毕业设计（论文）-沥青路面预防性养护管理技术研究.doc

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1、摘要：目前，沥青混凝土路面因其具有良好的力学性能和较好的耐久性以及行车舒适性，成为我国公路选用的主要路面结构形式。但是沥青路面在经受繁重的轴载负荷和经受气候、环境的影响的前提下，路面使用品质受到严峻考验，因此保持优良的路面使用品质，降低养护成本是公路沥青路面养护管理的主要任务。且各种养护新工艺、新材料和新设备的不断涌现和更新有力地推动了预防性养护技术的发展。如何科学、合理地进行高速公路养护,特别是沥青路面预防性养护,对保持路面的良好使用性能、相对延长路面的使用寿命并降低路面的寿命周期养护费用具有十分重要的现实意义。本文将对高速公路沥青路面预防性养护技术与对策作了分析。 关键词：沥青路面；裂缝；

2、预防性养护；技术一、 前言随着我国高速公路建设的迅猛发展,高速公路养护特别是沥青路面预防性养护工作正逐渐受到各级高速公路管理部门的高度重视。沥青路面的损坏总体可分为两大类,一类为结构性损坏,包括路面结构整体或其中一部分的损坏,使路面不能支承预定的荷载;另一类为功能性损坏,它可能不伴随结构性损坏而发生,但由于平整度和抗滑性能的下降,使其不再具有预定的功能,从而影响了行车质量。预防性养护是对道路及其附属设施在病害未出现或明显扩大前进行的一种有前瞻性、主动性、计划性和针对性的节约全寿命周期费用和提高全寿命周期效益的超前处治措施，其核心是成本效益的最大化，这一措施若能得到制度化、规范化的落实，将拉大路

3、面大修周期，大大延长公路使用寿命，具有极大的社会效益、经济效益和环保效益。狭隘的预防性养护通常是指路面的预防性养护，广义的预防性养护还包括路基、边坡、桥涵、隧道、机电设备、绿化、防护工程等方面。有研究表明，在最佳时机对沥青路面早期病害实施预防性养护，其与被动性、矫正性养护相比，前后两者的投资比例是1：5。所以，管养单位要定期对路面结构强度、抗滑性能、平整度和路面破损状况等进行检测，以便科学制订预防性养护计划和养护措施。 二、 高速公路沥青混凝土路面早期性能评价内容及性能分级（一） 、高速公路建设路面早期性能评价内容研究表明：在我国的沥青混凝土路面的早期破损现象中，裂缝和车辙破坏占总破坏的80%

4、90%。裂缝和车辙的出现，严重影响了路面使用性能，导致路况不佳，乘车者感觉不舒适。观测资料表明，部分高速公路在通车23年后就出现了较为严重的车辙和裂缝，这虽然是多方面原因造成的，但不可否认，忽视将车辙和裂缝作为早期性能重要评价内容是导致预防性养护效果不显著的主要原因。因此，将裂缝和车辙从路面破损中单列出来，作为早期性能评价内容，有利于更好地采取预防性养护措施，使其更有针对性。随着行车荷载和外界环境对路面的作用影响，路面结构强度会有所衰减。但是在沥青混凝土路面的使用早期，路面结构强度一般变化不大，基本处于良好的状态。换言之，通常不能通过预防性养护来解决路面强度不足的问题。所以预防性养护是以路面结

5、构强度良好为前提的，不需再将路面强度作为高速公路沥青混凝土路面早期性能评价内容。另一方面，将裂缝和车辙从路面破损中单列出来后，剩余破损包括坑槽、松散、泛油、唧浆等，由于包括的破坏类型较多，而且这些破损一般都是局部出现的，应根据具体的破坏类型，采取相应的处置措施。所以本文中不考虑剩余破损。在借鉴我国现有评价指标的基础上，参考国内外现有的规范和经验，考虑到高速公路沥青混凝土路面早期性能容易出现的问题，从预防性养护要求出发，将裂缝、车辙、平整度、抗滑性能作为高速公路沥青混凝土路面早期性能的评价内容。（二） 、高速公路沥青混凝土路面早期性能分级为了使预防性养护更有针对性，同时便于道路管理部门正确地选择

6、预防性养护对策，对高速公路沥青混凝土路面早期性能评价内容进行了分级评价。1、裂缝的分级裂缝按路面分布状况可分为横向裂缝、纵向裂缝和网裂。裂缝的宽度和密度决定着对路面的危害程度。对于单条裂缝，预防性养护阶段最关心的是裂缝宽度，但对于整个路面，裂缝密度则是很重要的。1.1裂缝宽度的分级 对于预防性养护来说，裂缝的宽度指的是裂缝表面宽度。现行的公路沥青路面养护技术规范和高速公路养护质量检评方法（试行）中，都把裂缝宽度5mm作为裂缝程度轻重的分界。因此，文中把裂缝宽度5mm作为预防性养护的研究对象；当裂缝宽度5mm时，应按日常养护维修相关规范进行处理。 根据裂缝处渗水试验结果分析可知，渗水系数随裂缝宽

7、度的增大而增大，裂缝宽度在1mm以下时，基本不渗水；裂缝宽度在3mm以下时，渗水系数变化速率缓慢，裂缝宽度3mm后，渗水系数变化速率增大。因此把裂缝宽度分为三个等级：（1） 裂缝宽度1mm，称为一级裂缝：（2） 裂缝宽度在13mm，称为二级裂缝；（3） 裂缝宽度在35mm，称为三级裂缝。1.2裂缝率的分级文中提出的裂缝率是针对网裂的，适用于预防性养护评价。我国在现行规范还没有裂缝率与路面状况等级划分的评价标准。故文中引用日本道路养护技术规范中的PSI模型。路面现时服务能力指数主要考虑了常见破损类型中的路面平整度、裂缝率和车辙深度。当PSI=4时，可推算得到CR=0.285%，而更具我国高速公路

8、的实际情况，裂缝病害比较严重，所以将CR值修正为1%；当PSI=2.5时，亦可推算得到CR=3.145%。文中规定当CR3.145%时，不属于预防性养护的范围，应按照日常养护规范处理。因此，将预防性养护阶段的CR分为以下两个等级：（1） CR1%,称为一级裂缝率；（2） CR在1%3.145%，称为二级裂缝率。2、车辙的分类根据国外经验，针对我国高速公路沥青混凝土路面结构特点，对深度为025mm的车辙进行分级。公路工程技术标准规定：高速公路的路拱横坡为1.5%。在各大高速公路大量的车辙测试结果表明，我国车辙宽度一般为8001500mm。如果车辙宽度取值为1200m，可近似假设车辙形状为三角形，

9、通过几何关系，可以计算得到使车辙内不致积水的车辙深度为9mm。参考国外标准，从安全度考虑，车辙深度应该10mm。从行车舒适性角度考虑，车辙深度如15mm，行车就晃动不稳定。当车辙深度25mm时，应采取日常养护措施。根据以上分析将预防性养护阶段的RD分为三个等级：（1） RD10mm，称为一级车辙：（2） RD为1015mm,称为二级车辙：（3） RD为1525mm，称为三级车辙。3、平整度的分类 路面平整度分级将道路使用者的舒适性作为分级的重要依据。在路面平整度特性研究这篇文章中给出了国际平整度指数IRI与路面功率谱密度的简化关系式： 高速公路养护质量检评方法（试行）中规定：在IRI6.6时，

10、路面处于需要养护维修的状态。根据以上分析，把预防性养护阶段路面平整度分为以下三级：（1） IRI为03.42，称为一级不平整；（2） IRI为3.425.42，称为二级不平整；（3） IRI为5.426.6，称为三级不平整。4、抗滑性的分级路面的一个重要功能就是保证使用者的安全，而路面抗滑性能是影响行车安全的主要路面因素。综合分析认为：当横向力系数SFC45时，雨天事故有急遽上升的趋势。随路面抗滑能力的增加，雨天事故率逐渐减小。路面抗滑力水平应维持在一个合理的范围内，追求过高的抗滑能力是不必要的，也是不经济的。所以将SFC值控制在50左右是经济合理的。当SFC45时，应按照日常养护规范处理。因

11、此，把预防性养护阶段的横向力系数SFC分为以下两个等级：（1） SFC50，抗滑性能处于一级状态；（2） SFC为4550，抗滑性能处于二级状态。三、 沥青路面预防性养护内容和特点（一） 沥青路面预防性养护内容1、养护的分类沥青混凝土路面由于具有良好的力学性能和较好的耐久性以及行车舒适性，成为我国公路选用的主要路面结构形式。然而，沥青路面在经受繁重的轴载负荷和密集交通量反复作用的同时，还要经受气候、环境的影响，路面使用品质呈逐年下降趋势，因此保持优良的路面使用品质，延缓病害发展，延长路面使用寿命，降低养护成本是公路沥青路面养护管理的主要任务。路面养护可以分为两种：预防性养护和纠正性养护。所谓纠

12、正性养护，就是我们传统意义上的修补路面的局部损害或对某些特定病害进行的养护作业，适用于路面已经发生局部的结构性破损，但还没有波及全局的情况，显然这是一种事后、被动的养护方式，治标不治本，各种局部病害积累起来将形成全局性的结构性破坏，最终导致昂贵的修复（大修）工程。预防性养护是一种在路面状况良好的情况下采取的对现有道路系统进行有计划的、基于费用效益的养护策略，预防性养护在没有提高路面结构承载能力的情况下，延迟路面的损坏，维持或改善路面现有通车条件，通过延长原有路面的使用寿命来推迟昂贵的大修和重建活动。预防性养护在延缓路面使用性能恶化速率、延长其使沥青混凝土路面由于具有良好的力学性能和较好的耐久性

13、以及行车舒适性，成为我国公路选用的主要路面结构形式。用寿命和节约寿命周期费用方面具有重要意义。 2、养护的时机沥青路面在其寿命周期内可分为三期：a. 建成投入使用开始，沥青逐渐被氧化、损耗；b.沥青路面出现微小裂缝、小坑槽或脱皮现象；c.路面出现较大面积裂缝，并贯通形成龟裂，最终出现结构问题。 路面预防性养护是对高速公路路面采取的一种高标准的养护方式，要求在路面尚处于良好状态时，即路面处于第一阶段时开始采取保护性养护措施，把病害消灭在萌芽状态，使路面始终处于良好的服务状态。研究沥青路面预防性养护实例：山西省交通科学研究院于2001年承担山西省交通厅科技项目“高等级公路长 期使用性能的研究”，作

14、为该项目的一项重要分题，我们对预防性养护技术进行了大量调查研究。预防性养护是为了防止路面早期损坏和延迟路面损坏的进程而采取的措施，其目的是延缓路面的损坏，增加路面的使用寿命。为了防止路面轻微病害的进一步扩展，以减缓路面使用性能进一步恶化与延长路面使用寿命为目的的养护作业，通常用于没有发生损坏，或只有轻微病害与病害迹象的路面。截至2006年底山西省高速公路通车里程达到了1752 km，其中，其中沥青路面约占总量的90%，所以沥青路面使用质量直接影响到我省交通的畅通和经济的发展。鉴于此，对我省大运高速公路进行了全面调查，以求研讨预防性养护有效时机。21 主要调查内容本次针对预防性养护对策的调查工作

15、主要进行了路面颜色、渗水系数、构造深度、路面轻微病害等几个内容:（1）沥青路面颜色的变化（深浅）调查沥青路面颜色的变化，分析路面颜色的深浅变化的原因（如沥青用量、矿料类型、行车磨耗、老化、沥青膜剥落、集料脱落等）。（2）目测道路表面状况沿路观察路况并结合询问管理人员，记录沥青剥离、集料脱落、表面微裂缝等轻微病害。（3）构造深度检测按照施工时路面标段划分，每标段选取典型路段在主车道轮迹带检测路表的构造深度。（4）渗水系数检测在构造深度相同位置进行渗水试验，以评价路面的密水性能，同时与构造深度进行相关分析。2.2调查结果通过路况调查及现场检测数据分析，得到以下调查结论：a）路面表面颜色主要受碎石颜色影响，不能据此作为是否进行预防性养护的依据。b）沥青膜剥离、集料的脱落（松散）阶段是预防性养护的有效时机。c）现有渗水试验不能作为路面是否进行预防性养护评价的依据，目前沥青路面渗水仪根本不能反映行车尤其是高速行车条件下的路面渗水情况，以及由此而产生的动水压力对路面的破坏情况，所以使用目前的渗水仪不能判别路面的抗渗性能，应使用从新选定适合条件的渗水实验装置。d）构造深度可与目测结合制定预防性养护时机及措施。2.3 AC类沥青路面路预防性养护时机确定从目前来看，国内外对预防性养护时机，还没有十分有效的单一方法来界