沥青路面预防性养护最佳时机、路面裂缝、全厚式现浇修补技术

DB/TXXXXX-XXXXX附录E（资料性）沥青路面预防性养护最佳时机E.1 效益分析指标 根据预防性养护措施的类型选择预防性养护效益分析指标。 对于表面加铺类预防性养护措施，应选择 PCI、RQI和SFC三项；对于非表面加铺类预防性养护措施，可只选择PCI一项。E.2 衰变方程 根据路面管理系统中的路况检测数据， 标定所需分析沥青路面常规养护的衰变方程参数，确定沥青路面各效益分析指标的衰变方程。 由PCI的常规养护衰变方程及其预防性养护宏观路况标准确定适合预防性养护的时间范围，并根据相等的时间间隔或实际的路面养护计划选择预防性养护时间对比方案。 根据预防性养护措施的历史应用情况， 并结合具体的路面条件， 确定各时间对比方案所对应的采取预防性养护措施后各预防性养护效益分析指标的衰变方程。E.3 周期养护效益的表征与计算E.3.1 对于表面加铺类预防性养护措施， 预防性养护产生的效益主要表现为路面采取预防性养护后 PCI、RQ1和SFC的综合改善量。 周期养护效益以各效益分析指标的标准化预防性养护效益按其权重系数的加权值表征，即预防性养护效益指数 PBI。对任一个预防性养护时间比选方案 j，用PBIj表示周期养护效益，其计算公式如下：PBIj=1SBj(PCI)+2SBj(RQI)+3SBj(SFC)(E.1)式中：SBj(PCI)——PCI的标准化效益；SBj(RQI)——RQI的标准化效益；SBj(SFC)——SFC的标准化效益；1、 2和3——PCI、RQI和SFC的效益权重系数。E.3.3PCI、RQI和SFC的标准化效益SBj(PCI)、jjSB(RQI)和SB(SFC)分别以预防性养护96DB/TXXXXX-XXXXX所增加的路面性能曲线下的面积与常规养护情况下路面性能曲线下的面积之比表征，其意义是按第j个时间方案实施预防性养护，相对于常规养护，PCI、RQI和SFC的改善率，其计算公式如下：SBj(PCI)=Aj(PCI)(E.2)A0(PCI)式中：Aj(PCI)——采取预防性养护后 PCT的改善量，如图E.1中的阴影部分所示， 计算公式见式（E.5）；A0(PCI)——常规养护情况下 PCI的效益面积，如图E.1中的斜线部分所示， 计算公式见式（E.8）；y(PCI)y=f1(x)y=gj1(x)A0(PCI) Aj(PCI)y0(PCI)0XXXXxsj1ejej1路面使用时间（年）图E.1PCI 标准化预防性养护效益计算图示SBj(RQI)=Aj(RQI)(E.3)A0(RQI)式中：Aj(RQI)——采取预防性养护后 RQI的改善量，如图E.2中的阴影部分所示， 计算公式见式（E.6）；A0(RQI)——常规养护情况下 RQI的效益面积，如图E.2中的斜线部分所示， 计算公式见式（E.9）。97DB/TXXXXX-XXXXXy(RQI)y=f2(x)y=gj2(x)A0(RQI) Aj(RQI)y0(RQI)0XsjX2xXejXej2路面使用时间（年）图E.2PQI 标准化预防性养护效益计算图示SBj(SFC)=Aj(SFC)(E.4)A0(SFC)式中：Aj(SFC)——采取预防性养护后 SFC的改善量，如图E.3中的阴影部分所示， 计算公式见式（E-7）；A0(SFC)——常规养护情况下 SFC的效益面积，如图E.3中的斜线部分所示， 计算公式见式（E-10）。y(SFC)y=f3(x)y=gj3(x)A0(SFC) Aj(SFC)y0(SFC)0XsjX3X(X)ejej3x路面使用时间（年）图E.3SFC标准化预防性养护效益计算图示X1gj1(x)-f1(x)dx+XejAj(PCI)=gj1(x)-y0(PCI)dx(E.5)XsjX1式中：98DB/TXXXXX-XXXXXy=gj1(x)——路面采取预防性养护后 PCI的预期衰变方程（或曲线）；y=f1(x)——常规养护情况下 PCI的衰变方程（或曲线）；y=y0(PCI)——PCI的效益计算基线，y0(PCI)的数值取PCI宏观预防性养护标准的下限；X1——常规养护情况下 PCI的衰变曲线达到其效益计算基线的路面使用时间；Xsj——预防性养护的实施起始时间点；Xej——预防性养护的失效时间点，即预防性养护情况下 PCI、RQT和SFC的数值下降到相应效益计算基线的路面使用时间 Xej1、Xej2和Xej3的最小值（图 E.1～图E.3）。Aj(RQI)=X2Xejgj2(x)-f2(x)dx+gj2(x)-g0(RQI)dx(E.6)XsjX2式中：y=gj2(x)——路面采取预防性养护后 RQI的预期衰变方程（或曲线）；y=f2(x)——常规养护情况下 RQI的衰变方程（或曲线）；y=y0(RQI)——RQI的效益计算基线， y0(RQI)的数值取 RQI宏观预防性养护标准的下限；X2——常规养护情况下 RQI的衰变曲线达到其效益计算基线的路面使用时间。Aj(SFC)=X2Xejfj3(x)-f3(x)dx-gj3(x)-y0(SFC)dx(E.7)XsjX3式中：y=gj3(x)——路面采取预防性养护后 SFC的预期衰变方程（或曲线）；y=f3(x)——常规养护情况下 SFC的衰变方程（或曲线）；y=y0(SFC)——SFC的效益计算基线， y0(SFC)的数值对Ⅰ等养护以及 AADT评价为中及中以上的城市道路取 85；对Ⅱ等Ⅲ等以及AADT评价为中以下的城市道路取82；X3——常规养护情况下 SFC的衰变曲线达到其效益计算基线的路面使用时间。99DB/TXXXXX-XXXXXA0X1f1(x)-y0(PCI)dx(PCI)=(E.8)0A0X2f2(x)-y0(RQI)dx(RQI)=(E.9)0A0X2f3(x)-y0(SFC)dx(E.10)(SFC)=0E.3.4对于非表面加铺类预防性养护措施，预防性养护产生的效益主要表现为路面采取预防性养护后PCI的改善量。 非表面加铺类预防性养护措施的周期养护效益以预防性养护相对于常规养护所增加的路面性能曲线下的面积表征（图 E.4中的阴影部分）。对任一个预防性养护时间比选方案j，预防性养护效益指数PBIj的计算公式如下：X0gj1(x)-f1XejPBIj=(x)dx+gj1(x)-y0(PCI)dx(E.11)XsjX0式中：y=gj1(x)——路面采取预防性养护后PCI的预期衰变方程（或曲线）；y=f1(x)——常规养护情况下 PCI衰变方程（或曲线）；y=y0(PCI)——PCI的效益计算基线，y0(PCI)的数值为PCI宏观预防性养护标准的下限；X0——常规养护情况下 PCI的衰变曲线达到其效益计算基线的路面使用时间，可由公式（E-12）计算；Xsj——预防性养护的实施起始时间点；Xej——预防性养护的失效时间点，可由公式（E-13）确定f1(x)=y0(PCI)(E.12)gj1(x)=y0(PCI)(E.13)100DB/TXXXXX-XXXXXy(PCD)y=f1(x)y=gj1(x)A0(SFC) Aj(PCD)y0(PCI)0XsjX0xXej路面使用时间（年）图E.4 单一指标情况的预防性养护效益计算图示E.4 周期养护费用的表征与计算 需要考虑的费用项目主要包括日常养护费、预防性养护措施费和中修费 3项。 由于各时间方案的养护费用分析周期不同，因此选择当量平均年度费用法EquivalentUniformAnnualCost，即EUAC）来计算各时间方案的周期养护费，分析指标选择EUAC。对任意一个预防性养护时间方案 j，EUACj的计算可分以下两步进行：第一步：计算费用分析期 [0，Xej]内发生的各项养护费用的总现值 PWj，时间零点选择路面新建或新近一次大（中）修或预防性养护的时间。其计算公式如下：PWj=Ci(1+d)-ti(E.14)式中：Ci——第i项养护费用；d——利率（比如利率为 4%，则d=0.04），可根据当地的经济发展水平选择；ti——第i项养护费用发生的时间（年）。第二步：将各项费用的总现值 PWj，转化为当量平均年度费用 EUACj，计算公式如下：d(1+d)njEUACj=PWj(E.15)(1+d)ni-1式中：EUACj——第j个预防性养护时间方案的当量平均年度费用；nj——第j个预防性养护时间方案费用分析期的长度，n=Xej其意义见图E.1～E.4。j101DB/TXXXXX-XXXXX 计算各预防性养护时间对比方案的效益费用比 BCR，其计算公式如式（ E.16）所示。BCRj=RBIj(E.16)EUACj以BCR值最大的时间方案所对应的预防性养护实施时间点作为最佳预防性养护时间。102DB/TXXXXX-XXXXX附录F（规范性）路面裂缝修补技术F.1 条带罩面进行补缝技术 在裂缝两侧切缝时， 应平行于缩缝，且距裂缝距离不小于 15cm，见图F.1a）所示。 凿除两横缝内混凝土的深度以 7cm为宜。 每间隔50cm打一对钯钉孔， 钯钉孔的大小应略大于钯钉直径 2～4mm。并在二钯钉孔之间打一对与钯钉孔直径相一致的钯钉槽。 钯钉宜采用 Φ16螺纹钢筋，使用前应予以除锈。钯钉长度不小于 20cm，弯钩长度为7cm。 钯钉孔必须填满砂浆，方可将钯钉插入孔内安装。 切割的缝内壁应凿毛，并清除松动的混凝土碎块及表面尘土、裸石。 浇筑混凝土应及时振捣密实、抹平，并喷洒养护剂。 修补块面板两侧，应加深缩缝，并灌注填缝料，见图 F.1b）。15501 277a） b）a）开槽距离 b ）填缝标引序号说明：1——耙钉2——新浇混凝土图F.1 条带补缝F.2 全深度补块 对宽度大于 15mm的严重裂缝可采用全深度补块。全深度补块可根据实际情况采用集料嵌锁法、刨挖法和设置传力杆法。F.3集料嵌锁法103DB/TXXXXX-XXXXX 在修补的混凝土路面位置上， 平行于缩缝划线， 沿划线位置进行全深度切割。 在保留板块边部，沿内侧 4cm位置，锯 5cm深的缝，见图 F.2。1 4 235h5 4标引序号说明：1——保留板2——全深度补央3——全深度锯缝4——凿除混凝土5——缩缝交错接面图F.2集料嵌锁法(单位:cm) 破碎、清除旧混凝土过程中不得伤及基层、 相邻面板和路肩。 若破除的旧混凝土面积当天完不成混凝土浇筑时，其补块位置应作临时补块。 全深锯口和半深锯口之间的 4cm宽条混凝上垂直面应凿成毛面。 处理基层时，基层强度符合规范要求，应整平基层 ;基层强度低于规范要求，应予以补强，并严格整平；若基层全部损坏或松软，应按原设计基层材料重新作基层，其技术要求应符合现行《路路面基层施工技术规范》(JTJ034)的规定。F.3.5混凝土的配合比应根据设计弯拉强度、耐久性、耐磨性、和易性等要求，先用原材料进行配比设计，各种材料的物理性能及4学成分应符合现行《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTJ012)规定。F.3.6用水量应控制在混合料运到工地最佳和易性所需的最小值，最大水灰比为0.4，如采用JK系列混凝土快速修补材料，水灰比以0.30～0.40为宜，坍落度宜控制在2cm内。混凝土24h弯拉强度应不低于3.0MPa.F.3.7混凝土摊铺应在混凝土拌和后30～40min内卸到补块区内，并振捣密实。F.3.8浇筑的混凝土面层应与相邻路面的横断面吻合，其表面平整度应符合现行《公路工程质量检验评定标准》 (JTJ071) 规定，补块的表面纹理应与原路面吻合。104DB/TXXXXX-XXXXX 补块养生宜采用养护剂，其用量根据养护材料性能确定。 做接缝时，将板中间的各缩缝锯切到 1/4板厚处，将接缝材料填入缩缝内。 混凝土达到通车强度后，即可开放交通。F.4 刨挖法 刨挖法亦称倒 T形法，见图 F.3。施工要求应符合本规范 条。1 235141530标引序号说明：1——保留板2——补块3——全深度锯缝4——垫层开挖线图F.3刨挖法 在相邻板块横边的下方暗挖 15cm×15cm的一块面积用于荷载传递。F.5设置传力杆法F.5.1设置传力杆方法，见图F.4。施工要求应符合本规范F.3.1条。121324/rt22.522.522.522.5标引序号说明：1——保留板2——全深度补块3——缩缝4——施工缝图F.4 设置传力杆法(单位：cm)105DB/TXXXXX-XXXXX 处理基层后，应修复、安设传力杆和拉杆。 原混凝土面板没有传力杆或拉杆折断时，应用与原规格相同的钢筋焊接或重新安设。安装时应在板厚 1/2处钻出比传力杆直径大约 2～4mm的孔，孔中心距 30cm，其误差不应超过 3~4mm。F.5.4拉杆孔直径宜比拉杆直径大2～4mm，并应沿相邻板块间的纵向接缝板厚1/2处钻孔，中心距80cm。拉杆采用Φ16螺纹钢筋，长80cm，4cm嵌入相邻车道的板内。F.5.5传力杆和拉杆宜用环氧砂浆牢牢地固定在规定位置，摊铺混凝土前，光圆传力杆的伸出端应涂少许润滑油。 新补板块与沥青路肩相接时，应和现有路肩齐平。 传力杆若安装倾斜或松动失效，应予以更换。106DB/TXXXXX-XXXXX附录G（规范性）全厚式现浇修补技术G.1 全厚式现浇修补材料选择 水泥混凝土材料质量要求 水泥混凝土路面板块修补材料宜采用性能稳定的早强混凝土、 聚合物乳液细粒式混凝土、钢纤维水泥混凝土。G.1.1.2选用的水泥混凝土材料应满足快硬高早强的要求。用于板块修补的混凝土材料应在24h内达到原板块设计强度的80%以上，48h内达到原板块设计强度。G.1.1.3选用的水泥混凝土材料应满足收缩程度小的要求。混凝土7d内无收缩，28d的收缩率＜ 0.02% 。G.1.1.4选用的水泥混凝土材料应满足粘结融合性好的要求。新旧混凝土结合处的剪切强度应达到混凝土整体剪切强度的55%。G.1.1.5选用的水泥混凝土材料应满足硬化后期性能稳定的要求。修补用混凝土的后期强度发展规律应与普通混凝土相一致。 选用的水泥混凝土材料应满足耐磨性高和耐久性好的要求。 修补后的混凝土耐磨性必须达到原有未损坏的旧混凝土耐磨性，且应具有抗冻、耐腐蚀、抗渗等耐久性能。 选用的水泥混凝土材料应满足施工和易性好的要求。 修补用混凝土初凝时间宜大于2h。 选用的水泥混凝土材料应满足修补后的混凝土表面颜色应与旧混凝土基本一致的要求。 早强混凝土原材料质量要求G.1.2.1水泥的选用，应满足强度高、收缩性小、耐磨性强的要求。宜选用42.5级旋窑道路硅酸盐水泥或旋窑硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，一般可采用快硬硅酸盐水泥、掺合聚合物水泥或道桥修复快硬水泥，不宜采用矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥及后期性能不稳定的硫铝酸盐水泥， 禁止使用高铝水泥及其他不适合于水泥混凝土路面修补的水泥。 细集料的选用，应符合洁净、坚硬、符合规定级配的要求。细度模数应在 2.5以上的中、粗砂，宜选用细度模数为 2.5～3.0的河砂，砂子含泥量应小于 1%。禁止使用特细河砂或海砂。 粗集料宜选用质地坚硬、 级配较好的石灰石。 全厚度修补的石子最大粒径宜选用107DB/TXXXXX-XXXXX37.5mm以内；半厚度修补的石子最大粒径宜控制在 31.5mm以内。石子的含泥量应小于 0.5%。应避免采用含碱活性成分的集料。 外掺剂宜选用高早强、收缩小、耐久性好的混凝土快速修补剂，如 HW系列（快硬早强水泥混凝土修补剂， 部分取代水泥配制混凝土， 可实现6h开放交通），一般不宜用引气型混凝土减水剂。一般减水剂宜采用 JF－Ⅱ型，早强剂宜采用 JF－24型，不掺或少掺粉煤灰（掺量控制在水泥用量的 3%以内）。早强剂的选用应根据交通量大小及交通维护困难程度确定。G.1.2.5水宜选用饮用水，条件不允许时也可使用干净河水，不得使用污水或海水。G.1.2.6混凝土配合比。应经过试验室试配后确定，混凝土混合料坍落度宜控制在3cm以内，水灰比应控制在合适的范围内（0.45～0.55）。 钢纤维水泥混凝土材料及配合比要求 钢纤维必须洁净、无锈、无油污、无毒，并不含其他杂质和碎屑。除应满足《混凝土用钢纤维》（ YB/T151）的规定外，单丝钢纤维抗拉强度应大于 600MPa；钢纤维长度应与混凝土粗集料最大公称粒径相匹配，最短长度宜大于粗集料最大公称粒径的 1/3；最大长度不宜大于粗集料最大公称粒径的 2倍；长径比以 50～80为宜；钢纤维长度与标称值的偏差不应超过±10%。 钢纤维水泥混凝土纤维体积率以 1.0～1.5%为宜，含砂率以 45～50%为宜，水灰比宜控制在 0.50以内。为降低混凝土水灰比， 改善其和易性，宜在混凝土中掺适量的高效减水剂。 宜使用防锈蚀处理、 有锚固端的钢纤维， 不得使用表面磨损前后裸露尖端导致行车不安全的钢纤维，不得使用搅拌易成团的钢纤维。 聚合物乳液细粒式混凝土材料及配合比要求 可用高分子聚合物乳液和碎石混凝土配制成。高分子聚合物乳液有环氧树脂乳液、丙烯酸酯乳液、苯丙乳液等，掺量宜为水泥重量百分率的 10%～15%。对具有高早强要求的可掺入适量的早强剂。 混凝土坍落度以 0.5～1.5cm为宜。G.2 施工机具及工艺 板块修补所用主要施工机具应符合表 G.1的要求。108DB/TXXXXX-XXXXX表G.1板块修补机具机械设备名称规格备注路面破碎机械PC－200或综合养护车液压或气压破碎装置拌和机强制式，出料容量250～350L采用商品混凝土时为水自卸汽车容积2.4m3泥混凝土搅拌车机动翻斗车容积0.4～1.2m3手推车容积0.16～0.18m3—平板振动器功率2.2kW以上—插入振捣器功率2.2kW以上高频振捣器振动梁功率2.2kW—表面抹光机抹盘直径800mm—压纹器—手扶式切缝机功率4.0～5.5kW，刀片直径600～800mm— 旧路面破碎宜采用液压或气压式开凿机破碎，也可采用风镐或落锤进行破碎。a） 液压开凿机的主要技术性能应满足表 G.2中的要求，其工作效率高，对相邻板块影响小，宜优先采用。表G.2液压开凿机技术性能性能技术要求发动机功率（kW）≥17.6行驶速度（km/h）≤25.5液压系统压力（MPa）≥14破碎压力（MPa）11～13冲击能量（J）130～140冲击频率（Hz）11～132≥10（板厚≤30cm）工作效率（m/h）b）选用风镐时，应配备功率相适应的空气压缩机1～2台，发电机1～2台，发电机功率30～50kW。109DB/TXXXXX-XXXXX 路面修补振捣应先采用插入式振捣器和平板式振动器进行振捣， 最后采用振动梁振平表面。a）插入式振捣器宜选用振动频率为 6000～15000min/ 次的高频振捣器，激振力宜大于2.2kN，振幅宜控制在 0.5～1.4mm范围内。b）平板式振动器的电动机功率宜为 1.1～2.2kW内，振动频率以 2850min/次为宜，激振深度应大于 150mm。c）振动梁的电机功率宜为 1.1Kw，横梁应有足够的刚度，激振深度以 150mm为宜。 切缝机应满足下列要求，并其主要技术参数应达到表 G.3的指标。表G.3 切缝机技术参数参数 技术要求功率（kW） ＞4.0刀片直径（mm） ＞500切缝深度（mm） ＞240推进速度（m/min） ＞0.5a）切缝机主轴刚性好，不允许弯曲。b）刀片质量高，耐磨损。c）操作方便，易于控制，导向系统灵敏，切缝质量高。d）维修方便。 修补使用的表面抹光、 压纹、灌缝机具，其规格与水泥混凝土路面常规施工机具规格相同。旧板凿除应注意对相邻板块的影响，尽可能保留原有拉杆。宜用液压镐凿除破碎混凝土板，液压镐落点间距为30～40cm，且必须距离板边30cm以上，应及时清运混凝土碎块。凿除时从板块破碎最严重的部位开始，边缘部分宜用人工配合风镐凿除。采用挖掘机凿除时，在不需修补路面上移动时履带应加装硬塑料垫板或用人工铺垫胶皮。 凿除作业使相邻好板出现啃边时， 应用切割机将啃边部位切割成方形， 用风镐凿除，一并浇筑混凝土。 凿除时应避免损坏原路面拉杆、 传力杆，边角及拉杆、传力杆周围的混凝土应用110DB/TXXXXX-XXXXX风镐凿除。 为便于清除废渣，宜将混凝土碎块成 30～50cm尺寸大小。 基层损坏部分应予清除，并将基层整平、压实。 个别板块基层宜用 C15或C20贫混凝土或面层混凝土将路面基层补强， 其补强混凝土顶面标高应与旧路面基层顶面标高相同。宜在混凝土路面板接缝处的基层上涂刷一道宽20cm沥青带或洒布封层沥青， 沥青用量为 0.5～0.8kg/m2（乳化沥青）或1.0～1.5kg/m2（热沥青）。a）基层损坏厚度小于 6cm时，清除表面松散部分，使基层表面平整、干净，直接在基层上浇筑混凝土。b）基层损坏厚度大于6cm、小于12cm时，清除表面松散部分，使基层表面平整、干净，用C15或C20贫混凝土将路面基层补强。c）基层损坏厚度大于 12cm时，将整个损坏基层凿除， 使基层底面平整、干净，用C15或C20贫混凝土代替基层。 部分路段修复时基层强度不足时， 可采用水稳性较好的材料进行处理。 混凝土施工前应在路面基层上做沥青下封层，沥青用量为 0.8～1.2kg/m2（乳化沥青）或 1.5～2.0kg/m2（热沥青）。 新旧混凝土板交接处应设传力杆。 在新旧路面板交界处且距离旧板底部 1/2板厚处，应每隔 30cm钻水平孔，钻孔直径应比传力杆大 2～4mm，深度应满足 25cm。 应用压缩空气清除孔内混凝土碎屑。 应向孔内灌入 M35以上高强砂浆。 应在旧混凝土板侧涂刷沥青，将 50cm长的传力杆插入旧混凝土面板中。混凝土浇筑前，在旧混凝土板侧壁涂刷一层沥青。 半幅封闭施工时对损坏的拉杆要修复，应在原拉杆位置附近，打直径为 20mm、深40cm的拉杆孔，用压