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“十四五”公路養護技術發展趨勢

作者:養護與管理 王松根 來源:轉載 日期:2021-05-17 11:16:17 人氣:3715

“十三五”期間,我國公路養護尤其是路面養護技術得到了長足發展。科學決策技術逐步完善;預防性養護技術漸成體系;高性能改性瀝青材料已形成系列產品;路面結構和施工工藝得到進一步優化;路面使用壽命和服務水平得到延長和提高。


跨入“十四五”以后,公路養護技術再如何發展,其趨勢和重點又是什么?需要公路管理者和工程技術人員認真思考并提前布局。

“十三五”公路養護技術回顧

(一)“十三五”公路路面養護主要技術

1 科學決策技術

(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狀況數據快速檢測覆蓋率可達到100%。

(2)評定。新修訂并發布施行了《公路技術狀況評定標準》(JTG 5210——2018),使公路技術狀況的評定更加科學合理。

(3)決策。路面、橋梁和隧道等專業的管理系統得到廣泛應用,為公路養護的科學決策提供了有效工具。

(4)管理。通過“公路資產管理系統”的推廣用,使公路養護工作從修修補補上升到資產管理、增值保值的新高度。

2 預防性養護技術

預防養護已成為公路養護工程分類其中的一類,交通運輸部對路面預防養護也規定了每年實施的最少比例。預防性養護技術得到穩步發展,形成了從0-40mm的各種封層、罩面的技術體系: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。預防養護工程的施工質量和使用壽命得到明顯提高。

3 路面材料循環利用技術

據測算,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”公路養護發展綱要中,對舊路面材料的回收和再生利用都提出了明確的目標,修訂并發布施行了《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG/T 5521—2019)。各地在養護工程實踐中,也逐步完善了瀝青路面再生利用技術體系。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 新型路面結構組合

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構:半剛性基礎層+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結層+瀝青混凝土面層;土基+墊層+全厚式瀝青混合料面層。這些典型結構,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水平。

5 新型瀝青膠結料和瀝青混合料

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;基于上述瀝青膠結料的各種瀝青混合料等新材料的研發及應用,滿足了高性能瀝青路面的建設和養護工程需求。

6 公路養護機械裝備

為滿足公路養護機械化的需求和適應公路養護的技術進步,各地研制了多種公路養護裝備,包括日常養護成套裝備(路面保潔、路面維修等);預防性養護裝備(各種預防養護技術的專用和配套裝備);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 公路養護技術標準體系

新的《公路工程標準體系》(JTG 1001——2017)將公路養護從模塊升格為板塊并設置了綜合、檢測評價、養護決策、養護設計、養護施工和造價等6個模塊。“十三五”期間交通運輸部發布施行的有關公路養護(路基、路面部分)行業標準有:

(1)《公路技術狀況評定標準》(JTG 5210——2018);

(2)《公路瀝青路面養護設計規范》(JTG 5421——2018);

(3)《公路瀝青路面養護技術規范》(JTG 5142——2019);

(4)《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG/T 5521——2019);

(5)《農村公路養護技術規范》(JTG/T 5190——2019);

(6)《公路養護預算編制導則》(JTG 5610——2020);

(7)《農村公路養護預算編制辦法》(JTG/T 5640——2020);

(8)《公路路基養護技術規范》(JTG 5150——2020);

(9)《公路養護工程質量檢驗評定標準 第一冊 土建工程》(JTG 5220——2020)等。

截止到2020年9月底,我國公路工程現行標準規范共計125本, 其中涉及養護管理和養護技術類的有約40本。加上總體、通用類和建設類中檢測、實驗等與養護密切相關的標準,總計有60余本。

目前正在編制的公路養護行業標準有《公路養護工程量標準清單及計量規范》《公路養護決策技術規范》《公路養護工程設計規范》《公路瀝青路面預防養護技術規范》《公路冬季養護技術規范》,還有橋梁、隧道、沿線設施養護和安全環境評價等規范27本。

另,中國公路學會(T/CHTS)和中建標公路分會(T/CECS)等團體標準的發展,對公路養護標準體系的搭建,起到了補充和完善的作用。截止到2020年10月,中國公路學會已發布的涉及公路工程的11本團體標準中,絕大部分都與養護管理或養護技術有關;中建標公路分會已發布的28本團體標準中,涉及公路養護的有17本。

經過“十三五”期間的快速發展,我國公路養護管理和技術標準體系已基本搭建成型。目前,有超過100本的行業標準或團體標準,用來支撐公路養護的快速發展,為實現我國公路養護的全面標準化打下了堅實的基礎。

(二)瀝青路面結構性耐久性已基本解決

基于上述的四種典型結構大量應用,加上裝備、工藝和管理等方面的進步。可以說,我們一直關注的公路瀝青路面結構性的耐久性問題基本得到解決。具體表現:一是前修后壞及早期損壞現象基本杜絕;二是大部分地區公路瀝青路面已實現使用年限達到或超過設計年限;三是一些省份已實現路面結構零養護(可見“公路路面結構零養護理念”《中國公路學養護與管理分會2019年學術年會論文集》一文)的目標,并提出了更高標準,如30+的路面設計和使用年限;四是行業規劃也提出新目標,即在不遠的將來,使我國的瀝青路面設計年限較現有標準提高一倍。

(三)瀝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:一是一些路段宜產生車轍病害且發展過快;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象嚴重;四是冰雪天氣路面宜結冰并除冰雪較困難等。這些問題大都與行車安全相關,期望能在“十四五”期間得到解決。

“十四五”公路養護技術發展趨勢

“十四五”公路養護技術發展首先是將上述“十三五”期間的公路養護技術繼續完善和深化。在此基礎上,重點關注安全、綠色、智慧、經濟等問題。

(一)安全

一是采用高模量、高強等瀝青混合料,解決車轍發生和發展較快問題;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,解決冰雪等惡裂天氣下的行車安全問題。

(二)綠色養護

綠色養護技術體系包括舊路面材料再生、循環利用技術;節能、減排、降耗技術;路面結構優化技術;抗凝冰、降噪路面等技術;預防性養護技術等。

1 瀝青路面材料循環利用新技術體系

(1)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利用的新技術體系。

(3)精細分離。通過RAP料破碎技術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。

(4)分檔儲存。重點做好不同規格分別儲存,必要時可包裝后儲存,同時,嚴格采取防潮、防水措施。

(5)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料

重點發展的新型特種改性瀝青膠結料主要有: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(水劑發泡、可短時儲存)、適用于封層類預防養護工程的改性乳化瀝青(高濃度、破乳時間可調)、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 非瀝青基筑養路新材料

非瀝青基筑養路新材料主要包括:各類新型注漿材料;土壤固化劑和增強材料;混凝土結構物快速維修材料;混凝土和鋼結構物防腐材料(高效、耐久、經濟);新型彩色路面材料等。這類材料的發展,對促進公路建設和養護技術水平也至關重要,應予高度重視。

(三)智慧

智慧公路建設將解決公路系統存在的路網綜合管理水平不高、出行信息難以及時發布、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通行能力,顯著降低交通事故率,增強路網綜合管理與服務能力、提升主動安全防控能力和應急救援快速反應與處理能力。

構建智慧公路,能夠充分利用智能技術和信息化手段,實現公路管理的信息化和數字化、道路使用者的便利化和智能化。智慧公路建設的技術架構可分為五塊:一是路網感知,二是信息采集和傳輸,三是分析決策,四是信息通訊及發布,五是車路協同與智能駕駛。

智慧養護體系:主要包括無人檢測系統、無損檢測系統、科學決策系統、重點路段監控系統、車路信息交換系統等。其中,車路信息交換系統應是“十四五”期間的發展重點。

車路信息交換系統:是指車和公路及沿線設施環境的信息交換,是未來智能交通運輸及智慧公路系統的關鍵技術。該技術使得車與公路及沿線設施之間能夠通信,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:車路協同,信息交換,數據實時、服務用戶,設施智能、指導操作。

具體應用:要實現公路及沿線設施的智能化,與車載信息交換系統相呼應,向用戶實時提供相關信息。

(1)智慧信號燈(根據道路各方向交通流量和路口車輛等候情況,實現紅綠燈的智能自動轉換);

(2)智慧限速標志(根據氣候、能見度、側向風力、路況等數據自動變更限速標志的限速值);

(3)智慧道路信息提示系統(道路通暢情況、養護信息、道口視距、橫向干擾、前方事故等);

(4)路面抗滑數據自動采集和處理(研發小型數據車載采集儀,針對車轍、路面紋理、潮濕系數、水膜厚度、冰雪情況等進行專項數據采集和處理)。

(四)經濟

這里講的經濟,就是要實現公路建養管綜合成本最低的目標,可見“如何降低公路建養管綜合成本”一文(2020年1月《中國公路學會養護與管理分會第九屆學術年會論文集》)。重點再強調一下設計和養護投資策略。

首先要從工程的設計工作抓起,實行四個一體化設計:即路線路基一體化設計;路基路面一體化設計;基層面層一體化設計;建設養護一體化設計。通過各個階段的優化設計,達到提高道結構性和功能性的耐久性,降低全壽命周期成本的目的。

其次,做好養護資金優化分配。在預算資金約束條件下,按照科學決策方法,從養護規劃需求,到養護規劃動態調整;積極開展預防養護,及時進行修復養護,合理安排每年的養護計劃,以全壽命周期費用的方式,評價新材料、新工藝、新技術的經濟性。



 結語

可以預見,跨入“十四五”后,我國公路養護技術的發展必將得到快速且高質量的發展,以適應交通運輸現代化建設和公路事業總體發展的要求及人民群眾對公路交通環境改善的新期待。

可以相信,在公路管理者和工程技術人員的奮力拼搏、勇于創新和不斷努力下,我國公路養護技術的發展必將展示出一個全新的局面。

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