养护科学化决策管理.docx
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养护科学化决策管理
科
学
决
策
应
用
报
告
科学决策在管理中的应用报告
养护单位做为一家现代化的公路养护管理单位，运营路段为国道110干线（K44+800～K75+800）、辅线（K60+900～K69+330）及G7高速北京段（K68+550～K90+410）段为双向四车道，该路段是承载着首都北京西北方向的重要货运通道，交通流量、轴载大，超载、超限车辆较多，而且山区道路路线纵坡较大（接近5%），以上这些情况造成了公路路面损坏严重，严重的影响了路面的正常使用寿命和结构承载力。
为了延长道路的使用寿命，减少运营成本投入，对道路养护管理工作进行科学决策在养护工作中起到关键性的引导作用。
养护单位领导层经常深入施工现场指导工作，带领施工技术人员研究最佳养护方案，并积极推广应用养护新技术、新材料、新工艺、新设备，结合我公司运营管理路段容易发生路面病害的特点，采集相关专业数据，经过科学分析和评定后果断决策，将科学方案贯彻到养护工作中，用于指导施工项目的管理过程，加强预防性养护，使病害在前期就得到控制，采用科学的施工方案恢复道路的使用性能。
以下为路面病害中较为先进的预养护方案。
一、薄层罩面公路路面预养护方案
薄层罩面技术是指改性乳化沥青的喷洒和热沥青混合料的摊铺由一台专用摊铺机同步完成，随后通过钢轮压路机的适当碾压形成的热沥青混凝土磨耗层。
改性乳化沥青独特的配方设计会使其在与热混合料接触的瞬间破乳并向上气化填充混合料的下部空隙，确保磨耗层与原有路面的粘结，封闭原有路面的轻微裂缝并防止水浸入，如下图所示。
（一）薄层罩面技术原理
薄层罩面是一种针对交通负载大、路面性能要求高的高等级道路的路面解决方案。
薄层罩面薄层罩面主要应用于高等级沥青或水泥路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护，也可以作为新建道路的表面磨耗层。
（二）薄层罩面的材料选择及技术要求
1、粗集料
粗集料应选用三级以上的石料扎制而成的碎石，必须符合耐磨耗对粗集料的要求。
同时，同步施工型超薄磨耗层对粗集料的抗压碎要求高，粗集料必须使用坚韧、粗糙、有棱角的优质石料，必须严格限制粗集料的扁平细长颗粒含量。
粗集料技术指标满足表1的要求。
表1沥青面层用粗集料质量技术要求
指标
单位
技术指标
试验方法
石料压碎值不大于
％
20
T0316
洛杉矶磨耗损失不大于
％
26
T0317
微型狄法尔磨耗损失不大于
％
18
ASTMTP58-00
粗集料的磨光值PSV不小于
%
42
T0321
表观相对密度不小于
t/m3
2.60
T0304
吸水率不大于
％
2.0
T0304
与沥青粘附性不小于
级
5
T0616
坚固性不大于
％
12
T0314
单个破碎面不小于
％
100
T0361
两个或多个破碎面不小于
％
90
T0361
针片状颗粒（3：
1）含量（混合料）不大于
其中粒径大于9.5mm不大于
其中粒径小于9.5mm不大于
％
％
％
15
12
18
T0312
水洗法<0.075mm颗粒含量不大于
％
1
T0310
软石含量不大于
％
3
T0320
注：
针片状颗粒含量最好小于10%，绝对不能超过15%。
②对于多孔玄武岩及视密度大于3.0t/m³的玄武岩，应慎用；对于二种掺配集料，如视密度差值大于0.2t/m³不宜混合使用。
2、细集料
细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配，其质量应符合表2的规定。
细集料的洁净程度，石屑和机制砂以砂当量（适用于0～4.75mm）或亚甲蓝值（适用于0～2.36mm或0～0.15mm）表示。
表2沥青混合料用细集料质量要求
项目
单位
技术要求
试验方法
表观相对密度不小于
t/m3
2.50
T0328
坚固性（>0.3mm部分）不小于
％
12
T0340
砂当量不小于
％
65
T0334
亚甲蓝值不大于
g/kg
25
T0349
未压实空隙率不小于
%
40
T0344
3、矿粉
沥青混合料的填料必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除净。
矿粉应干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流出，其质量应符合表3的技术要求。
表3沥青混合料用矿粉质量要求
项目
单位
技术要求
试验方法
表观相对密度不小于
t/m3
2.50
T0352
含水量不大于
％
1.0
T0103烘干法
粒度范围<0.6mm
<0.15mm
<0.075mm
％
％
％
100
90～100
75～100
T0351
外观
无团粒结块
亲水系数
<1
T0353
塑性指数
<4
T0354
加热安定性
实测记录
T0355
4、改性沥青
改性沥青采用SBS改性剂，满足表4的主要技术要求。
此外，改性沥青的性能必须满足同步施工型超薄磨耗层系统整体设计要求，根据京石路的气候、交通量条件，改性沥青同时应达到PG76-28的技术要求，以实现系统的路用性能。
表4改性沥青的主要技术指标
指标
单位
技术指标
试验方法
针入度25℃,100g,5s
Dmm
50~70
T0604
延度5℃，5cm/min不小于
cm
30
T0605
软化点TR&B不小于
℃
80
T0606
运动粘度135℃
Pas
2.0~3.0
T0625
T0619
闪点不小于
℃
230
T0611
溶解度不小于
％
99
T0607
弹性恢复25℃不小于
％
80
T0662
测力延度比4℃，5cm/min不小于
％
0.3
贮存稳定性
离析，48h软化点差，不大于
℃
2.5
T0661
TFOT（或RTFOT）后残留物
质量变化不大于
％
1.0
T0610或
T0609
针入度比25℃不小于
％
70
T0604
延度5℃不小于
cm
20
T0605
5、聚合物改性乳化沥青
聚合物改性乳化沥青性能必须满足同步施工型超薄磨耗层系统整体设计要求，以实现系统的路用性能，同时，必须满足表5要求。
表5聚合物改性乳化沥青性能指标
试验项目
单位
技术指标
试验方法
破乳速度
快裂
T0658
粒子电荷
阳离子（＋）
T0653
筛上剩余量（1.18mm）不大于
％
0.05
T0652
粘度
赛波特粘度试验50℃
s
20～100
T0623
蒸馏残留物
性能试验
含量不小于
％
63.0
T0651
针入度（100g，25℃,5s）
dmm
50～150
T0604
软化点不小于
℃
55
T0606
延度（10℃）不小于
cm
40
T0605
溶解度（三氯乙烯）不小于
%
97.5
T0607
弹性恢复%,10℃
%
60
T0662
贮存稳定性
1天不大于
%
1
T0655
备注：
改性乳化沥青进行蒸馏试验时，必须达到最高温度204℃±5℃并保持15分钟。
6、沥青混合料的技术要求
矿料级配范围见表6，混合料设计采用Superpave推荐的旋转压实机进行，体积性能满足表7所示的技术要求。
表6同步施工型超薄磨耗层混合料矿料级配范围
级配类型
通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%）
沥青用量
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
细粒式
STC-13
100
80-100
60-80
25-40
22-35
13-25
9-19
7-14
5-11
3-7
5.1±0.3
STC-10
100
80-100
25-40
22-35
13-25
9-19
7-14
5-11
3-7
5.3±0.3
STC-6
100
80-100
25-40
22-35
13-25
9-19
7-14
5-11
3-7
5.3±0.3
表7超薄磨耗层混合料技术要求
试验指标
单位
技术标准
试验方法
备注
击实次数（双面）
次
50
T0702
试件尺寸
mm
φ101.6mm×63.5mm
T0702
空隙率VV不小于
％
10
T0705
体积法计算
稳定度MS不小于
kN
6.0
T0709
矿料间隙率VMA，不小于
%
>18.0
T0709
体积法计算毛体积密度
混合料性能满足表8所示要求。
表8混合料性能检验技术要求
试验指标
单位
技术标准
试验方法
水稳定性试验
冻融劈裂残留强度比大于
%
80
T0729
表面构造深度不小于
mm
1.0mm
T0731
车辙试验动稳定度不小于
次/mm
2500
T0719
沥青析漏试验不大于
%
0.1
T0732
（三）薄层罩面的性能和特点
1、SMA表面功能，具有更大的技术优势
薄层罩面采用间断级配，粗骨料含量多，形成了石-石嵌锁结构，具有和SMA同样的表面功能。
薄层罩面具有比SMA更为全面的技术优势。
从拌和而言，由于薄层罩面不需要添加纤维，矿粉添加量小，沥青用量小（和SMA比较），拌和相对容易，速度比SMA更快；从另一角度考虑，能否将纤维均匀地分散在沥青混合料中是纤维能否发挥作用的关键，这种均匀分散的要求直接影响了混合料的拌和质量和拌和效率。
从压实方面考虑，薄层罩面先进的摊铺设备使摊铺后路面直接达到了设计要求，因而压实的目的只是使骨料就位，只需要将一台双钢轮压路机不开振动碾压一遍即可。
而SMA对碾压的要求较高，工艺复杂，过程不宜控制，容易引发质量问题。
图1薄层罩面表观
2、施工速度快
专用摊铺机具有喷洒乳化沥青和铺设热拌沥青混合料几乎同时进行的能力，并且一次成型。
同步的施工工艺确保了喷洒乳化沥青只在铺设沥青罩面之前进行，因而乳化沥青膜不会被摊铺机或者运料车损坏，也不会被污染。
这种同步施工工艺可节省时间并和减少工作延迟。
专用摊铺机的摊铺宽度可在2.5～5.0m的范围内自由调整，在个别情况下，可加长到6m。
这种弹性的工作宽度可适应不同的路况，提高了施工效率。
专用摊铺机可确保在宽度变化情况下每分钟运行12～36m。
这意味着，专用摊铺机的铺筑速度为常规摊铺机的5～10倍。
换言之，在高速摊铺的情况下，每天可单车道铺筑8～10km。
3、压实容易，开放交通速度快
薄层罩面压实比较容易。
一般情况下，在混合料温度降至90℃之前，用双钢轮（DD110、D130或类似设备）在静力模式下至少碾压一遍即可，压实的原则为“高温、紧跟、快压”，如图2所示。
图2混合料压实
混合料采用的级配为断级配，厚度薄，散热快，并在促使乳化沥青中水分气化的过程中迅速降低温度。
图3为混合料实测降温曲线，从中可知，摊铺后约20分钟后混合料表面温度降低到50℃以下，此时即可开放交通。
图3混合料实测降温曲线
4、抵抗水损害能力强
薄层罩面一个很重要的要求是沥青含量高，因此较常规混合料具有更厚的油膜厚度，独特的设计确保了混合料具有更好的抵抗水损害的能力。
5、排水能力强，减少水雾
路面迅速排水，减少雨天行车水雾。
图4为密级配和磨耗层雨天形成的水雾对比，从中可知，薄层罩面磨耗层的表面几乎没有形成水雾。
a.密级配沥青混凝土形成的水雾b.薄层罩面磨耗层形成的水雾
图4常规路面和磨耗层雨天水雾对比
6、抗滑性能好
薄层罩面具有良好的抗滑能力，可减少道路交通事故，特别是雨雪天气交通事故。
国内外的研究表明，薄层罩面可长期保持出色的抗滑性能。
7、改善平整度
薄层罩面磨耗层较薄，但仍可显著改善原路面平整度，实测结果如图5所示。
图5薄层罩面对路面平整度的改善
8、减少路面噪音
薄层罩面上部空隙率和构造深度比较大，表面上的孔隙具有吸声作用，从而起到降低噪音的效果。
图6表明，可显著减少路面的噪音。
图6薄层罩面和其他路面的噪音比较
9、对原有路面影响小
薄层罩面的设计厚度仅为15～30mm，对原路面的影响较小。
一般情况下，不会影响原有路面的排水系统，也不需要对路缘石进行抬高。
对于高等级公路而言，可不抬高原有的护栏，并可不铺筑紧急停车带，这种技术上的优势可节约大量的建设养护资金。
此外，对于净空或自重受限的路面或桥面而言，薄层罩面具有独到的优势。
（四）薄层罩面的施工
1、施工设备
现场与一台专用摊铺机配套的主要机械设备有10-12T双钢轮压路机一台、8T以上水车一台、路面除尘设备两台、小型切割机两台、乳化沥青运输车一台。
2、施工要点
1）路面条件
需要特别说明的是，薄层罩面系统主要用于预防性养护和矫正性养护，并不能作为结构补强层。
薄层罩面系统对原路面的要求见表9。
表9沥青路面评定标准
裂缝
（a）纵向或横向裂缝不能超过中等；（b）网裂不超过中等；（c）啃边不超过中等；（d）反射裂缝不超过中等
坑槽
坑槽等级不应超过中等。
注意：
坑槽必须进行预先挖补处理。
表面变形
车辙不超过10mm。
如果车辙超过10mm，必须铣刨或用其它合适的材料进行处理，然后才可进行表面超薄磨耗层摊铺。
表面损坏
（a）泛油不应超过中等；（b）磨光可以接受；（c）松散不应超过轻微。
2）天气
薄层罩面系统施工过程现场气温不得低于10℃，路面不能有积水。
3）摊铺
SBS改性乳化沥青在60～80℃的温度下喷洒，喷洒量必须精确计量，以保证路面摊铺均匀。
对于薄层罩面-13型混合料，SBS改性乳化沥青理想喷洒量约1.00L/m²；薄层罩面-10型混合料，理想的摊铺量约为0.85L/m²。
针对具体项目，由专业实验室设计喷洒量，并在现场由工程师根据具体路面情况进行调整。
热沥青混合料摊铺温度约为150～170℃，在SBS改性乳化沥青喷洒后摊铺,热沥青混合料摊铺在所有SBS改性乳化沥青喷洒表面上，并由电加热的振动熨平板进行熨平。
4）碾压
薄层罩面系统碾压必须在路面温度降至90℃之前进行。
用10～12吨的双钢轮压路机碾压1～2遍。
压路机不能静止停留在刚刚摊铺好热沥青混合料表面上。
必须在薄层罩面摊铺后立刻进行压实。
压路机必须维护良好，具备可靠操作稳定性，装备有皂液水添加系统和刮板，从而防止新摊铺热沥青混合料粘在碾压辊上。
碾压通常以静态方式进行。
工程师确定碾压操作宽度，新的路面在碾压完成、路面温度冷却到50℃之前不能开放交通。
（五）验收
根据薄层罩面特殊的路面使用性能，结合我国热沥青混凝土路面国家验收标准，测试表10所示内容。
表10薄层罩面验收标准
合格评定方法
允许范围
每千米测点数
试验方法
厚度
代表值满足
±3mm
5
T0912
宽度
单点测值
原路宽
20
T0911
沥青用量
单个测值
沥青用量±0.3%
1
矿料级配
单个测值
设计级配范围内
1
构造深度
＞=1.0mm
5
T0961/62/63
摩擦系数
＞=45
5
T0964
平整度
标准差ð
1.2mm
全线连续
T0932
IRI
2.0m/km
全线连续
T0933
（六）薄层罩面的性能分析
薄层罩面改性超薄磨耗层系统是一种针对交通负载大、路面性能要求高的高等级道路的路面解决方案。
薄层罩面改性超薄磨耗层系统主要应用于高等级沥青或水泥路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护，也可以作为新建道路的表面磨耗层，是一种超长耐久的表面层，具有抗滑、抗车辙、抗磨耗的优良性能。
薄层罩面是将15～30mm厚的薄层罩面-Binder沥青混合料（断级配改性沥青混合料）摊铺在一层SBS改性乳化沥青膜（聚合物改性乳化沥青粘层）上。
使用专用设备薄层罩面-Paver进行施工。
特种改性乳化沥青粘结层SBS改性乳化沥青喷洒与改性热沥青混合料薄层罩面-Binder摊铺同时进行，经压路机压实以后一次成型。
独特设计的改性乳化沥青SBS改性乳化沥青优异的粘结性能充分避免了薄层罩面存在的风险，薄层罩面-Binder改性沥青混合料最大程度地发挥了热沥青混合料的各项优势。
薄层罩面技术有如下特点：
1.超薄，只有1.5～2.5cm；
2.构造深度大，抗滑性能良好；
3.与原有路面粘结能力强；
4.降低噪音；
5.减少水雾，能见度高；
6.开放交通快；
7.使用寿命长。
二、SMA公路路面养护方案
SMA也叫沥青马蹄脂碎石混合料,通过采用矿物纤维稳定剂、增加矿粉用量、改性沥青等技术手段,组成沥青马蹄脂后填充间断级配的粗集料骨架间隙,从而使沥青混合料既能保持开级配沥青混合料表面功能好的特点,又能克服耐久性差的缺点,尤其是使高温抗车辙能力、低温抗裂性能、耐疲劳性能和水稳定性能等各种路用性能大幅度提高。
（一）SMA与普通密级配沥青砼最大不同之处是SMA为间断级配,粗集料粒径单一、量多、细集料很少,矿粉用量多。
1.集料：
粗集料要求必须为清洁、无塑性的破碎集料，具有良好的颗粒形状与表面纹理，与沥青应有良好的粘结力。
表面层粗集料应当采用硬质的基性或中性火成岩集料。
由于目前公路水损害出现的频率较高（包括中下面层），应当采取抗剥落措施，以保证混合料达到水稳定性指标要求。
细集料包括人工砂、天然砂、石屑。
采用反击式或锤式破碎机生产的硬质岩集料经过筛选的小于3mm的部分具有较好的角砾性，可以作为人工砂使用。
但是，所有人工生产的细集料生产过程中必须采用除尘装置，采用水筛法0.075㎜的通过率<12%，其塑性指数〈4。
填充料应采用石灰岩质矿粉。
为了提高沥青混合料的抗水损害能力，矿粉在生产过程中应加入混合料总量为1.3±0.3%的生石灰粉。
大约生石灰粉占矿粉的重量比为15%左右。
小于0.075mm部分含量的多少对沥青混合料的体积性能影响很大，集料筛分应采用水筛法，合成级配必须考虑粗细集料本身带有的小于0.075mm粉尘部分的含量。
2.沥青胶结料：
SMA采用的沥青胶结料为SBS-70。
SBS沥青是“多级沥青”（MULTIGRADEASPHALTCEMENT）的缩写，属于化学改性沥青的范畴。
SBS改性沥青的技术要求与所使用的基质沥青有关。
适用于我省气候条件下的SMA的SBS沥青应使用AH-70（70号重交通道路沥青生产的SBS改性沥青），称为SBS改性沥青。
沥青胶结料相应的施工温度应当由供应商根据其沥青的技术性质提供，不可采用粘温关系直接确定。
一般情况下，SBS的击实温度为170℃。
3.纤维稳定剂：
采用SMA混合料，可以添加纤维稳定剂也可以不添加纤维稳定剂。
一般不掺加纤维稳定剂时，SBS沥青的软化点要求稍高，要求〉75℃。
掺加纤维稳定剂时，SBS沥青的软化点要求〉65℃。
竹曲路掺加纤维的路段采用木质纤维，要求满足下表12。
木质纤维的技术要求表11
性能
要求
备注
筛分（负压筛分析）
纤维长度
通过0.15mm量
6mm最大
70±10%
PH值
7.5±1.0
吸油率
5.0±1倍
含水量
<5%（重量）
（二）混合料的设计和质量控制
1.矿料的级配
级配曲线图采用0.45次方级配曲线图评价矿料的级配。
在该图上，从原点到最大粒径点的连线表示矿料级配的最大密实度线。
矿料级配曲线偏离该线越远，一般矿料间的空隙越大。
SMA混合料级配选定可采用我国交通部行业联合攻关研究结果和即将推出的新技术规范的推荐的SMA-10、SMA-13和SMA-16，级配设计范围应满足下表3-1的级配范围的要求。
根据原材料所设计沥青混合料合成级配应尽可能在要求的级配范围要求内，其中0.075,2.36,4.75,三级必须满足范围要求,其余允许有一点可以超出级配要求范围。
竹曲高速公路采用的是SMA-13，考虑到材料性能对级配的影响，级配确定采用了“贝雷法”设计，级配范围满足SMA-13的范围要求。
SMA沥青混合料级配范围表表12
筛孔
尺寸
范围要求
允许
偏差%
SMA-10
SMA-13
SMA-16
上限
下限
上限
下限
上限
下限
26.5
100
100
100
90
3
19
100
100
100
100
100
100
3
16
100
100
100
100
90
100
3
13.2
100
100
90
100
65
85
3
9.5
90
100
50
75
45
65
3
4.75
22
36
20
34
20
32
3
2.36
18
28
15
26
15
24
3
1.18
14
26
14
24
14
22
2
0.6
12
22
12
20
12
18
2
0.3
10
18
10
16
10
15
2
0.15
9
16
9
15
9
14
2
0.075
8
12
8
12
8
12
1
注:
1、级配范围仅作为选择级配曲线的依据，不作为评定施工级配是否合格的依据，级配的选择根据原材料的相关性质确定。
允许偏差范围以批准配合比设计为标准
2.混合料技术要求
沥青混合料设计包括三部分：
马歇尔设计、混合料水稳定性检验、混合料高低温稳定性检验和施工性能检验。
并应当满足下表的要求。
SBS沥青SMA混合料马歇尔试验技术要求表13
试验项目
SMA-10
SMA-13
SMA-16
击实次数（次）
75×2
75×2
75×2
空隙率%
4-6
4-6
4-5
矿料间隙率%
>17
>17
>17
饱和度%
65-75
65-75
65-75
稳定度（kN）
>7.5
>7.5
>7.5
流值（0.1㎜）
2-3.5
2-4
2-4
冻融劈裂强度比%
>80
>80
>80
动稳定度（次/㎜）
>2000
>1500
>1500
低温弯曲破坏应变
>2800
>2600
>2600
谢伦堡析漏%
<0.2
<0.2
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肯塔堡飞散%
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3．沥青混合料设计过程：
沥青混合料设计过程包括目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比设计验证三个阶段。
目标配合比设计阶段：
对工程采用的原材料通过适当的矿料结构设计方法确定适宜的矿料级配组成。
采用马歇尔设计确定最佳沥青含量，对混合料的抗水损害能力、高温稳定性和低温抗裂性进行检验。
其过程包括3.1、3.2两部分内容。
根据目标配合比设计所确定的矿料级配组成和最佳沥青含量作为目标配比，供沥青拌和站进行冷料舱的供料比例的调整。
生产配合比设计阶段：
沥青混合料的生产应采用间歇实拌和站。
调整冷料仓进料速度以后，对拌和站热料仓取样筛分。
调整热料仓比例，由于拌和站取样误差以及除尘设备回收细料滞后等方面的影响，通常需要分成调成集料级配和确定沥青含量连步骤进行，并需多次调整。
拌和站热料仓比例以连续生产的沥青混合料抽提后级配结果确定为准。
取目标配比最佳沥青含量、最佳沥青含量±0.3%等三个沥青含量进行试拌
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