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福建高速沥青路面养护工程设计要点与技术分析

所属栏目:建筑设计论文 发布日期:2021-03-12 09:28 热度:

   2019 年 3 月 1 日,交通运输部颁布施行了《公路沥青路面养护设计规范》(JTG 5421-2018),相关要求基于全国各地区的沥青路面养护设计工作而制定, 针对福建高速的高温湿热地理气候环境及组合式结构材料的不足, 亟需制定符合福建高速沥青路面养护的可行性技术方法[1]。

福建高速沥青路面养护工程设计要点与技术分析

  1 背景概况

  福建省地处祖国东南沿海,为典型的低海拔山区高湿热地理气候环境,已通车运营高速公路多种沥青路面结构形式并存,省内不同地区路段的交通分布极不均匀。 一系列的内外部情况差异造成福建省高速公路沥青路面产生了不同于国内其他地区的病害模式和损坏形式,无法借鉴其他地区的养护设计方案或质量管理经验。

  高速公路沥青路面养护设计工作涉及旧路检测、诊断评价、方案设计和施工图设计等多个方面的技术应用与管理内容[1],在缺乏相关技术规定的情况下,项目承担单位在检测方法指标、评价内容深度、 方案应用经验和图纸要求构成等方面无据可依, 往往按照各自既有的经验和思路完成检评设计和文件编制。 笔者主持编制的《福建省高速公路沥青路 面养护工程设计 技 术指 南》(以 下 简 称 “《指南》”)基于福建省气候交通环境、结构材料施工经验及技术管理程序等要求, 系统提出了流程与方法体系,能够避免产生医不对症、适用性不强的普遍性、常规性错误或疏漏,减少各方对接、审查和管理等方面重复性工作量。

  2 病害类型完善

  沥青路面预防性养护设计是设计工作的重要部分, 在沥青路面形成长寿命良性发展趋势时,将是路面养护的主要技术方式。 预防性养护设计对原路面病害模式和程度的要求与常规养护设计有显著的不同[2]。

  现行养护设计规范主要基于路面技术状况指标来分类养护设计类型, 该技术路线与福建高速沥青路面实际情况有所差异。 根据福建高速沥青路面路表衰变特点,《指南》 在路面病害类型方面增加提出了针对预防性养护的两类病害定义。

  2.1 “泛白”与“起砂”定义 (1)泛白是指沥青路面表面因磨蚀、老化、水损等原因出现的整体贫油、发白状况,对沥青路面的使用耐久性、性能衰变趋势产生明显的不利影响。 (2)起砂指因沥青路面表面沥青粘结料老化,粘性性能下降,出现路表细集料普遍脱落,但尚未衍生出现松散和坑槽等病害的状况。

  2.2 “泛白”与“起砂”的补充作用当前路面病害技术状况评价依据为《公路技术状况评定标准》(JTG 5210-2018), 其中对沥青路面的损坏的定义主要包含变形类、 裂缝类和破损类,没有涵盖泛白、起砂两类普遍性的内在性能衰变情况,也即在沥青路面技术状况评分时,完全无法体现泛白、起砂的病害类型或程度。

  3 路段筛选改进

  沥青路面养护设计是一个“诊断+方案”的因果过程,病害诊断是养护方案合理与否的基础。 现行标准中的路面技术状况评价体系是一个不涉及路面结构内部或材料性能的外观性评价方法,以其表征的外观状态来决策分类路面养护类型会产生极大的误判可能。

  沥青路面养护方案类型确定应该是一个基于多种数据资料、借助既有养护经验的动态过程。 《指南》在养护路段筛选(即养护类型分类)时,既考虑路面技术状况情况,还充分参考前期养护历史过程和养护效果数据,提出了“特殊路段”分类——在养护设计项目中唯一存在、 较为少见的特殊病害路段,或在近 3~5 年期限内进行了多次(不少于 2 次)修复养护行为且病害损坏未被根治,其病害类型或损坏模式与项目中常见的类型或模式不一致,需要进行全面检评诊断的路段。

  上述“特殊路段”分类所包含的病害点位,多有深层、个别的病害原因,无法单纯从表观病害类型准确诊断,其所分布的路段也是规模性养护实施中的难点和重点,其方案措施的有效性决定了整个养护工程的成功与否。

  4 检评代表性与覆盖性

  4.1 路面病害分布特征沥青路面病害按照产生原因的常规性和产生数量的规模性,一般可分类为有规律可循的典型病害形式,以及单点、特殊原因造成的特殊病害形式。典型病害形式的原因通常包括材料缺陷、 结构不足、环境老化、交通荷载等普遍作用因素[2];而特殊病害形式的原因则五花八门, 具有局部与耦合特征,例如施工事故、机械事故、地下水源、结构拼接、侵入损伤等方面。

  4.2 检评需求差异对于典型病害形式的检测诊断与评估,无需对病害分布的每个段落进行全面无差别的试验检测,只需进行代表性抽样检测,即仅选取典型代表单元进行试验检测,数据、结论可用于对同类路段进行评价和诊断。对于特殊病害形式,其病害类型或损坏模式在整个养护路段中较少甚至罕见, 总体数量也不多,就需对其全部分布的路段进行试验检测, 全面检评,以逐个确定病害或损坏的原因,对症提出处治措施和养护方案。

  5 福建高速特色方案

  5.1 路面结构与材料方面自 2006 年起,福建高速公路沥青路面开始规模性采用组合式基层路面结构, 通车总规模超过 3000 km,在国内沥青路面结构方面独树一帜。 未来路面养护设计除了需要考虑国内常规的半刚性沥青路面结构形式, 还需针对性提出符合组合式基层沥青路面结构养护需求的方案措施。《指南》基于组合式基层路面结构特有的无粘结料粒料材料——级配碎石, 结合地方路面结构使用经验,基于旧路材料循环利用,推荐了典型养护技术方案,在“结构重建”方案类型中着重提出了“级配碎石转换为水泥稳定碎石”、“级配碎石转换为沥青稳定材料”及“级配碎石就地冷再生”等可行技术方案。

  5.2 排水设计完善方面福建省有“梅雨季”和“台风季”两种不利季节因素,前者时间长,后者来势猛,形成了沥青路面损坏的典型劣势环境。 在《指南》中针对防排水也提出了可行技术要求。《指南》强化了排水设计的重要性,要求对路面结构内外部的防排水方案进行并列于路面方案的专门设计;要求防水与排水双管齐下,基于水损源头调查检测的准确评估, 针对性进行防水与排水的侧重设计;要求形成全面的排水系统,通过对防排水设施的恢复与完善,形成路表、中央分隔带、内部结构、边沟、截水沟等组成的防排水体系。另外,在排水系统完善和路面结构保障方面,《指南》提出了侧重原则,要求排水设施的增设不得对路面结构的可靠性造成不利影响, 确保路面结构内纵向盲沟等实施的影响范围不侵入车道轮迹带部位。

  6 养护设计工作流程

  养护设计工作流程方面,《指南》提出了更具有可操作性的方案,按照调查评价、专项检测、病害诊断、方案设计和施工图设计的步骤,提出了沥青路面养护设计流程(图 1):

  7 结语

  《福建省高速公路沥青路面养护工程设计技术指南》 针对福建省高速公路半刚性基层沥青路面结构、 组合式基层沥青路面结构及其高湿热气候条件与山区地理环境, 提出了适用于高速公路沥青路面的专项养护、 修复养护和预防养护设计的整体检评与决策实施体系, 有利于促进沥青路面养护设计工作的科学化、规范化和制度化,提高福建省公路养护设计的针对性、科学性,保障路面养护的使用性能与经济效益,有助于提高养护工程的管理效果和效率。

  参考文献

  [1]JTG 5421-2018,公路沥青路面养护设计规范[S].北京:人民交通出版社.

  [2]JTG 5142-2019,公路沥青路面养护技术规范[S].北京:人民交通出版社.

  作者:张 超

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