预防性养护技术在公路施工中的应用研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 24 日 作者简介：王向烨（1989），男，汉族，河北邢台人。-75-预防性养护技术在公路施工中的应用研究 王向烨 邢台路桥建设集团有限公司，河北 邢台 054000 摘要：摘要：本文深入探讨了预防性养护技术在公路施工中的关键应用，首先综述了预防性养护技术的基本理论和方法。其次，通过剖析公路施工中的典型问题与挑战，揭示了该技术的必要性和紧迫性。最后，详细阐述了预防性养护技术在公路施工实践中的具体应用案例，展现了其在确保道路质量、延长使用寿命、降低维护成本和实现可持续发展方面的显著优势。本研究旨在提高公路施工的科学性和效率，为相关领域的实践与研究提供有益启示。关键词：关键词：预防性养护；施工；公路 中图分类号：中图分类号：U418 0 引言 公路施工过程中，众多技术环节的执行与监测至关重要，其中，预防性养护技术凸显独特价值。随着交通网络的日益密集化和运输需求的不断攀升，公路的质量与耐用性受到前所未有的关注。预防性养护技术，强调在路面初见退化迹象时进行及时干预，能大幅降低后期维修的经济和时间成本，同时，显著延长道路使用寿命，确保交通安全，并最大限度减少施工期间对交通的影响。此外，该技术还助力绿色建造，通过减少材料损耗和减轻施工强度，实现节能降耗，符合可持续发展理念。因此，深入研究并推广预防性养护技术在公路施工中的应用，具有极其广阔的发展前景和深远的社会经济意义。1 预防性养护技术概述 1.1 概念及重要性 在工程领域，预防性养护技术在公路施工中的应用已逐渐受到广泛关注1。预防性养护技术关注在公路使用期内，实施一系列预防措施，以减缓公路劣化进程，并延长其使用寿命。核心理念在于“防患于未然”，通过定期的、系统的养护活动，预防并减少公路的损耗，进一步实现在公路的全生命周期内减少总体维护成本2。具体实施中，此技术主要包含表层处理、裂缝修补、抗滑处理等多种方法，旨在预防和控制由日常使用和自然环境因素导致的道路劣化现象。在现实应用中，正确、及时地实施预防性养护，可显著延长道路使用寿命，提高道路服务质量，同时也代表着经济、环保和社会效益的提升，强化了预防性养护技术在公路工程实践中的不可或缺的地位。1.2 预防性养护的主要类型和方法 预防性养护技术在公路施工领域中，致力于在道路初见劣化迹象时便予以修复，从而延缓其进一步破坏的速度，并尽可能保持其良好的服务性能。在公路施工中，预防性养护的核心类型和方法包括裂缝封闭、微表面修复、薄层覆盖及保护性喷射封层等。裂缝封闭主要处理各种裂缝问题，防止水分和杂质渗透至道路基层；微表面修复用于恢复和提升道路表面的防水性和摩擦性；薄层覆盖关注于提供一定程度的表面粗糙度，改善车辆行驶安全；保护性喷射封层通过向表面喷射专用材料，达到保护路面和延缓劣化的目的。实施适宜的预防性养护方法，能有效延长道路寿命，确保道路结构和功能的持久稳定，并进一步提升道路的使用性能和安全性，实现在节约成本的同时，也充分保障了道路使用者的利益和安全。1.3 预防性养护的目标和基本原则 预防性养护技术的核心目标在于在初步阶段即时识别并修复公路损害，目的在于最大化延长道路的使用寿命，并通过保持良好的道路性能来优化交通流动和提高道路安全。此技术强调的基本原则包括“及时性”和“全面性”。即在道路表面显示出初期劣化迹象时及时采取措施，避免小问题演变成大问题；同时，它注重全面评估道路的结构完整性和功能性，以确保采取的养护措施既科学又经济。实施预防性养护不仅能减缓道路劣化的进程，更能在维持交通流的连续性、提高道路运输效率以及提升道路使用者满意度方面发挥显著作用。通过明确防护性养护的核心目标和遵循中国科技期刊数据库 工业 A-76-其基本原则，可以有效延长公路网络的服务寿命，并保障经济的持续稳定发展。2 公路施工中的典型问题与挑战 2.1 路面的损坏类型与机理 公路施工与维护中，路面的损坏是一个经常被讨论的问题。对于这些损坏的形成机理和类型有深入的了解，可以有效指导预防性养护技术的应用。主要损坏类型有 4 个：（1）疲劳裂缝：由于车辆重复加载，导致路面材料疲劳而形成的裂缝。这种裂缝初期可能不明显，但随着时间的推移，会逐渐扩展。（2）沉陷与凹坑：由于路基土或下层材料失稳，或因排水不畅造成的。这种损坏会影响行车安全和舒适性。（3）鳄鱼裂缝：多是因水分侵入和冻融作用而产生的，其形状像鳄鱼皮，常见于老化的沥青路面。（4）边缘裂缝：主要发生在路面的边缘，因为这里受到的荷载和支撑不均匀。公路施工的典型问题有：（1）排水不良：公路的排水不良可能导致水分侵入，这不仅会引起鳄鱼裂缝，还可能冲刷路基，造成沉陷。（2）材料老化：随着时间的推移，路面材料会老化，失去其原有的弹性和抗压性能，容易产生裂缝。（3）超载问题：经常有超载车辆行驶，会导致路面快速损坏。如果施工过程中技术不到位，比如压实不足、材料搭配不合理等，都可能导致路面提前出现问题。在严寒或高温地区，路面受到的热应力和冻融应力会增大，导致损坏风险增加。公路施工中的预防性养护技术应针对不同的损坏类型和机理，制定科学合理的养护措施，确保公路安全、耐用。2.2 公路施工与养护中的通用问题 公路施工与养护是工程领域中的重要环节，其中存在的问题与挑战直接关系到道路的耐用性、安全性和效益。从公路施工与养护中的通用问题出发，以下是 7个典型的公路施工与养护中的通用问题：（1）材料选择与应用：在公路施工中，经常会面临如何选择合适的材料来满足设计和使用需求的问题。随着环境保护要求的提高，选择环保、耐用、成本低的材料变得愈加困难。（2）施工技术：施工过程中的技术缺陷，如压实不足、混合不均等，都可能导致路面提前出现问题。如何在短时间内完成施工，确保施工质量，同时不影响道路的正常使用。（3）气候与环境影响：公路施工受到各种气候和环境因素的影响，如温度、湿度、冻融循环等。如何在多变的气候和环境条件下确保施工质量和公路的稳定性。（4）预防性养护：预防性养护的实施常常受到资金、技术、人员等多方面的制约。如何根据道路实际使用情况，科学制定预防性养护方案，并确保其有效实施。（5）维护与管理：随着道路使用年限的增长，维护和管理的难度也相应增大。如何实现道路的长期、稳定、高效运行，满足社会和经济的发展需求。（6）资金与资源：公路施工与养护需要大量的资金和资源支持。在资源有限的情况下，如何合理分配，确保每一个环节都能得到足够的支持。（7）社会因素：公路施工常常会影响到周边社区的日常生活和环境。如何平衡公路施工与社区利益，实现双赢。综上所述，公路施工与养护面临诸多问题与挑战，这需要我们综合考虑多方面的因素，持续创新，不断提高施工与养护的技术和管理水平，以确保公路的长期、安全、高效运行。2.3 典型案例分析 本文以湖北某高速公路的路面损伤及其预防性养护为例，分析公路施工与养护中的通用问题。湖北省，位于中国的中部，经历多变的气候与季节性雨水影响。某高速公路自完工后不久就出现了一系列的路面损伤，引起了广泛关注。其典型问题是：（1）路面开裂：该高速公路在施工完毕后的第二年冬季，出现了多处纵向和横向裂缝。分析原因后发现，一部分是由于沥青材料选择不当，受到温差影响容易产生裂缝；另一部分则是由于路基处理不当，导致局部地段沉降，从而引发裂缝。（2）表面剥落：部分路段的表面沥青层开始出现剥落，露出了下方的基层。经过研究，确定是由于沥青与骨料混合不均或粘结不牢固造成。中国科技期刊数据库 工业 A-77-（3）积水问题：在某些低洼或设计不当的路段，雨水无法迅速排放，导致路面长时间浸泡，从而影响路面材料的性能和寿命。主要面临的挑战有：（1）快速检测与评估：对于已经出现问题的公路段，如何快速、准确地检测损伤情况，并评估其严重程度，是决定养护措施的关键。（2）交通流量大，施工困难：由于这是一条主要的高速公路，车流量较大，这给施工维修带来了很大的困难。如何在不影响正常交通的情况下进行养护是一个挑战。（3）材料选择与技术更新：面对路面损伤的问题，如何选择更加适合的材料，以及如何运用新的技术和方法来进行预防性养护，都是需要研究和解决的问题。针对上述问题，该高速公路采取了以下预防性养护措施：对于开裂的路段，采用了高强度、耐寒冻的修补材料，确保了裂缝的修复质量。对于表面剥落的路段，进行了表面铣刨，重新铺设了新的沥青层，并确保了沥青与骨料的混合均匀性。对于积水问题，重新设计了部分路段的坡度和排水系统，确保雨水可以迅速排放。此外，还加强了对公路的日常巡查和维护，确保及时发现并解决问题。通过对湖北某高速公路的案例分析，我们可以看到，公路施工中的问题和挑战是多方面的，需要综合考虑材料、技术、环境等因素。而预防性养护技术的应用，不仅可以解决已经出现的问题，还可以预防未来可能出现的损伤，从而确保公路的安全、稳定和持久使用。3 预防性养护技术在公路施工中的应用 3.1 不同类型的公路材料与结构养护技术 在公路施工中，预防性养护技术的应用关键在于确保道路材料和结构的长久耐用性3-4。不同类型的公路材料和结构有着各自的养护技术。例如，针对沥青路面，可通过封层和薄层铺装等手段阻断水分和氧气渗透，延缓老化；对于水泥混凝土路面，采用控制裂缝、使用防冻剂和防腐剂等方法减缓损坏5。同时，结构加固技术如碳纤维加固，通过提高结构的承载能力，延长其使用寿命。深入研究材料特性与环境因素之间的相互作用，能够更精准地预测公路的损害进程。预防性养护的关键在于对公路初始阶段即进行养护，实现在功能减损前进行恢复和维护，防止大规模维修的需求，确保公路系统的连续可用性和安全性，从而实现整体经济效益和社会效益的最大化。在未来的研究中，多类型材料和多种养护技术结合的策略性研究将成为一个新的热点。3.2 技术应用的实例分析 在实施预防性养护技术的实例中，如某高速公路项目采用了表面密封技术有效减缓了路面的裂缝扩展。通过定期的巡检，及时发现微小裂缝后，采用裂缝填缝技术，防止水分侵入路基，减缓裂缝的发展。同时，结合摩擦系数及平整度测试，以及历年的道路使用与维修数据，利用科学的数据模型预测了道路在未来几年内可能的损伤情况。再根据预测数据实施早期的预防性维修，如在表层施加防护层、使用高性能材料等，达到提前防控的目的。此实例说明，结合现代科技，预防性养护技术在公路施工中的应用不仅能有效延长道路使用寿命，更显现出经济效益与可持续发展的价值。3.3 遇到的技术与管理挑战 在应用预防性养护技术到公路施工中，技术与管理面临多重挑战。技术层面，选择与本地气候、交通负载相适应的养护方法及材料至关重要，需平衡初期投入与长期效益。在管理挑战方面，如何实现对养护工作的精准预测与计划，调配合适的工程队伍，并在不影响交通的前提下完成养护任务，显得尤为复杂。进一步，合理的预算分配、监工效果的确保、以及数据管理和动态更新的精确度等，也成为实施预防性养护的技术管理要点。解决这些挑战，需要集结多学科知识，实现技术与管理的融合与创新。4 结语 本文深入探讨了预防性养护技术在公路施工中的应用，通过细致分析技术概述、揭示行业内部的典型问题及挑战，并实例阐述了该技术的应用案例。然而，随着科技的快速发展和环境因素的不断变化，未来的研究方向将更加注重创新的养护材料、智能化的养护方案以及绿色、可持续的施工技术。如何通过科技创新，进一步优化预防性养护的策略与方法，确保公路施工的高效与可靠，将是工程界未来的一个重要研究方向，值得学术与产业界的共同探讨和努力。中国科技期刊数据库 工业 A-78-参考文献 1韩震.预防性公路养护技术在公路工程中的应用研究J.运输经理世界,2023(56):7.2彭建.公路工程预防性养护技术应用研究J.城市建设理论研究:电子版,2020(13):1.3冯利.公路施工中预防性公路养护技术的应用研究J.中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术,2022(5):3.4侯旭光.公路施工中预防性公路养护技术的应用探讨J.工程建设与设计,2022(007).5蒋祥锋.公路施工中预防性公路养护技术的运用研究J.信息周刊,2019(021):1.