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“十四五”公路养护技术发展趋势

作者:养护与管理 王松根 来源:转载 日期:2021-05-17 11:16:17 人气:3641

“十三五”期间,我国公路养护尤其是路面养护技术得到了长足发展。科学决策技术逐步完善;预防性养护技术渐成体系;高性能改性沥青材料已形成系列产品;路面结构和施工工艺得到进一步优化;路面使用寿命和服务水平得到延长和提高。


跨入“十四五”以后,公路养护技术再如何发展,其趋势和重点又是什么?需要公路管理者和工程技术人员认真思考并提前布局。

“十三五”公路养护技术回顾

(一)“十三五”公路路面养护主要技术

1 科学决策技术

(1)检测。研制和改进了多种型号的路面快速检测车和无损检测装备,每年干线公路路面技术状况数据快速检测覆盖率可达到100%。

(2)评定。新修订并发布施行了《公路技术状况评定标准》(JTG 5210——2018),使公路技术状况的评定更加科学合理。

(3)决策。路面、桥梁和隧道等专业的管理系统得到广泛应用,为公路养护的科学决策提供了有效工具。

(4)管理。通过“公路资产管理系统”的推广用,使公路养护工作从修修补补上升到资产管理、增值保值的新高度。

2 预防性养护技术

预防养护已成为公路养护工程分类其中的一类,交通运输部对路面预防养护也规定了每年实施的最少比例。预防性养护技术得到稳步发展,形成了从0-40mm的各种封层、罩面的技术体系:雾封层(包括含砂雾封层);碎石封层(包括纤维封层);微表处和稀浆封层(包括精表处和超粘磨耗层);复合封层(碎石封层或纤维封层+稀浆封层或微表处);薄层罩面(25-40mm各种沥青混合料罩面);超薄罩面(10-25mm各种沥青混合料罩面);复合罩面(碎石封层+超薄罩面或薄层罩面)等。预防养护工程的施工质量和使用寿命得到明显提高。

3 路面材料循环利用技术

据测算,我国公路沥青路面每年可回收再生利用的面层材料约2亿吨。交通运输部在“十三五”公路养护发展纲要中,对旧路面材料的回收和再生利用都提出了明确的目标,修订并发布施行了《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521—2019)。各地在养护工程实践中,也逐步完善了沥青路面再生利用技术体系。就地冷再生、就地热再生、厂拌冷再生、厂拌热再生、全厚式再生等技术得到全面推广应用,使旧沥青路面材料综合利用率大幅提升。

4 新型路面结构组合

针对我国沥青路面使用寿命过短和早期损坏等问题,各地通过不断地实践探索,形成了具有地域代表性的四种典型结构:半刚性基础层+沥青混凝土面层;半刚性基层+级配碎石+沥青混凝土面层;半刚性基层+大碎石沥青混合料联结层+沥青混凝土面层;土基+垫层+全厚式沥青混合料面层。这些典型结构,都成功的得到大面积应用且效果显著,大大提升了我国沥青路面使用寿命和服务水平。

5 新型沥青胶结料和沥青混合料

各种改性沥青及沥青混合料:SBS改性沥青;工厂化稳定型橡胶沥青;各种高模、高黏、高强、高弹等改性沥青;基于上述沥青胶结料的各种沥青混合料等新材料的研发及应用,满足了高性能沥青路面的建设和养护工程需求。

6 公路养护机械装备

为满足公路养护机械化的需求和适应公路养护的技术进步,各地研制了多种公路养护装备,包括日常养护成套装备(路面保洁、路面维修等);预防性养护装备(各种预防养护技术的专用和配套装备);沥青路面材料再生利用装备(就地热再生、厂拌热再生、就地冷再生、厂拌冷再生装备,旧沥青路面材料精细分离装备)等。

7 公路养护技术标准体系

新的《公路工程标准体系》(JTG 1001——2017)将公路养护从模块升格为板块并设置了综合、检测评价、养护决策、养护设计、养护施工和造价等6个模块。“十三五”期间交通运输部发布施行的有关公路养护(路基、路面部分)行业标准有:

(1)《公路技术状况评定标准》(JTG 5210——2018);

(2)《公路沥青路面养护设计规范》(JTG 5421——2018);

(3)《公路沥青路面养护技术规范》(JTG 5142——2019);

(4)《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521——2019);

(5)《农村公路养护技术规范》(JTG/T 5190——2019);

(6)《公路养护预算编制导则》(JTG 5610——2020);

(7)《农村公路养护预算编制办法》(JTG/T 5640——2020);

(8)《公路路基养护技术规范》(JTG 5150——2020);

(9)《公路养护工程质量检验评定标准 第一册 土建工程》(JTG 5220——2020)等。

截止到2020年9月底,我国公路工程现行标准规范共计125本, 其中涉及养护管理和养护技术类的有约40本。加上总体、通用类和建设类中检测、实验等与养护密切相关的标准,总计有60余本。

目前正在编制的公路养护行业标准有《公路养护工程量标准清单及计量规范》《公路养护决策技术规范》《公路养护工程设计规范》《公路沥青路面预防养护技术规范》《公路冬季养护技术规范》,还有桥梁、隧道、沿线设施养护和安全环境评价等规范27本。

另,中国公路学会(T/CHTS)和中建标公路分会(T/CECS)等团体标准的发展,对公路养护标准体系的搭建,起到了补充和完善的作用。截止到2020年10月,中国公路学会已发布的涉及公路工程的11本团体标准中,绝大部分都与养护管理或养护技术有关;中建标公路分会已发布的28本团体标准中,涉及公路养护的有17本。

经过“十三五”期间的快速发展,我国公路养护管理和技术标准体系已基本搭建成型。目前,有超过100本的行业标准或团体标准,用来支撑公路养护的快速发展,为实现我国公路养护的全面标准化打下了坚实的基础。

(二)沥青路面结构性耐久性已基本解决

基于上述的四种典型结构大量应用,加上装备、工艺和管理等方面的进步。可以说,我们一直关注的公路沥青路面结构性的耐久性问题基本得到解决。具体表现:一是前修后坏及早期损坏现象基本杜绝;二是大部分地区公路沥青路面已实现使用年限达到或超过设计年限;三是一些省份已实现路面结构零养护(可见“公路路面结构零养护理念”《中国公路学养护与管理分会2019年学术年会论文集》一文)的目标,并提出了更高标准,如30+的路面设计和使用年限;四是行业规划也提出新目标,即在不远的将来,使我国的沥青路面设计年限较现有标准提高一倍。

(三)沥青路面表面功能性问题有待解决

沥青路面表面功能性待解决的主要问题:一是一些路段宜产生车辙病害且发展过快;二是路面抗滑能力有待提升并需克服性能衰减过快;三是雨天路面水膜造成行车过后水雾现象严重;四是冰雪天气路面宜结冰并除冰雪较困难等。这些问题大都与行车安全相关,期望能在“十四五”期间得到解决。

“十四五”公路养护技术发展趋势

“十四五”公路养护技术发展首先是将上述“十三五”期间的公路养护技术继续完善和深化。在此基础上,重点关注安全、绿色、智慧、经济等问题。

(一)安全

一是采用高模量、高强等沥青混合料,解决车辙发生和发展较快问题;二是采用高抗滑表层罩面,解决特殊路段如隧道口、长大纵坡、变速路段的抗滑安全问题;三是采用高黏、高强等耐久型透水路面,解决雨天路面产生水雾问题;四是采用无机热管、抗凝冰材料等抗冰雪路面技术,解决冰雪等恶裂天气下的行车安全问题。

(二)绿色养护

绿色养护技术体系包括旧路面材料再生、循环利用技术;节能、减排、降耗技术;路面结构优化技术;抗凝冰、降噪路面等技术;预防性养护技术等。

1 沥青路面材料循环利用新技术体系

(1)目标。把旧料变原料,以旧料换新料,全部消化、提高价值、工艺简便、确保质量。

(2)路径。精细分离、分档储存、多元利用、深度再生,建立沥青路面材料循环利用的新技术体系。

(3)精细分离。通过RAP料破碎技术和粗细粒料精细分离,得到满足不同粒径范围的集料。如;可将经剥离后的旧料筛分为五档料,10mm-15mm、7mm-10mm、4mm-7mm、2mm-4mm、0mm-2mm(具体按相应筛孔定)。RAP料分离装置可见图1、分离效果可见图2。

(4)分档储存。重点做好不同规格分别储存,必要时可包装后储存,同时,严格采取防潮、防水措施。

(5)多元利用。指分离筛分后,各档料的多元利用。如粗集料可用于替换新集料、热再生旧集料、碎石封层集料、透层油撒布料等;细集料和回收粉可用于制作再生沥青胶浆等;中间尺寸集料可替代微表处、稀浆封层或超黏磨耗层的集料等。

(6)深度再生。针对分离后富油的细集料和回收粉,通过深度再生设计,加入不同种类的再生剂,将原有沥青进行再生。目标是使再生混合料可以达到重交通道路沥青、改性沥青、高模量沥青混合料的水平。

2 新型特种改性沥青胶结料

重点发展的新型特种改性沥青胶结料主要有:适用于长寿命路面的改性沥青(高性能、抗老化)、适用于抗车辙路面的改性沥青(高模量、高强)、适用于排水路面的工厂化稳定型橡胶沥青(高粘、高强、喷洒型)、适用于温拌沥青混合料的泡沫沥青(水剂发泡、可短时储存)、适用于封层类预防养护工程的改性乳化沥青(高浓度、破乳时间可调)、适用于冷拌冷铺的特种乳化沥青(高浓度、慢裂、易拌和、破乳时间可控)等。

3 非沥青基筑养路新材料

非沥青基筑养路新材料主要包括:各类新型注浆材料;土壤固化剂和增强材料;混凝土结构物快速维修材料;混凝土和钢结构物防腐材料(高效、耐久、经济);新型彩色路面材料等。这类材料的发展,对促进公路建设和养护技术水平也至关重要,应予高度重视。

(三)智慧

智慧公路建设将解决公路系统存在的路网综合管理水平不高、出行信息难以及时发布、安全管控和应急救援主动化智能化不足等突出问题,可大幅提升公路系统通行能力,显著降低交通事故率,增强路网综合管理与服务能力、提升主动安全防控能力和应急救援快速反应与处理能力。

构建智慧公路,能够充分利用智能技术和信息化手段,实现公路管理的信息化和数字化、道路使用者的便利化和智能化。智慧公路建设的技术架构可分为五块:一是路网感知,二是信息采集和传输,三是分析决策,四是信息通讯及发布,五是车路协同与智能驾驶。

智慧养护体系:主要包括无人检测系统、无损检测系统、科学决策系统、重点路段监控系统、车路信息交换系统等。其中,车路信息交换系统应是“十四五”期间的发展重点。

车路信息交换系统:是指车和公路及沿线设施环境的信息交换,是未来智能交通运输及智慧公路系统的关键技术。该技术使得车与公路及沿线设施之间能够通信,从而获得实时路况、道路信息、行人信息等一系列公路及交通状况的基本信息,实现以预防和减少交通事故、提高驾驶安全性、提高交通效率的目标。

实施原则:车路协同,信息交换,数据实时、服务用户,设施智能、指导操作。

具体应用:要实现公路及沿线设施的智能化,与车载信息交换系统相呼应,向用户实时提供相关信息。

(1)智慧信号灯(根据道路各方向交通流量和路口车辆等候情况,实现红绿灯的智能自动转换);

(2)智慧限速标志(根据气候、能见度、侧向风力、路况等数据自动变更限速标志的限速值);

(3)智慧道路信息提示系统(道路通畅情况、养护信息、道口视距、横向干扰、前方事故等);

(4)路面抗滑数据自动采集和处理(研发小型数据车载采集仪,针对车辙、路面纹理、潮湿系数、水膜厚度、冰雪情况等进行专项数据采集和处理)。

(四)经济

这里讲的经济,就是要实现公路建养管综合成本最低的目标,可见“如何降低公路建养管综合成本”一文(2020年1月《中国公路学会养护与管理分会第九届学术年会论文集》)。重点再强调一下设计和养护投资策略。

首先要从工程的设计工作抓起,实行四个一体化设计:即路线路基一体化设计;路基路面一体化设计;基层面层一体化设计;建设养护一体化设计。通过各个阶段的优化设计,达到提高道结构性和功能性的耐久性,降低全寿命周期成本的目的。

其次,做好养护资金优化分配。在预算资金约束条件下,按照科学决策方法,从养护规划需求,到养护规划动态调整;积极开展预防养护,及时进行修复养护,合理安排每年的养护计划,以全寿命周期费用的方式,评价新材料、新工艺、新技术的经济性。



 结语

可以预见,跨入“十四五”后,我国公路养护技术的发展必将得到快速且高质量的发展,以适应交通运输现代化建设和公路事业总体发展的要求及人民群众对公路交通环境改善的新期待。

可以相信,在公路管理者和工程技术人员的奋力拼搏、勇于创新和不断努力下,我国公路养护技术的发展必将展示出一个全新的局面。

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