探析“十四五”养护技术发展趋势

 

    我国每年约有1万多公里高速公路、近20万公里普通公路需进行大中修，大多数养护工程造成了严重的交通拥堵，降低了公路通行效率。
　　因而，研究掌握公路养护前沿发展趋势，对于推动公路养护事业高质量发展意义重大。
　　“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形成系列;路面结构和施工工艺得到优化;路面使用寿命和服务水平得到提高。
　　跨进“十四五”，公路养护技术发展趋势和重点又是什么?
　　“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
　　（一）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。
　　（二）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。
　　（三）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。
　　（四）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。
　　（五）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。
　　（六）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。
　　（七）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。
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　　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。
　　“十三五”公路养护解决技术问题
　　一、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。
　　二、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
　　一、道路性能检测与养护维修新技术
　　（一）性能检测
　　1.开发路面性能高速检测技术与装备；
　　2.改善传统的检测手段与装备，提高检测的客观性和准确性；
　　3.研究在役道路性能实时感知技术，推广应用到路面信息感知、传输、解译等环节；
　　4.改进路基病害检测技术，研发非接触式感知技术、方法与装备，使检测数据更精、更准；
　　5.研发非接触式路侧信息感知技术，以达到全天候实时感知，同时服务自动驾驶的目标。
　　（二）养护维修
　　1.开发适用于特殊气候环境的路面养护材料与技术；
　　2.开发无污染的融冰化雪材料与技术、汽车尾气降解涂料；
　　3.开发适用于不同需要的预养护材料、技术与装备；
　　4.开发快速养护的材料、技术与装备；
　　5.开发新型路基、边坡病害修复与加固技术、沥青路面装配式修补技术等。
　　（二）长期性能观测
　　公路长期性能观测与研究是全面掌握公路基础设施性能演变科学规律，指导公路基础设施建设、养护与管理的必要手段，是实现公路基础设施建养数字化、信息化的基础性工作和全面提升公路交通基础设施设计、施工水平及使用寿命的科学依据。
　　总体来看，我国的道路长期性能观测网密度低，观测持续度不足，与开展路面长期性能研究的要求相差甚远。
　　交通运输部和科技部目前正在规划组建公路长期性能野外科学观测研究站，届时野外观测站点将覆盖我国各个主要地质、气候区划，可以实时或周期性地收集气候环境、交通荷载、路面材料与结构的力学响应及服役状态等信息，为从业人员研究公路全寿命周期服役性能演化规律及衰变机理，长寿命路面设计新理论、新方法、新模型，路面结构与材料长期性能试验的新方法与新设备，打造多维度、多源数据资料的共享平台提供重要支撑。
　　二、绿色养护技术
　　综合考虑交通基础设施建设、养护期间的能源消耗量以及原材料生产过程中产生的二氧化碳量，在“双碳”背景下，公路养护技术的发展面临重大挑战。
　　我国公路基础设施建设、养护工程消耗的不可再生资源巨大，给生态环境造成了一时难以恢复的破坏，且养护过程中会产生大量废弃物，还有可能诱发地质灾害。
　　当前，我国道路材料再生利用面临诸多问题：
　　（一）沥青路面铣刨料级配破坏严重，铣刨前的加热造成了沥青的二次老化；
　　（二）再生利用技术粗放，新料与旧料直接掺拌使用，导致再生混合料的品质不高；
　　（三）养护施工中，通常将废弃料降级使用，再生混合料的使用效率低。
　　可见，绿色养护技术研究已成为大势所趋。
　　技术对策：
　　1.开发新型沥青路面铣刨设备；
　　2.开发沥青路面铣刨油石分离技术；
　　三、智慧管理技术
　　现阶段道路养护维修智慧管理主要面临的问题：
　　（一）开展路况定期检测的目的性不强，对检测数据的挖掘与利用不充分，且建设期、养护维修与大中修期、运营期的路况数据互设信息壁垒，难以深入挖掘和二次开发；
　　（二）智能化水平不高，养护维修决策部门掌握的路况信息不全，导致养护维修处治不及时；
　　技术对策：
　　（一）开发公路建设、运营与养护管理一体化的区块链技术；
　　（二）在政府监管部门、业主和各承包商之间构建联盟链，以保证数据的公开透明，对原材料生产、现场施工、验收检测等进行有效监管。
　　（三）推广分布式存储全寿命周期的路况数据、实时进行指定路段的路况评价、预测道路性能和结构性能、进行网级和项目级养护决策和养护投资预算、实现养护施工采购与实施过程监督等功能。

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