“十三五”期間,我國公路養(yǎng)護尤其是路面養(yǎng)護技術(shù)得到了長足發(fā)展。科學決策技術(shù)逐步完善;預防性養(yǎng)護技術(shù)漸成體系;高性能改性瀝青材料已形成系列產(chǎn)品;路面結(jié)構(gòu)和施工工藝得到進一步優(yōu)化;路面使用壽命和服務(wù)水平得到延長和提高。
跨入“十四五”以后,公路養(yǎng)護技術(shù)再如何發(fā)展,其趨勢和重點又是什么?需要公路管理者和工程技術(shù)人員認真思考并提前布局。
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“十三五”公路養(yǎng)護技術(shù)回顧
?。ㄒ唬?ldquo;十三五”公路路面養(yǎng)護主要技術(shù)
1 科學決策技術(shù)
(1)檢測。研制和改進了多種型號的路面快速檢測車和無損檢測裝備,每年干線公路路面技術(shù)狀況數(shù)據(jù)快速檢測覆蓋率可達到100%。
?。?)評定。新修訂并發(fā)布施行了《公路技術(shù)狀況評定標準》(JTG 5210——2018),使公路技術(shù)狀況的評定更加科學合理。
?。?)決策。路面、橋梁和隧道等專業(yè)的管理系統(tǒng)得到廣泛應用,為公路養(yǎng)護的科學決策提供了有效工具。
(4)管理。通過“公路資產(chǎn)管理系統(tǒng)”的推廣用,使公路養(yǎng)護工作從修修補補上升到資產(chǎn)管理、增值保值的新高度。
2 預防性養(yǎng)護技術(shù)
預防養(yǎng)護已成為公路養(yǎng)護工程分類其中的一類,交通運輸部對路面預防養(yǎng)護也規(guī)定了每年實施的最少比例。預防性養(yǎng)護技術(shù)得到穩(wěn)步發(fā)展,形成了從0-40mm的各種封層、罩面的技術(shù)體系:霧封層(包括含砂霧封層);碎石封層(包括纖維封層);微表處和稀漿封層(包括精表處和超粘磨耗層);復合封層(碎石封層或纖維封層+稀漿封層或微表處);薄層罩面(25-40mm各種瀝青混合料罩面);超薄罩面(10-25mm各種瀝青混合料罩面);復合罩面(碎石封層+超薄罩面或薄層罩面)等。預防養(yǎng)護工程的施工質(zhì)量和使用壽命得到明顯提高。
3 路面材料循環(huán)利用技術(shù)
據(jù)測算,我國公路瀝青路面每年可回收再生利用的面層材料約2億噸。交通運輸部在“十三五”公路養(yǎng)護發(fā)展綱要中,對舊路面材料的回收和再生利用都提出了明確的目標,修訂并發(fā)布施行了《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 5521—2019)。各地在養(yǎng)護工程實踐中,也逐步完善了瀝青路面再生利用技術(shù)體系。就地冷再生、就地熱再生、廠拌冷再生、廠拌熱再生、全厚式再生等技術(shù)得到全面推廣應用,使舊瀝青路面材料綜合利用率大幅提升。
4 新型路面結(jié)構(gòu)組合
針對我國瀝青路面使用壽命過短和早期損壞等問題,各地通過不斷地實踐探索,形成了具有地域代表性的四種典型結(jié)構(gòu):半剛性基礎(chǔ)層+瀝青混凝土面層;半剛性基層+級配碎石+瀝青混凝土面層;半剛性基層+大碎石瀝青混合料聯(lián)結(jié)層+瀝青混凝土面層;土基+墊層+全厚式瀝青混合料面層。這些典型結(jié)構(gòu),都成功的得到大面積應用且效果顯著,大大提升了我國瀝青路面使用壽命和服務(wù)水平。
5 新型瀝青膠結(jié)料和瀝青混合料
各種改性瀝青及瀝青混合料:SBS改性瀝青;工廠化穩(wěn)定型橡膠瀝青;各種高模、高黏、高強、高彈等改性瀝青;基于上述瀝青膠結(jié)料的各種瀝青混合料等新材料的研發(fā)及應用,滿足了高性能瀝青路面的建設(shè)和養(yǎng)護工程需求。
6 公路養(yǎng)護機械裝備
為滿足公路養(yǎng)護機械化的需求和適應公路養(yǎng)護的技術(shù)進步,各地研制了多種公路養(yǎng)護裝備,包括日常養(yǎng)護成套裝備(路面保潔、路面維修等);預防性養(yǎng)護裝備(各種預防養(yǎng)護技術(shù)的專用和配套裝備);瀝青路面材料再生利用裝備(就地熱再生、廠拌熱再生、就地冷再生、廠拌冷再生裝備,舊瀝青路面材料精細分離裝備)等。
7 公路養(yǎng)護技術(shù)標準體系
新的《公路工程標準體系》(JTG 1001——2017)將公路養(yǎng)護從模塊升格為板塊并設(shè)置了綜合、檢測評價、養(yǎng)護決策、養(yǎng)護設(shè)計、養(yǎng)護施工和造價等6個模塊。“十三五”期間交通運輸部發(fā)布施行的有關(guān)公路養(yǎng)護(路基、路面部分)行業(yè)標準有:
?。?)《公路技術(shù)狀況評定標準》(JTG 5210——2018);
?。?)《公路瀝青路面養(yǎng)護設(shè)計規(guī)范》(JTG 5421——2018);
?。?)《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTG 5142——2019);
?。?)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 5521——2019);
?。?)《農(nóng)村公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 5190——2019);
?。?)《公路養(yǎng)護預算編制導則》(JTG 5610——2020);
?。?)《農(nóng)村公路養(yǎng)護預算編制辦法》(JTG/T 5640——2020);
?。?)《公路路基養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTG 5150——2020);
?。?)《公路養(yǎng)護工程質(zhì)量檢驗評定標準 第一冊 土建工程》(JTG 5220——2020)等。
截止到2020年9月底,我國公路工程現(xiàn)行標準規(guī)范共計125本, 其中涉及養(yǎng)護管理和養(yǎng)護技術(shù)類的有約40本。加上總體、通用類和建設(shè)類中檢測、實驗等與養(yǎng)護密切相關(guān)的標準,總計有60余本。
目前正在編制的公路養(yǎng)護行業(yè)標準有《公路養(yǎng)護工程量標準清單及計量規(guī)范》《公路養(yǎng)護決策技術(shù)規(guī)范》《公路養(yǎng)護工程設(shè)計規(guī)范》《公路瀝青路面預防養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》《公路冬季養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》,還有橋梁、隧道、沿線設(shè)施養(yǎng)護和安全環(huán)境評價等規(guī)范27本。
另,中國公路學會(T/CHTS)和中建標公路分會(T/CECS)等團體標準的發(fā)展,對公路養(yǎng)護標準體系的搭建,起到了補充和完善的作用。截止到2020年10月,中國公路學會已發(fā)布的涉及公路工程的11本團體標準中,絕大部分都與養(yǎng)護管理或養(yǎng)護技術(shù)有關(guān);中建標公路分會已發(fā)布的28本團體標準中,涉及公路養(yǎng)護的有17本。
經(jīng)過“十三五”期間的快速發(fā)展,我國公路養(yǎng)護管理和技術(shù)標準體系已基本搭建成型。目前,有超過100本的行業(yè)標準或團體標準,用來支撐公路養(yǎng)護的快速發(fā)展,為實現(xiàn)我國公路養(yǎng)護的全面標準化打下了堅實的基礎(chǔ)。
?。ǘr青路面結(jié)構(gòu)性耐久性已基本解決
基于上述的四種典型結(jié)構(gòu)大量應用,加上裝備、工藝和管理等方面的進步??梢哉f,我們一直關(guān)注的公路瀝青路面結(jié)構(gòu)性的耐久性問題基本得到解決。具體表現(xiàn):一是前修后壞及早期損壞現(xiàn)象基本杜絕;二是大部分地區(qū)公路瀝青路面已實現(xiàn)使用年限達到或超過設(shè)計年限;三是一些省份已實現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)零養(yǎng)護(可見“公路路面結(jié)構(gòu)零養(yǎng)護理念”《中國公路學養(yǎng)護與管理分會2019年學術(shù)年會論文集》一文)的目標,并提出了更高標準,如30+的路面設(shè)計和使用年限;四是行業(yè)規(guī)劃也提出新目標,即在不遠的將來,使我國的瀝青路面設(shè)計年限較現(xiàn)有標準提高一倍。
?。ㄈr青路面表面功能性問題有待解決
瀝青路面表面功能性待解決的主要問題:一是一些路段宜產(chǎn)生車轍病害且發(fā)展過快;二是路面抗滑能力有待提升并需克服性能衰減過快;三是雨天路面水膜造成行車過后水霧現(xiàn)象嚴重;四是冰雪天氣路面宜結(jié)冰并除冰雪較困難等。這些問題大都與行車安全相關(guān),期望能在“十四五”期間得到解決。
“十四五”公路養(yǎng)護技術(shù)發(fā)展趨勢
“十四五”公路養(yǎng)護技術(shù)發(fā)展首先是將上述“十三五”期間的公路養(yǎng)護技術(shù)繼續(xù)完善和深化。在此基礎(chǔ)上,重點關(guān)注安全、綠色、智慧、經(jīng)濟等問題。
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一是采用高模量、高強等瀝青混合料,解決車轍發(fā)生和發(fā)展較快問題;二是采用高抗滑表層罩面,解決特殊路段如隧道口、長大縱坡、變速路段的抗滑安全問題;三是采用高黏、高強等耐久型透水路面,解決雨天路面產(chǎn)生水霧問題;四是采用無機熱管、抗凝冰材料等抗冰雪路面技術(shù),解決冰雪等惡裂天氣下的行車安全問題。
(二)綠色養(yǎng)護
綠色養(yǎng)護技術(shù)體系包括舊路面材料再生、循環(huán)利用技術(shù);節(jié)能、減排、降耗技術(shù);路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù);抗凝冰、降噪路面等技術(shù);預防性養(yǎng)護技術(shù)等。
1 瀝青路面材料循環(huán)利用新技術(shù)體系
?。?)目標。把舊料變原料,以舊料換新料,全部消化、提高價值、工藝簡便、確保質(zhì)量。
(2)路徑。精細分離、分檔儲存、多元利用、深度再生,建立瀝青路面材料循環(huán)利用的新技術(shù)體系。
(3)精細分離。通過RAP料破碎技術(shù)和粗細粒料精細分離,得到滿足不同粒徑范圍的集料。如;可將經(jīng)剝離后的舊料篩分為五檔料,10mm-15mm、7mm-10mm、4mm-7mm、2mm-4mm、0mm-2mm(具體按相應篩孔定)。RAP料分離裝置可見圖1、分離效果可見圖2。
?。?)分檔儲存。重點做好不同規(guī)格分別儲存,必要時可包裝后儲存,同時,嚴格采取防潮、防水措施。
?。?)多元利用。指分離篩分后,各檔料的多元利用。如粗集料可用于替換新集料、熱再生舊集料、碎石封層集料、透層油撒布料等;細集料和回收粉可用于制作再生瀝青膠漿等;中間尺寸集料可替代微表處、稀漿封層或超黏磨耗層的集料等。
(6)深度再生。針對分離后富油的細集料和回收粉,通過深度再生設(shè)計,加入不同種類的再生劑,將原有瀝青進行再生。目標是使再生混合料可以達到重交通道路瀝青、改性瀝青、高模量瀝青混合料的水平。
2 新型特種改性瀝青膠結(jié)料
重點發(fā)展的新型特種改性瀝青膠結(jié)料主要有:適用于長壽命路面的改性瀝青(高性能、抗老化)、適用于抗車轍路面的改性瀝青(高模量、高強)、適用于排水路面的工廠化穩(wěn)定型橡膠瀝青(高粘、高強、噴灑型)、適用于溫拌瀝青混合料的泡沫瀝青(水劑發(fā)泡、可短時儲存)、適用于封層類預防養(yǎng)護工程的改性乳化瀝青(高濃度、破乳時間可調(diào))、適用于冷拌冷鋪的特種乳化瀝青(高濃度、慢裂、易拌和、破乳時間可控)等。
3 非瀝青基筑養(yǎng)路新材料
非瀝青基筑養(yǎng)路新材料主要包括:各類新型注漿材料;土壤固化劑和增強材料;混凝土結(jié)構(gòu)物快速維修材料;混凝土和鋼結(jié)構(gòu)物防腐材料(高效、耐久、經(jīng)濟);新型彩色路面材料等。這類材料的發(fā)展,對促進公路建設(shè)和養(yǎng)護技術(shù)水平也至關(guān)重要,應予高度重視。
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智慧公路建設(shè)將解決公路系統(tǒng)存在的路網(wǎng)綜合管理水平不高、出行信息難以及時發(fā)布、安全管控和應急救援主動化智能化不足等突出問題,可大幅提升公路系統(tǒng)通行能力,顯著降低交通事故率,增強路網(wǎng)綜合管理與服務(wù)能力、提升主動安全防控能力和應急救援快速反應與處理能力。
構(gòu)建智慧公路,能夠充分利用智能技術(shù)和信息化手段,實現(xiàn)公路管理的信息化和數(shù)字化、道路使用者的便利化和智能化。智慧公路建設(shè)的技術(shù)架構(gòu)可分為五塊:一是路網(wǎng)感知,二是信息采集和傳輸,三是分析決策,四是信息通訊及發(fā)布,五是車路協(xié)同與智能駕駛。
智慧養(yǎng)護體系:主要包括無人檢測系統(tǒng)、無損檢測系統(tǒng)、科學決策系統(tǒng)、重點路段監(jiān)控系統(tǒng)、車路信息交換系統(tǒng)等。其中,車路信息交換系統(tǒng)應是“十四五”期間的發(fā)展重點。
車路信息交換系統(tǒng):是指車和公路及沿線設(shè)施環(huán)境的信息交換,是未來智能交通運輸及智慧公路系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)使得車與公路及沿線設(shè)施之間能夠通信,從而獲得實時路況、道路信息、行人信息等一系列公路及交通狀況的基本信息,實現(xiàn)以預防和減少交通事故、提高駕駛安全性、提高交通效率的目標。
實施原則:車路協(xié)同,信息交換,數(shù)據(jù)實時、服務(wù)用戶,設(shè)施智能、指導操作。
具體應用:要實現(xiàn)公路及沿線設(shè)施的智能化,與車載信息交換系統(tǒng)相呼應,向用戶實時提供相關(guān)信息。
?。?)智慧信號燈(根據(jù)道路各方向交通流量和路口車輛等候情況,實現(xiàn)紅綠燈的智能自動轉(zhuǎn)換);
(2)智慧限速標志(根據(jù)氣候、能見度、側(cè)向風力、路況等數(shù)據(jù)自動變更限速標志的限速值);
?。?)智慧道路信息提示系統(tǒng)(道路通暢情況、養(yǎng)護信息、道口視距、橫向干擾、前方事故等);
?。?)路面抗滑數(shù)據(jù)自動采集和處理(研發(fā)小型數(shù)據(jù)車載采集儀,針對車轍、路面紋理、潮濕系數(shù)、水膜厚度、冰雪情況等進行專項數(shù)據(jù)采集和處理)。
?。ㄋ模┙?jīng)濟
這里講的經(jīng)濟,就是要實現(xiàn)公路建養(yǎng)管綜合成本最低的目標,可見“如何降低公路建養(yǎng)管綜合成本”一文(2020年1月《中國公路學會養(yǎng)護與管理分會第九屆學術(shù)年會論文集》)。重點再強調(diào)一下設(shè)計和養(yǎng)護投資策略。
首先要從工程的設(shè)計工作抓起,實行四個一體化設(shè)計:即路線路基一體化設(shè)計;路基路面一體化設(shè)計;基層面層一體化設(shè)計;建設(shè)養(yǎng)護一體化設(shè)計。通過各個階段的優(yōu)化設(shè)計,達到提高道結(jié)構(gòu)性和功能性的耐久性,降低全壽命周期成本的目的。
其次,做好養(yǎng)護資金優(yōu)化分配。在預算資金約束條件下,按照科學決策方法,從養(yǎng)護規(guī)劃需求,到養(yǎng)護規(guī)劃動態(tài)調(diào)整;積極開展預防養(yǎng)護,及時進行修復養(yǎng)護,合理安排每年的養(yǎng)護計劃,以全壽命周期費用的方式,評價新材料、新工藝、新技術(shù)的經(jīng)濟性。養(yǎng)護資金優(yōu)化分配示意見圖3。
結(jié)語
可以預見,跨入“十四五”后,我國公路養(yǎng)護技術(shù)的發(fā)展必將得到快速且高質(zhì)量的發(fā)展,以適應交通運輸現(xiàn)代化建設(shè)和公路事業(yè)總體發(fā)展的要求及人民群眾對公路交通環(huán)境改善的新期待。
可以相信,在公路管理者和工程技術(shù)人員的奮力拼搏、勇于創(chuàng)新和不斷努力下,我國公路養(yǎng)護技術(shù)的發(fā)展必將展示出一個全新的局面。