蘭姣艷

（廣西北部灣投資集團(tuán)有限公司沿海高速公路，廣西 欽州 535029）

0 引言

超薄磨耗層（UTAC））屬于鋪裝厚度比較薄、物理粒徑較小的一種瀝青混凝土，最早在法國出現(xiàn)，1979 年法國開始用于恢復(fù)瀝青路面的抗滑性能，于是提出3.5cm 厚度的薄面層鋪設(shè)，后來發(fā)展也應(yīng)用在新建路面的修筑[1]。繼而因?yàn)榻煌吭黾佣饾u減薄，先后出現(xiàn)有后面層50～90mm、薄面層30～50mm、很薄面層20～30mm 等厚度以及發(fā)展出超薄磨耗層10～20mm 厚度。UTAC 具有抗滑性能好、細(xì)粒式、厚度薄主要3 方面特點(diǎn)的相輔相成，從而造就了構(gòu)造深度大、厚度薄造價(jià)低、噪音低等優(yōu)點(diǎn)，使得非常適合應(yīng)用在高速公路中的路面養(yǎng)護(hù)維修。隨著超薄磨耗層的廣泛運(yùn)用，全球各國紛紛利用超薄磨耗層在瀝青路面的養(yǎng)護(hù)和建設(shè)之中。超薄磨耗層技術(shù)在提高公路服務(wù)質(zhì)量水平的同時(shí)，還大量減少了不可再生資源的浪費(fèi)，具有多方面的良好環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益[2]。

1 高速公路養(yǎng)護(hù)需求分析

以廣西區(qū)內(nèi)某高速公路為例，該高速是瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，沿線屬于濕熱氣候，濕度較大、降雨量大，春季連綿的陰雨和夏季頻繁的暴雨，平均氣溫22℃，極端高溫達(dá)到41℃，極端低溫低到-2℃。該高速公路自從建成通車時(shí)的大致4500 輛/d 的交通量，到目前的超過18000 輛/d 的逐年增長交通量趨勢，另外一方面重載、超載車輛數(shù)量也隨之增加，高速公路運(yùn)輸承載壓力不斷加重，對(duì)路面耐久性以及結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生嚴(yán)重影響。日益增加的重載車輛和使用年限增長，使得該高速產(chǎn)生不同程度損壞。路基原因、溫度裂縫原因、疲勞裂縫原因而造成路面車轍、拉裂、抗滑性減弱、坑槽等病害，道路養(yǎng)護(hù)迫在眉睫。

1.1 瀝青路面高速公路主要病害

1.1.1 車轍

車轍會(huì)使路面出現(xiàn)兩側(cè)隆起的轍槽，常伴有泛油或離析現(xiàn)象，不同路段車轍深度有差異，長縱坡路段特別是連續(xù)長縱上坡段深度可達(dá)到30mm，車轍是瀝青路面主要病害之一。產(chǎn)生車轍的原因有長時(shí)間持續(xù)的高溫天氣，施工材料設(shè)計(jì)油石比偏高和不均勻，載貨車輛在爬坡路段行駛速度慢使得上坡路面荷載時(shí)間明顯增加。

1.1.2 水損壞

高速路面坑槽等類型的水損壞大都產(chǎn)生于降雨量多的雨季，輪跡帶上是該病害位發(fā)生的主要位置，非均勻分布在整條高速路面。造成水損壞的原因主要有：氣候原因，夏季暴雨頻繁加上高溫，加劇了水損害；交通荷載原因，高速路段中發(fā)現(xiàn)車流量偏大的路段水損壞更為明顯；施工問題，施工時(shí)瀝青混凝土路面碾壓不及時(shí)，壓實(shí)度不足，造成路面局部空隙率偏大，接縫處密實(shí)性差導(dǎo)致水分滲入內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，加上車輪行駛產(chǎn)生的泵吸、動(dòng)水壓力使得瀝青與集料出現(xiàn)松散現(xiàn)象。

1.1.3 裂縫

裂縫病害有網(wǎng)狀裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫和龜裂等主要的類型。發(fā)生原因包括路基不均勻沉降、反射裂縫、溫縮裂縫等原因的高速路面拉裂。例如，晝夜溫度下降速度較快以及溫差過大，導(dǎo)致路面收縮產(chǎn)生應(yīng)力拉伸強(qiáng)度過大。

1.2 加鋪超薄磨耗層對(duì)養(yǎng)護(hù)需求分析

依據(jù)高速公路路面不同程度的病害破壞，采用不同養(yǎng)護(hù)處理方法。若基層完好，以“圓洞方補(bǔ)，斜洞正補(bǔ)”原則換填面層材料。裂縫類病害通常會(huì)采用填充瀝青砂、灌縫、粘貼貼縫帶等封縫措施，各種措施方法也會(huì)存在一些缺點(diǎn)。通常采用的養(yǎng)護(hù)維修措施存在的問題包括：瀝青路面病害發(fā)生點(diǎn)比較分散，養(yǎng)護(hù)作業(yè)也變得分散且作業(yè)區(qū)較小，重新鋪筑時(shí)壓實(shí)時(shí)間相對(duì)短，施工質(zhì)量難以得到保證；都是以缺陷性、矯正性養(yǎng)護(hù)措施，缺乏系統(tǒng)的、預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)；若是自下而上發(fā)展的瀝青路面病害，修復(fù)工程量較大，需要銑刨重鋪，對(duì)交通產(chǎn)生很大干擾，造價(jià)成本高；大部分的搶救性養(yǎng)護(hù)措施，成本都比較高。

超薄磨耗層是一種優(yōu)質(zhì)瀝青混凝土，加鋪超薄磨耗層具有較高經(jīng)濟(jì)性的一種技術(shù)方案。超薄磨耗層領(lǐng)域國內(nèi)外都有較長時(shí)間的研究和工程實(shí)例成果展現(xiàn)，超薄磨耗層在眾多研究表明能夠提高使用功能耐久性和行車舒適性，節(jié)約養(yǎng)護(hù)維修成本、降低建設(shè)成本的特點(diǎn)，延長高速公路使用壽命，推遲大修周期[3]。從超薄磨耗層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和組成材料上看，超薄磨耗層合適各種氣候條件和交通等級(jí)的公路工程。在新建公路表面層應(yīng)用能很好的提高耐久性和抗滑性能，也應(yīng)用在高速公路水泥路面或?yàn)r青路面的恢復(fù)表面功能以及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程，還用在水泥混凝土橋面或鋼管拱橋橋面橋梁結(jié)構(gòu)的橋面鋪裝利用較薄的鋪裝厚度來降低恒載。但是，對(duì)于舊路養(yǎng)護(hù)工程，在原有路面已經(jīng)出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性的明顯破壞或者嚴(yán)重的車轍時(shí)也不宜使用超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)。

2 超薄磨耗層施工方案

采用攤鋪機(jī)、碾壓機(jī)進(jìn)行超薄磨耗層施工。首先對(duì)高速公路原路面處理，需要修復(fù)病害嚴(yán)重的路面位置，進(jìn)而在公路表面灑布黏層油。做好準(zhǔn)備工作之后是進(jìn)行超薄磨耗層的混合物料拌和以及運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等過程[4]。施工路面嚴(yán)禁車輛通行，對(duì)交通需要采取限制措施。

2.1 原路面處理

對(duì)于初始狀況較好的原路面養(yǎng)護(hù)施工前，僅需對(duì)路面病害進(jìn)行處理。對(duì)于裂縫問題，當(dāng)裂縫寬度大于6mm 時(shí)采取裂縫開槽和回填的方式修復(fù)，小于6mm 寬度的裂縫則不需要特別處理僅需要將縫里的垃圾、雜物采用吹風(fēng)機(jī)清理干凈；對(duì)于公路車轍病害問題，如果深度大于12.5mm 時(shí)需要進(jìn)行銑刨施工并將路面恢復(fù)原狀，而如果車轍深度小于12.5mm 則無須處理。對(duì)病害路面修復(fù)后再用清水清理干凈。最后，還要對(duì)原路面的驗(yàn)收，合格后才能進(jìn)行超薄磨耗層的加鋪施工[5]。

2.2 材料組成與混合料拌和

集料采用玄武石碎石材料，有分細(xì)集料與粗集料2種，質(zhì)量要求應(yīng)滿足如吸水率小于2%、壓碎值小于28%、黏附性大于5 級(jí)、磨光值大于42PSV 等《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）相關(guān)集料質(zhì)量要求。瀝青的選擇上，其延度大于20、針入度需要大于50、48h 內(nèi)離析率小于2.5、軟化點(diǎn)應(yīng)大于60℃的SBS改性乳化瀝青。此外，在施工前需要采取避免日曬雨淋的合理存儲(chǔ)，并檢測確定性能能夠滿足要求。其他材料方面，顆粒木質(zhì)素纖維穩(wěn)定劑、石灰?guī)r礦粉、干凈的飲用水等所有材料都需要滿足規(guī)范要求。

混合料拌和必須按照設(shè)計(jì)的集料用量與順序來加料，要合理控制混合料的拌和溫度與時(shí)間，拌和轉(zhuǎn)速保持均勻，對(duì)混合料應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查等。例如控制瀝青加熱溫度在175℃，控制其拌和溫度宜在180℃，拌和時(shí)間35s。

2.3 攤鋪與碾壓施工

超薄磨耗層攤鋪需要能夠連續(xù)施工的要求和保證施工平整度，并在攤鋪機(jī)熨平板上涂抹防黏結(jié)劑，熨平板預(yù)熱到設(shè)計(jì)施工溫度后進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。攤鋪機(jī)行進(jìn)速度在1.2～1.5km/h 間的勻速攤鋪、混合料溫度要保持在165～170℃之間，保持整個(gè)攤鋪連續(xù)進(jìn)行，不能隨意的施工中斷。攤鋪完成之后要防止混合料溫度下降低于120℃，因此需要及時(shí)進(jìn)行12t 重量的雙鋼輪壓路機(jī)碾壓施工。碾壓行進(jìn)速度以1.5～1.7km/h 為宜，碾壓不需要振動(dòng)壓實(shí)，因?yàn)槌∧ズ膶拥暮穸刃。雺罕ＷC的是混合料均勻性。

3 養(yǎng)護(hù)成本分析

成本分析主要集中在壽命周期成本分析上，通常使用IRI（平整度指數(shù)）作為性能指標(biāo)來估計(jì)路面的使用壽命。然而，在考慮用戶和環(huán)境成本時(shí)，這種分析的缺點(diǎn)是，在分析中很少考慮路面性能的好處。例如，更高的表面摩擦?xí)蛉加拖亩黾映杀?，但不?huì)給道路安全改善帶來好處。因此，工程效益分析包括每種混合物的性能評(píng)級(jí)和成本分析，還包括用戶成本[6]。

3.1 養(yǎng)護(hù)措施壽命預(yù)估模型

全壽命費(fèi)用分析（LCCA）是以經(jīng)濟(jì)分析原理為基礎(chǔ)來評(píng)價(jià)可選投資方案的長期經(jīng)濟(jì)效益的一種技術(shù)，它考慮了比選投資方案的初始修建費(fèi)以及未來的管理費(fèi)用和分析期內(nèi)的其他相關(guān)費(fèi)用，其目的是為投資效益確定最佳值，即獲得滿足所求性能目標(biāo)下的長期費(fèi)用最低的方案。道路全壽命費(fèi)用分析被認(rèn)為是一種選擇最經(jīng)濟(jì)合理的路面結(jié)構(gòu)厚度組合和罩面改建方案的有效工具。采用全壽命費(fèi)用分析方法合適為高速公路制定未來養(yǎng)護(hù)規(guī)劃。全壽命分析首先要確定路面的分析期，根據(jù)高速公路的運(yùn)營管理周期確定項(xiàng)目的分析期。從高速公路的養(yǎng)護(hù)需求出發(fā)，個(gè)別性能指數(shù)較低的路段可進(jìn)行相應(yīng)的專項(xiàng)處治，結(jié)合必要的中修和大修措施，對(duì)高速公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和規(guī)劃。當(dāng)然也必須認(rèn)識(shí)到加鋪超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)雖然具有長期成本優(yōu)勢，但只是養(yǎng)護(hù)策略的一部分，高速公路養(yǎng)護(hù)規(guī)劃應(yīng)根據(jù)路段的具體狀況制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)方案。

根據(jù)對(duì)高速公路所在地區(qū)常用養(yǎng)護(hù)措施的調(diào)查查，選用該地區(qū)常用的應(yīng)用效果較好的養(yǎng)護(hù)措施，防止路面破壞進(jìn)一步惡化，從性質(zhì)上來說也可歸類為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。不同狀況的路面應(yīng)用不同的養(yǎng)護(hù)措施以后，必然帶來衰變規(guī)律的變化。而不同養(yǎng)護(hù)措施對(duì)路面衰變規(guī)律的影響也不同。為了分析養(yǎng)護(hù)的效益費(fèi)用，首先應(yīng)對(duì)不同養(yǎng)護(hù)措施的使用壽命進(jìn)行預(yù)估。預(yù)估使用壽命可以有兩種方法，一種是根據(jù)從實(shí)施養(yǎng)護(hù)措施時(shí)原路面的路況條件（PCI）出發(fā)到處理后路面的路況條件衰減至同一水平時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間來確定；另一種是根據(jù)處理后路面的路況條件衰減至某一臨界值與原路面不做處理衰減至同一臨界值的時(shí)間差來確定。養(yǎng)護(hù)措施的壽命預(yù)估需利用路面使用性能預(yù)測方程，確定采取養(yǎng)護(hù)措施后的路面等效厚度是正確使用路面性能預(yù)測方程的前提。

3.2 費(fèi)用現(xiàn)值法分析養(yǎng)護(hù)成本

現(xiàn)值法是把加鋪超薄磨耗層項(xiàng)目全壽命期內(nèi)的節(jié)省的費(fèi)用和花費(fèi)的支出都折算成現(xiàn)值，用折算的現(xiàn)值進(jìn)行對(duì)比分析。通常適宜以壽命開始時(shí)間（即幾何計(jì)數(shù)坐標(biāo)中零點(diǎn)的時(shí)間）作為時(shí)間基準(zhǔn)來折算現(xiàn)值?，F(xiàn)值法可以作為其他計(jì)算方法的基礎(chǔ)，也是工程經(jīng)濟(jì)分析中最常用、最基本的方法。現(xiàn)值法包括費(fèi)用凈值與現(xiàn)值兩種，進(jìn)行費(fèi)用的對(duì)比與分析為主要目的，而不是為了給各設(shè)計(jì)方案提供很準(zhǔn)確的效益或者費(fèi)用的估算，僅對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)方案做出相對(duì)的經(jīng)濟(jì)價(jià)評(píng)價(jià)，因此，沒必要考慮到所有的效益或費(fèi)用項(xiàng)非常準(zhǔn)確和全面的數(shù)值，重心在于考察各方案評(píng)估結(jié)果中的關(guān)鍵效益與費(fèi)用的現(xiàn)值影響，以及相關(guān)的重要參數(shù)，要求對(duì)各個(gè)方案在選用時(shí)的協(xié)調(diào)一致?？紤]到跟高速公路路面性能相關(guān)的一些效益是難以建立可靠模型計(jì)量的，因此僅計(jì)費(fèi)用而不去考慮效益，也就是使用費(fèi)用現(xiàn)值法。從這個(gè)方法來看，加鋪超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)要求提前支付養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，但因?yàn)槟墚a(chǎn)生推遲昂貴的路面大修時(shí)間的效應(yīng)，這帶來的是很顯著養(yǎng)護(hù)效益。時(shí)間是有價(jià)值的，在不同時(shí)期支付相同費(fèi)用產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值是不一樣的，因此加鋪超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)進(jìn)行工程經(jīng)濟(jì)現(xiàn)值分析，分析的方法是把分析期內(nèi)不同時(shí)期支出的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，按照當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)狀況對(duì)應(yīng)的合理折現(xiàn)率轉(zhuǎn)換為現(xiàn)在相對(duì)費(fèi)用（現(xiàn)值），通過轉(zhuǎn)化成簡單容易對(duì)比的現(xiàn)值。研究表明對(duì)比加鋪超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)與采取其他養(yǎng)護(hù)措施，加鋪超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)具有現(xiàn)在的更低現(xiàn)值費(fèi)用話費(fèi)，成本上經(jīng)濟(jì)效益明顯。

3.3 工程造價(jià)與用戶成本分析

工程造價(jià)分析是一種基于性能的成本分析，同時(shí)考慮加鋪超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)的成本分析和性能評(píng)級(jí)，是成本效益評(píng)估提供了關(guān)鍵投入。成本分析包括施工成本和用戶成本。施工成本包括每個(gè)路段的初始施工成本和材料成本。材料成本包括耐磨表面和整平黏合劑等方面的成本。超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)允許在較便宜的整平黏合劑上建造更薄的磨損表面。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果表明超薄磨耗層在干燥和潮濕條件下均具有優(yōu)異的間接拉伸強(qiáng)度，且其產(chǎn)生裂縫和車轍可能性也與所考慮的對(duì)照混合料相當(dāng)。用戶成本方面，通過性能測試表明，超薄磨耗層與所考慮的控制混合料相比，具有顯著更低的噪聲級(jí)和更高的摩擦，IRI 指數(shù)得到顯著下降，這些方面直接或間接的降低用戶的成本，例如事故經(jīng)濟(jì)損失、節(jié)省汽車行駛油耗等。

4 結(jié)語

目前，我國高速公路養(yǎng)護(hù)依然存在許多問題需要解決，使得養(yǎng)護(hù)成本較高，有限的養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)不能充分發(fā)揮作用。因早期養(yǎng)護(hù)不及時(shí)進(jìn)行，以及未采取科學(xué)合理的成本預(yù)測和更加經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段，而不得不在后期進(jìn)行修復(fù)養(yǎng)護(hù)或?qū)ｍ?xiàng)養(yǎng)護(hù)而花費(fèi)更多的養(yǎng)護(hù)資金。因此，針對(duì)適合的高速路段，采用超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)策略能有效解決養(yǎng)護(hù)成本居高不下的矛盾，以提高高速公路設(shè)施的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，延長路面的使用年限，養(yǎng)護(hù)資金得到充分利用，實(shí)現(xiàn)投資收益最大化。