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“十四五”公路養護技術(shù)發(fā)展趨勢

作者:養護與管理 王松根 來(lái)源:轉載 日期:2021-05-17 11:16:17 人氣:3893

“十三五”期間,我國公路養護尤其是路面養護技術(shù)得到了長(cháng)足發(fā)展??茖W(xué)決策技術(shù)逐步完善;預防性養護技術(shù)漸成體系;高性能改性瀝青材料已形成系列產(chǎn)品;路面結構和施工工藝得到進(jìn)一步優(yōu)化;路面使用壽命和服務(wù)水平得到延長(cháng)和提高。


跨入“十四五”以后,公路養護技術(shù)再如何發(fā)展,其趨勢和重點(diǎn)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。

“十三五”公路養護技術(shù)回顧

(一)“十三五”公路路面養護主要技術(shù)

1 科學(xué)決策技術(shù)

(1)檢測。研制和改進(jìn)了多種型號的路面快速檢測車(chē)和無(wú)損檢測裝備,每年干線(xiàn)公路路面技術(shù)狀況數據快速檢測覆蓋率可達到100%。

(2)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(xué)合理。

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

(4)管理。通過(guò)“公路資產(chǎn)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(chǎn)管理、增值保值的新高度。

2 預防性養護技術(shù)

預防養護已成為公路養護工程分類(lèi)其中的一類(lèi),交通運輸部對路面預防養護也規定了每年實(shí)施的最少比例。預防性養護技術(shù)得到穩步發(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(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)規范》(JTG/T 5521—2019)。各地在養護工程實(shí)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(chǎng)拌冷再生、廠(chǎng)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 新型路面結構組合

針對我國瀝青路面使用壽命過(guò)短和早期損壞等問(wèn)題,各地通過(guò)不斷地實(shí)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(lián)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(zhù),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(chǎng)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(fā)及應用,滿(mǎn)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(mǎn)足公路養護機械化的需求和適應公路養護的技術(shù)進(jìn)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(shù)的專(zhuān)用和配套裝備);瀝青路面材料再生利用裝備(就地熱再生、廠(chǎng)拌熱再生、就地冷再生、廠(chǎng)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(shù)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(jià)、養護決策、養護設計、養護施工和造價(jià)等6個(gè)模塊?!笆濉逼陂g交通運輸部發(fā)布施行的有關(guān)公路養護(路基、路面部分)行業(yè)標準有:

(1)《公路技術(shù)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(shù)規范》(JTG 5142——2019);

(4)《公路瀝青路面再生技術(shù)規范》(JTG/T 5521——2019);

(5)《農村公路養護技術(shù)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(shù)規范》(JTG 5150——2020);

(9)《公路養護工程質(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,我國公路工程現行標準規范共計125本, 其中涉及養護管理和養護技術(shù)類(lèi)的有約40本。加上總體、通用類(lèi)和建設類(lèi)中檢測、實(shí)驗等與養護密切相關(guān)的標準,總計有60余本。

目前正在編制的公路養護行業(yè)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(shù)規范》《公路養護工程設計規范》《公路瀝青路面預防養護技術(shù)規范》《公路冬季養護技術(shù)規范》,還有橋梁、隧道、沿線(xiàn)設施養護和安全環(huán)境評價(jià)等規范27本。

另,中國公路學(xué)會(huì )(T/CHTS)和中建標公路分會(huì )(T/CECS)等團體標準的發(fā)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(xué)會(huì )已發(fā)布的涉及公路工程的11本團體標準中,絕大部分都與養護管理或養護技術(shù)有關(guān);中建標公路分會(huì )已發(fā)布的28本團體標準中,涉及公路養護的有17本。

經(jīng)過(guò)“十三五”期間的快速發(fā)展,我國公路養護管理和技術(shù)標準體系已基本搭建成型。目前,有超過(guò)100本的行業(yè)標準或團體標準,用來(lái)支撐公路養護的快速發(fā)展,為實(shí)現我國公路養護的全面標準化打下了堅實(shí)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(jìn)步??梢哉f(shuō),我們一直關(guān)注的公路瀝青路面結構性的耐久性問(wèn)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(shí)現使用年限達到或超過(guò)設計年限;三是一些省份已實(shí)現路面結構零養護(可見(jiàn)“公路路面結構零養護理念”《中國公路學(xué)養護與管理分會(huì )2019年學(xué)術(shù)年會(huì )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(yè)規劃也提出新目標,即在不遠的將來(lái),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(wèn)題有待解決

瀝青路面表面功能性待解決的主要問(wèn)題:一是一些路段宜產(chǎn)生車(chē)轍病害且發(fā)展過(guò)快;二是路面抗滑能力有待提升并需克服性能衰減過(guò)快;三是雨天路面水膜造成行車(chē)過(guò)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(wèn)題大都與行車(chē)安全相關(guān),期望能在“十四五”期間得到解決。

“十四五”公路養護技術(shù)發(fā)展趨勢

“十四五”公路養護技術(shù)發(fā)展首先是將上述“十三五”期間的公路養護技術(shù)繼續完善和深化。在此基礎上,重點(diǎn)關(guān)注安全、綠色、智慧、經(jīng)濟等問(wèn)題。

(一)安全

一是采用高模量、高強等瀝青混合料,解決車(chē)轍發(fā)生和發(fā)展較快問(wèn)題;二是采用高抗滑表層罩面,解決特殊路段如隧道口、長(cháng)大縱坡、變速路段的抗滑安全問(wèn)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(wèn)題;四是采用無(wú)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(chē)安全問(wèn)題。

(二)綠色養護

綠色養護技術(shù)體系包括舊路面材料再生、循環(huán)利用技術(shù);節能、減排、降耗技術(shù);路面結構優(yōu)化技術(shù);抗凝冰、降噪路面等技術(shù);預防性養護技術(shù)等。

1 瀝青路面材料循環(huán)利用新技術(shù)體系

(1)目標。把舊料變原料,以舊料換新料,全部消化、提高價(jià)值、工藝簡(jiǎn)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(guò)RAP料破碎技術(shù)和粗細粒料精細分離,得到滿(mǎn)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(jiàn)圖1、分離效果可見(jiàn)圖2。

(4)分檔儲存。重點(diǎn)做好不同規格分別儲存,必要時(shí)可包裝后儲存,同時(shí),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(guò)深度再生設計,加入不同種類(lèi)的再生劑,將原有瀝青進(jìn)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(diǎn)發(fā)展的新型特種改性瀝青膠結料主要有:適用于長(cháng)壽命路面的改性瀝青(高性能、抗老化)、適用于抗車(chē)轍路面的改性瀝青(高模量、高強)、適用于排水路面的工廠(chǎng)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(fā)泡、可短時(shí)儲存)、適用于封層類(lèi)預防養護工程的改性乳化瀝青(高濃度、破乳時(shí)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(shí)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(lèi)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(jīng)濟);新型彩色路面材料等。這類(lèi)材料的發(fā)展,對促進(jìn)公路建設和養護技術(shù)水平也至關(guān)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(wǎng)綜合管理水平不高、出行信息難以及時(shí)發(fā)布、安全管控和應急救援主動(dòng)化智能化不足等突出問(wèn)題,可大幅提升公路系統通行能力,顯著(zhù)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(dòng)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(shù)和信息化手段,實(shí)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(shù)架構可分為五塊: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(chē)路協(xié)同與智能駕駛。

智慧養護體系:主要包括無(wú)人檢測系統、無(wú)損檢測系統、科學(xué)決策系統、重點(diǎn)路段監控系統、車(chē)路信息交換系統等。其中,車(chē)路信息交換系統應是“十四五”期間的發(fā)展重點(diǎn)。

車(chē)路信息交換系統:是指車(chē)和公路及沿線(xiàn)設施環(huán)境的信息交換,是未來(lái)智能交通運輸及智慧公路系統的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)使得車(chē)與公路及沿線(xiàn)設施之間能夠通信,從而獲得實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)施原則:車(chē)路協(xié)同,信息交換,數據實(shí)時(shí)、服務(wù)用戶(hù),設施智能、指導操作。

具體應用:要實(shí)現公路及沿線(xiàn)設施的智能化,與車(chē)載信息交換系統相呼應,向用戶(hù)實(shí)時(shí)提供相關(guān)信息。

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

(2)智慧限速標志(根據氣候、能見(jiàn)度、側向風(fēng)力、路況等數據自動(dòng)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(dòng)采集和處理(研發(fā)小型數據車(chē)載采集儀,針對車(chē)轍、路面紋理、潮濕系數、水膜厚度、冰雪情況等進(jìn)行專(zhuān)項數據采集和處理)。

(四)經(jīng)濟

這里講的經(jīng)濟,就是要實(shí)現公路建養管綜合成本最低的目標,可見(jiàn)“如何降低公路建養管綜合成本”一文(2020年1月《中國公路學(xué)會(huì )養護與管理分會(huì )第九屆學(xué)術(shù)年會(huì )論文集》)。重點(diǎn)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(shí)行四個(gè)一體化設計:即路線(xiàn)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(guò)各個(gè)階段的優(yōu)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(yōu)化分配。在預算資金約束條件下,按照科學(xué)決策方法,從養護規劃需求,到養護規劃動(dòng)態(tài)調整;積極開(kāi)展預防養護,及時(shí)進(jìn)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(jià)新材料、新工藝、新技術(shù)的經(jīng)濟性。



 結語(yǔ)

可以預見(jiàn),跨入“十四五”后,我國公路養護技術(shù)的發(fā)展必將得到快速且高質(zhì)量的發(fā)展,以適應交通運輸現代化建設和公路事業(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,我國公路養護技術(shù)的發(fā)展必將展示出一個(gè)全新的局面。

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