高速公路NovaChip超薄罩面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)研究

高速公路作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的核心載體，長(zhǎng)期承受重載交通與環(huán)境侵蝕的雙重作用，導(dǎo)致路面性能加速衰減。在傳統(tǒng)的高速公路養(yǎng)護(hù)體系中，養(yǎng)護(hù)主要是“等壞了再修”，這種被動(dòng)式的方式在早期或許還能滿足需求，但隨著交通強(qiáng)度提升和公眾服務(wù)預(yù)期提高，它的局限性就愈發(fā)明顯。而預(yù)防性養(yǎng)護(hù)在道路還處于結(jié)構(gòu)良好或性能尚佳的狀態(tài)時(shí)，就介入小范圍、低強(qiáng)度的養(yǎng)護(hù)手段，以此延緩其老化速度，減緩病害發(fā)生頻率。這種“延壽增效”的方法，不僅可以節(jié)省大修成本，還能有效提升道路的行車安全性與服務(wù)品質(zhì)。

一、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的概念與意義

（一）預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的定義

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一種在道路尚處于較好技術(shù)狀態(tài)時(shí)進(jìn)行的主動(dòng)養(yǎng)護(hù)策略，旨在延緩路面性能下降、延長(zhǎng)道路使用壽命、減少結(jié)構(gòu)性損壞的發(fā)生。

在交通運(yùn)輸部的技術(shù)指南中，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)通常包括封層處理、微表處、超薄罩面、裂縫封縫、表面霧封等方式[1]。這些施工手段輕量化、快速化，適用于日常交通干擾小、施工周期短的場(chǎng)景。

（二）預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的目標(biāo)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的目標(biāo)不僅僅是“省錢”或“省事”，它更強(qiáng)調(diào)的是從道路全生命周期角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)工程效益最大化與使用價(jià)值持續(xù)化。從不同角度來(lái)看，其目標(biāo)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）延緩結(jié)構(gòu)性病害發(fā)展：通過(guò)及時(shí)干預(yù)阻止水害、氧化、荷載累積等因素造成的裂縫擴(kuò)展和層間破壞。

（2）保持路面服務(wù)狀態(tài)穩(wěn)定：在保證平整度、抗滑性和結(jié)構(gòu)完整性的前提下，確保路面使用功能。

（3）降低長(zhǎng)期維修成本：與大修工程相比，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)頻次高但成本低，適合全生命周期成本控制[2]。

（三）預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益

經(jīng)濟(jì)效益上，一公里公路進(jìn)行一次預(yù)防性處理所需費(fèi)用，僅相當(dāng)于其進(jìn)行一次中修或大修的10%~30%；社會(huì)效益方面，減少了交通擁堵時(shí)間，提高了公眾出行體驗(yàn)和安全水平。此外，對(duì)于生態(tài)環(huán)境也更為友好，減少了瀝青材料的使用和碳排放。

二、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的核心是通過(guò)早期干預(yù)，采取較為簡(jiǎn)單、低強(qiáng)度的措施，延緩道路病害的發(fā)生與發(fā)展，提升路面整體的使用壽命和服務(wù)性能。

（一）現(xiàn)有預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)概述

目前，針對(duì)高速公路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)已逐步多元化，涵蓋了多種手段。每種技術(shù)有其特定的應(yīng)用場(chǎng)景和適應(yīng)性，常見(jiàn)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)包括以下幾種：

裂縫封縫：用橡膠瀝青等材料對(duì)初始裂縫進(jìn)行填充，防止水分滲透與裂縫擴(kuò)展；

霧封層：噴灑乳化瀝青或再生劑，提高表面黏結(jié)性和抗老化能力；

微表處：薄層的粗集料+聚合物改性乳化瀝青，用于恢復(fù)表面摩擦性能；

稀漿封層：一種自流平材料，適用于輕度車轍和脫落的路段；

超薄罩面：1.2~2.0cm的熱拌混合料，恢復(fù)表觀結(jié)構(gòu)，提高抗滑能力；

（二）各種技術(shù)的適用性分析

針對(duì)不同的路面病害和養(yǎng)護(hù)需求，選擇合適的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)至關(guān)重要。如下表1是對(duì)不同養(yǎng)護(hù)技術(shù)的適用性分析。

表1 不同養(yǎng)護(hù)技術(shù)的適用性分析

技術(shù)類型 適用條件  優(yōu)勢(shì) 局限性

裂縫封縫 局部輕微裂縫 低成本、快速 不適用于結(jié)構(gòu)性裂縫

霧封層 表面老化 施工簡(jiǎn)便 不改善結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

微表處 表面摩擦下降 抗滑提升 施工需控濕控溫

稀漿封層 輕微剝落 自流平 對(duì)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)能力弱

超薄罩面 表面龜裂、早期老化 超一次成型、美觀 對(duì)底層結(jié)構(gòu)依賴性強(qiáng)

（三）技術(shù)選擇的依據(jù)

技術(shù)選擇應(yīng)結(jié)合病害類型、路面等級(jí)、交通量、施工窗口期等多重因素。一般遵循“以小治小、就輕不就重”的原則，即在病害尚未惡化時(shí)采取低強(qiáng)度處理；此外也應(yīng)充分考慮交通組織、施工資源與材料可獲取性[3]。

三、工程概況

甬莞高速?gòu)B門段起于同安區(qū)蓮花鎮(zhèn)小坪村，終于同安區(qū)蓮花鎮(zhèn)羅溪村。該高速建設(shè)時(shí)期施工質(zhì)量控制較好，同時(shí)在通車運(yùn)營(yíng)過(guò)程中保養(yǎng)適當(dāng)，截止2021年10月該路段尚未進(jìn)行大中修改造，路面整體狀況較好，但對(duì)比近三年路面技術(shù)狀況指標(biāo)（PQI）值檢測(cè)數(shù)據(jù)呈逐年下降加劇趨勢(shì)。另甬莞高速B道下行線BK908+423-BK904+772段落路面技術(shù)狀況指標(biāo)（PCI、RQI、RDI）相對(duì)較差，主車道由于重車較多，出現(xiàn)輕度車轍，另局部出現(xiàn)小坑槽。為驗(yàn)證路面超薄罩面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的可行性和可靠性，擬在BK908+423-BK904+772段落開(kāi)展NovaChip超薄罩面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)段施工。

四、NovaChip超薄罩面技術(shù)簡(jiǎn)介

（一）技術(shù)定義

NovaChip超薄罩面是指采用NovaPaver攤鋪機(jī)專用設(shè)備（見(jiàn)圖1），將間斷級(jí)配的熱拌瀝青混合料，直接鋪筑在同步噴灑的高粘改性乳化瀝青粘層上，形成可快速開(kāi)放交通的薄層路面結(jié)構(gòu)，厚度一般為1.2～2.0cm。

（二）技術(shù)原理

NovaChip超薄罩面需要同步完成改性乳化瀝青黏層油的灑布與瀝青混合料的攤鋪。這種工藝要求混合料設(shè)計(jì)空隙率較大，乳化瀝青不單起到粘結(jié)表面層與下承層的作用，更重要的是可以部分進(jìn)入上部瀝青混合料中，起到密封作用。黏層油灑布后2～3s就與熱瀝青混合料接觸，迅速破乳產(chǎn)生水蒸氣上浮，混合料碾壓過(guò)程也對(duì)黏層油產(chǎn)生一定的擠壓力作用，促使黏層油進(jìn)入到上層瀝青混合料空隙中，混合料空隙率減小，瀝青膜變厚，從而達(dá)到封水和粘結(jié)效果（見(jiàn)圖2）[4]。

（三）材料與級(jí)配要求

1.瀝青材料：采用殼牌Novabinder專用瀝青及改性乳化瀝青，其中改性乳化瀝青粘結(jié)層具有高粘度、高固含量、快裂、改性等特點(diǎn)，能保證薄層罩面與原路面緊密結(jié)合，封住原路面裂縫，防止路表水下滲，延阻舊路面的反射裂縫。

2.礦料級(jí)配：采用斷級(jí)配，由 70%-80% 的單一粒徑碎石，20%-30% 的細(xì)集料及填料組成。這種級(jí)配使NovaChip超薄罩面具有粗糙的紋理，且混合料本身透水，具有優(yōu)越的抗滑性能，同時(shí)含有較多細(xì)集料，有更好的力學(xué)穩(wěn)定性與抗剪能力。

（四）性能優(yōu)點(diǎn)

1.抗滑性能好：特殊的斷級(jí)配結(jié)構(gòu)使路面具有粗糙的紋理和較大的空隙率，尤其是在雨天等惡劣天氣條件下，能有效提高路面的抗滑能力，保障行車安全。

2.排水降噪：作為大孔隙排水路面，空隙率大于 10%，可有效保障雨霧天氣路面及時(shí)排水，減少水霧，提升能見(jiàn)度，同時(shí)還能降低行駛噪音。

3.施工效率高：施工時(shí)不需對(duì)原路面銑刨，可直接在原路面上加鋪，攤鋪厚度薄，攤鋪速度快，易于壓實(shí)，開(kāi)放交通快，能大大減輕對(duì)交通的影響，特別適用于車流量大的高速公路或城市道路[5]。

4.經(jīng)濟(jì)環(huán)保：充分利用舊路的使用價(jià)值，避免了傳統(tǒng)銑刨重鋪施工工藝銑刨施工時(shí)的揚(yáng)塵和噪聲污染，有利于環(huán)保，且養(yǎng)護(hù)周期較長(zhǎng)，可以大幅度地減少路面的維護(hù)成本。

5.粘結(jié)牢固：專用攤鋪設(shè)備使新噴灑的改性乳化瀝青粘層油在隨后緊跟攤鋪的熱拌瀝青混合料的加熱以及壓路機(jī)的碾壓下爬升，加強(qiáng)了對(duì)瀝青混合料中集料的粘結(jié)作用，使之與原路面結(jié)合更加牢固。

6.外觀美觀平順：攤鋪后路面平整度高，能使破損路面煥然一新，改善道路的外觀形象，為道路出行司乘人員提供舒適的行車體驗(yàn)。

五、施工過(guò)程中注意事項(xiàng)

（一）既有道路病害處治

1.當(dāng)坑槽深度超過(guò)20mm時(shí)，表明結(jié)構(gòu)層已受損，需先銑刨至穩(wěn)定基層，修復(fù)后再加鋪罩面?？硬坌扪a(bǔ)時(shí)遵循“圓洞方補(bǔ)、淺洞深補(bǔ)”原則，先開(kāi)挖坑槽，徹底清除松散料并涂刷粘結(jié)層，確保新舊路面結(jié)合。

2.若路面車轍深度超過(guò)20mm深，需對(duì)原有路面進(jìn)行銑刨清理確保銑刨面干凈整潔后方可進(jìn)行超薄罩面，如車轍深度影響至路面基層需先行處理好基層病害后方可再做罩面處理。

3.當(dāng)路面裂縫率＞1%或裂縫寬度＞3mm，需對(duì)路面裂縫進(jìn)行清理，灌注乳化瀝青油，然后在灌縫位置粘貼抗裂貼后方可進(jìn)行罩面[6]。

（二）橋梁段落超薄罩面注意事項(xiàng)

1.橋梁荷載驗(yàn)算

根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50-2017）等相關(guān)規(guī)范要求，進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮各種荷載作用，橋梁段路面作為道路的重要組成部分，雖然超薄罩面厚度較薄，但仍會(huì)增加橋梁的恒載。對(duì)于一些設(shè)計(jì)使用年限較長(zhǎng)或原本承載能力接近限值的橋梁，新增荷載可能會(huì)使橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)發(fā)生變化，若不驗(yàn)算荷載，可能導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)超過(guò)其承載能力，影響橋梁的安全性和耐久性，甚至引發(fā)結(jié)構(gòu)病害或安全事故。

2.橋梁伸縮縫處處理

當(dāng)橋梁伸縮縫為直條型伸縮縫時(shí)，可采用瀝青麻絮或麻繩先行填充，待超薄罩面施工完成后取出瀝青麻絮或麻繩后，清理完橡膠條內(nèi)多余垃圾即可；當(dāng)橋梁伸縮縫為梳齒型伸縮縫時(shí)，建議在伸縮縫前后10-15米之間設(shè)置過(guò)渡段，先將過(guò)渡段墻面瀝青銑刨1.2-2.0cm，清理完表面松散銑刨料厚再平順攤鋪碾壓。

（三）應(yīng)急車道處理

鑒于NovaChip超薄罩面造價(jià)不低，常規(guī)攤鋪基本只實(shí)施快車道和主車道，經(jīng)濟(jì)條件允許時(shí)建議整個(gè)路面全面攤鋪，可增加道路美觀性和行駛舒適度；如養(yǎng)護(hù)資金有限，考慮應(yīng)急車道使用較少，可不進(jìn)行超薄罩面，但在路側(cè)超高路段，為快速排除路面積水，要求路側(cè)超高段應(yīng)急車道必須進(jìn)行同步罩面。

（四）護(hù)欄安全高度復(fù)核

NovaChip超薄罩面攤鋪厚度在1.2-2.0cm之間，高速公路中分帶和路側(cè)波形護(hù)欄的橫梁中心高度允許偏差在±20mm，為確保高速公路運(yùn)行安全，超薄罩面實(shí)施前后需對(duì)道路兩側(cè)波形護(hù)欄橫梁中心高度進(jìn)行測(cè)量檢查，對(duì)超出高差允許范圍的波形護(hù)欄需進(jìn)行調(diào)整高度。

六、施工后評(píng)價(jià)

甬莞高速BK908+423-BK904+772段落在2021年11月中旬完成NovaChip超薄罩面施工，2021年第四季度（12月底）路面PQI指數(shù)由原來(lái)的93.56提升至97.15，路面降噪效果和美觀性也得到大大提升，截止日前均未出現(xiàn)明顯車轍和其他病害，有效地降低了日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，并為后續(xù)整個(gè)路段的路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作提供了成功案例。

七、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)的研究是保障交通安全和提高道路使用效率的重要課題。通過(guò)NovaChip超薄罩面技術(shù)在項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用，本文提出了相關(guān)的實(shí)施策略和注意事項(xiàng)，旨在優(yōu)化養(yǎng)護(hù)施工管理，降低養(yǎng)護(hù)成本，延長(zhǎng)路面使用壽命。未來(lái)的研究可進(jìn)一步探索新材料和新技術(shù)在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用，推動(dòng)高速公路路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。

文章來(lái)源：《產(chǎn)品可靠性報(bào)告》http://www.12-baidu.cn/w/kj/32519.html