圖4所示。熱再生技術修補坑槽的主要步驟包括清理軟化病害區域、噴灑乳化瀝青、添加新料并攤平壓實等。與傳統修補方法相比,就地熱再生修補可將舊瀝青路面再生利用,在減少環境污染的同時大大降低維修成本。此外,該方法還可處理瀝青路面坑槽、車轍、擁包、龜裂、網裂等局部病害。試驗結果表明,使用就地熱再生技術修補之后,路面使用性能優異,至今未發現其他損害。


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社會經濟效益分析

本文選取普通瀝青加熱灌縫以及SBR改性乳化瀝青常溫灌縫兩種常規養護方法與快速養護(NE-6改性乳化瀝青封縫)進行經濟效益對比,表1列舉了3種養護方式的相關參數。


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針對以上數據,相關說明如下:


a.工程造價根據實際工程中材料使用情況進行估算,以每100m裂縫所需的養護材料為計算標準,所有材料價格均參考養護試驗時的市場價格;


b.燃料費包括養護材料加熱費用以及養護器械的燃料費用,其中普通瀝青加熱灌縫方法的燃料費主要為瀝青加熱,而另外2種主要是由灌封機等養護設備的燃料費產生;


c.設備折舊費主要是灌封機的折舊,普通瀝青加熱灌縫養護中可直接用鐵壺進行灌縫,因此折舊費較低;


d.由于工序均不復雜,考慮3種方法的人工費用相同,予以忽略。


假設路面壽命為15a,使用普通瀝青加熱灌縫技術時,在第15年末公路已達到使用壽命,無需再進行養護;SBR乳化瀝青灌縫方法的養護有效期為1~2a,計算模式等效取為“1a—2a—1a—2a……”的養護模式進行計算。根據上述計算方式,可得15a年末3種養護方法的直接養護成本如表2所示。


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根據表2結果,3種養護方式的全生命周期直接成本從大到小依次為:NE-6改性乳化瀝青封縫>SBR乳化瀝青灌縫>普通瀝青加熱灌縫,快速養護沒有成本優勢。考慮到高等級公路車流量大,因交通擁堵造成的經濟損失明顯,故需將占道施工引起的交通延誤成本量化并納入公路養護成本中。


參考《公路養護安全作業規程》中的規定并結合現場施工情況,養護占道作業的疏導具體設計為:警告區S=1600m、路肩封閉上游過渡區LS=100m、緩沖區H=50m、作業區G=100m、下游過渡區LX=100m、終止區Z=50m。


為方便計算,對現場進行如下簡化:車輛以100km/h的速度勻速行駛,從警告區段起始處以一定加速度減速通過警告區,并在上游過渡區起始處達到50km/h,勻速行駛通過上游過渡區、緩沖區、作業區以及下游過渡區,再以相同的加速度增速至100km/h,且未造成交通擁堵。具體計算示意圖如圖5所示,施工道路為雙向四車道高速公路,圖中僅描述中央分隔帶至養護作業區的路幅區:


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由此可以計算出:由于公路養護占道對交通流的影響路段長度為3550m,產生的單車延誤時長為51s。


顯然,交通延誤成本=延誤車輛總數×單車載客人數×單車延誤時間×單位時間價值:對于前2項因子,由于養護開始時間以及不同類型車輛載客人數的隨機性,相同時間內通過的車輛數和人數存在較大差別,為強調交通封閉時長在交通延誤成本中的重要性,本項目假定延誤車輛總數僅與養護時間和年平均小時交通量相關,且假定不考慮施工時間段的差別。綜合考慮試驗現場情況及快速養護技術的應用場景,按照雙車道二級公路的標準選定年平均日交通量15000pcu進行計算,故年平均小時交通量為625pcu,車輛平均載客人數取1.5。根據臺州市人社局提供的2014年職工平均小時工資確定單位時間價值為23.2元/h。結合3種養護方法的交通封閉時長可計算出瀝青壽命周期內的交通延誤成本如表3所示。


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根據表3可計算3種方法的全生命周期養護成本分別為7410.6元、56007元和20476元。由此可得如下結論:


a.僅考慮養護成本時,低成本的常規養護方法具有一定的價格優勢。相較NE-6改性乳化瀝青封縫,普通瀝青加熱灌縫的方法可節省近30%的養護成本,SBR乳化瀝青灌縫的方法可節省16%的成本;


b.考慮交通延誤成本后,快速養護方法具有更顯著優勢,成本僅為常規養護的1/3。


另外,常規養護中交通封閉時間過長容易發生車輛排隊現象,從而進一步增加出行延誤成本。此外,還會產生因剎車、低速行駛等因素造成的油耗增加成本以及由于道路封閉而引起的潛在交通事故成本。綜上所述,考慮交通擁堵的外部性成本之后,快速養護在公路全生命周期內具有良好的經濟效益。


除此之外,快速養護還可帶來如下社會效益:


a.由于交通封閉時間的縮短以及施工方法上從加熱施工到常溫施工的轉變,快速養護中排放的CO2等溫室氣體和硫化物等有毒氣體會大大降低;


b.在高溫季節,普通瀝青加熱灌縫容易導致養護材料軟化膨脹溢出,不僅破壞公路形象,而且泛出的瀝青料容易被輪胎帶走影響車輛行駛安全。相較而言,快速養護材料的性能較好且無需加熱,因而可避免此類問題;


c.同等情況下,常規養護的交通封閉時間長,且夜間施工比例較大,由此產生的交通事故量相對較高,有損道路管理者形象。

結論

本文針對瀝青混凝土路面的裂縫、坑槽等病害進行了一系列的快速養護現場試驗,試驗結果表明,快速養護方法可對原有路面病害起到很好的修復效果。同時,考慮交通延誤成本后的全生命周期費用分析顯示,快速養護方法具有良好的社會經濟效益。主要結論如下:


a.采用乳化瀝青灌縫和TL-2000抗裂貼2種方法分別對瀝青路面裂縫進行快速修補,修補后路面性能良好;


b.使用冷補材料快速修補法和就地熱再生修補法對瀝青路面坑槽進行快速修補,經歷高低溫和雨季的考驗之后,仍保持較高的路面服務水平,無明顯損害;


c.對傳統和快速養護方法進行全生命周期的經濟效益分析。快速養護的直接養護成本略高于常規養護,考慮交通延誤成本后,快速養護具有顯著優勢,成本僅為常規養護的1/3;


d.快速養護還具有減少有毒有害氣體排放、降低交通事故率等社會效益。

[參考文獻]

[1]2016年交通運輸行業發展統計公報[DB/OL].http://zizhanmot.gov.cn/zfxxgk/bnssj/zhghs/201704/t20170417-2191106.html.

[2]秦華容.中美高速公路運輸比較研究[D].西安:長安大學,2011.

[3]WoolstencroftJ.FieldTestEvaluatesPavementReinforcementSys-tem[J].Publicworks,1999,130(9).

[4]SternerCL.Cold-appliedfast-settingroadrepairmaterial,ap-plicator,andmethod:U.S.Patent5,354,145[P].1994-10-11.

[5]張重祿,肖秋明.水泥混凝土路面快速修復技術展望[J].中外公路,2000,20(1):18-21.

[6GuntertM.InnovativeNewDevelopmentsinConcreteSlipformPavingEquipmentforthe21stCentury[C]//Engineering21stCenturyHighways.ASCE,1989:232-246.

[7]交通基礎設施檢測與養護技術[M].北京:清華大學出版社,2010.

[8]SmithKL,RomineARMaterialsandProceduresforSealingandFillingCracksinAsphaltsurfacedPavements.manualofPractice[R].2001.

[9]SmithKL,RomineARInnovativematerialsdevelopmentandtes-ting.Volume3:Treatmentofcracksinasphaltconcrete-surfacedpavements[M].1993.

[10]MassonJF,LacasseMA.AReviewofAdhesionMechanismsattheCrackSealant/AsphaltConcreteInterface[C]//Proceedings

ofthe3rdInternationalSymposiumonDurabilityofBuildingandConstructionSealants.RILEM,Paris,2000:2-3.

[11]JohnsonD,FreemanR,StevensonJ.Cost-effectivenessofcracksealingmaterialsandtechniquesforasphaltpavements[J].Trans-portationResearchRecord:JournaloftheTransportationResearchBoard,2000(1697):31-40.

[12]水泥混凝土路面修補技術[M].北京:人民交通出版社,1995.

[13]韓瀚.復合式高等級公路面的設計施工與經濟解析[J].安徽建筑工業學院學報(自然科學版),2005,13(5):22-25.

[14]姜洪義,張聯盟.超快硬磷酸鹽混凝土路面修補材料性能的研究[J].公路,2002(3):87-89.

[15]何健杰.水泥混凝土路面快速修補材料與工藝研究[D].成都:西南交通大學,2006.

[16]王子鵬.高速公路瀝青路面裂縫養護措施及效果評價[J].交通標準化,2005(10):92-95.


標簽:今日頭條行業新聞施工案例瀝青混凝土
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