2005年夏天，我國(guó)施工人員和外國(guó)技術(shù)人員共同摸索，為“永久性路面”埋設(shè)傳感器等儀器設(shè)備。(資料圖)
▲自2005年通車后，長(zhǎng)深高速濱州段的“永久性路面”就沒(méi)有修過(guò)。雖然每天約有1萬(wàn)車次從這里經(jīng)過(guò)，但這一段路面依舊和新鋪設(shè)的一樣，沒(méi)有明顯的車轍印記。 本報(bào)記者 吳金彪 攝
在京滬高速鐵路即將通車之時(shí)，山東境內(nèi)一段5000米長(zhǎng)的高速公路卻持續(xù)吸引著國(guó)內(nèi)外道路研究者的眼球，它就是長(zhǎng)深高速濱州段一段被稱為“永久性路面”的試驗(yàn)路面。在過(guò)去的6年間，這段長(zhǎng)僅5000米的高速公路曾經(jīng)創(chuàng)造了多個(gè)國(guó)內(nèi)第一，世界領(lǐng)先。本期潛新聞，我們將為您揭秘“永久性路面”背后的故事。
“永久性路面”是指設(shè)計(jì)年限達(dá)50年的瀝青路面。在設(shè)計(jì)年限內(nèi)無(wú)結(jié)構(gòu)性修復(fù)和重建，僅需根據(jù)表面層損壞狀況進(jìn)行周期性的修復(fù)。
“長(zhǎng)壽路面是一個(gè)概念，不是說(shuō)一點(diǎn)不用修，表面層每隔8-10年要處理一次，不過(guò)與目前很多高速公路結(jié)構(gòu)性重修不同，這種只處理表層的好處是，晚上鋪設(shè)后，第二天就可以通車了�！�
本報(bào)記者 吳金彪
看似極其普通，實(shí)則暗含玄機(jī)
一輛輛貨車在高速公路上疾駛而過(guò)，除了耳邊傳來(lái)的汽車呼嘯聲，青黑色的路面上看不出什么痕跡。5月24日上午，記者在長(zhǎng)深高速濱州段高速路面采訪，發(fā)覺(jué)眼前的這段高速公路與其他高速公路似乎沒(méi)有多大區(qū)別。
“肯定不一樣。這段路自2005年通車后就沒(méi)有修過(guò)�！迸阃浾卟稍L的濱州市公路管理局工程研究員安長(zhǎng)軍告訴記者，這段僅有5000米的試驗(yàn)路面有5種路面結(jié)構(gòu)，其中有4段路面被稱為“永久性路面”或者“長(zhǎng)壽命瀝青路面”。
“每一個(gè)紅點(diǎn)下面都有一個(gè)傳感器。黑色的是軸傳感器，黃色的是數(shù)據(jù)線……”在馬路上一個(gè)Z字圖形旁邊，安長(zhǎng)軍向記者解釋道。記者注意到，在Z字圖形旁邊的馬路護(hù)欄外，還有一個(gè)水泥混凝土的小房子�！捌鋵�(shí)這就是一個(gè)采集箱，里面安裝有數(shù)據(jù)采集儀器。”
“濱州段100.7公里的高速路面，車流量非常大，每天約有1萬(wàn)車次經(jīng)過(guò)。這一段路面明顯好于其他路面，其他地方車轍印很明顯，而這一段依舊和新鋪設(shè)的一樣，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的車轍印記�！眹�(guó)道205高速公路管理處路政大隊(duì)副大隊(duì)長(zhǎng)馮新民長(zhǎng)期在長(zhǎng)深高速濱州段工作，他對(duì)這段路印象深刻。
生于美國(guó)，“永久性路面”在山東結(jié)果
“每一條道路都是有壽命的，壽命的長(zhǎng)短取決于路面的疲勞程度。”永久性瀝青路面技術(shù)負(fù)責(zé)人、山東省交通科學(xué)研究所總工程師王林介紹，國(guó)際上瀝青路面設(shè)計(jì)年限一般為10-20年，我國(guó)高速公路設(shè)計(jì)年限為15年。然而通常5-10年即出現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)性損壞，需要周期性大修改建。
怎么來(lái)延長(zhǎng)道路的壽命呢？國(guó)內(nèi)外很多專家都在探索。20世紀(jì)70年代美國(guó)一名道路研究者提出了一個(gè)概念，路面到了一定厚度以后，就不再出現(xiàn)這種疲勞了，它的壽命會(huì)長(zhǎng)時(shí)間延續(xù)下去。
王林介紹，“永久性路面”是一種新的設(shè)計(jì)理念，美國(guó)瀝青路面協(xié)會(huì)(APA)對(duì)永久性或者長(zhǎng)壽命瀝青路面的定義是指設(shè)計(jì)年限達(dá)50年的瀝青路面。在設(shè)計(jì)年限內(nèi)無(wú)結(jié)構(gòu)性修復(fù)和重建，僅需根據(jù)表面層損壞狀況進(jìn)行周期性的修復(fù)。
“長(zhǎng)壽路面是一個(gè)概念，不是說(shuō)一點(diǎn)不用修，表面層每隔8-10年要處理一次，不過(guò)與目前很多高速公路結(jié)構(gòu)性重修不同，這種只處理表層的好處是，晚上鋪設(shè)后，第二天就可以通車了�！蓖趿终f(shuō)。
既然路面壽命和厚度有一定的聯(lián)系，那么是不是路面越厚越好呢？其實(shí)遠(yuǎn)沒(méi)有這么簡(jiǎn)單�！案咚俟返脑靸r(jià)是非常高的，厚度一定要控制在最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)。”王林說(shuō)，要達(dá)到“荷載上去路面不壞”的理論狀態(tài)是非常困難的，需要做大量的實(shí)驗(yàn)性研究，國(guó)內(nèi)外很多機(jī)構(gòu)都在做，多年也沒(méi)有摸索出一個(gè)很好的方法。
永久性路面理論誕生于美國(guó)，不過(guò)由于財(cái)力方面的原因，再加上國(guó)外交通壓力不像中國(guó)這么大，很多年只停留在理論和實(shí)驗(yàn)室階段。然而在中國(guó)山東，這一理論卻開(kāi)花結(jié)果，取得了前所未有的成功。
5000米瀝青路面有5種結(jié)構(gòu)
“現(xiàn)在的高速公路都是瀝青路面，而瀝青路面是十分特殊的路面結(jié)構(gòu)�！蓖趿终f(shuō)，瀝青路面不像橋梁、大壩等，可以比較準(zhǔn)確地計(jì)算出受力狀態(tài)。瀝青本身有黏性、彈性和塑性，每個(gè)季節(jié)的特點(diǎn)不完全一樣，再加上水的作用，要準(zhǔn)確判斷它在路面的受力狀況是非常困難的事情。
為了在實(shí)踐中了解復(fù)雜的瀝青路面結(jié)構(gòu)，課題組選擇了交通流量相對(duì)較大的長(zhǎng)深高速濱州段。“這一路段的地質(zhì)和水文條件其實(shí)不是很好，但是我們綜合考量還是選擇了這條路�！庇谰眯詾r青路面課題組組長(zhǎng)、項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人、山東省交通廳公路局副局長(zhǎng)楊永順說(shuō)。
“5000米的路面，我們做了5種結(jié)構(gòu)，就是為了對(duì)比哪種路面結(jié)構(gòu)更適合中國(guó)。”在長(zhǎng)深高速濱州段，安長(zhǎng)軍告訴記者，當(dāng)時(shí)參與課題的美國(guó)方面提了3種結(jié)構(gòu)，瀝青層都比較厚，造價(jià)也比較高，中國(guó)方面根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)際提了一種結(jié)構(gòu)，還有一種高速路的常規(guī)結(jié)構(gòu)，然后將5種結(jié)構(gòu)依次鋪上，每種結(jié)構(gòu)從600米到1000米不等。
“這是結(jié)構(gòu)4，就是我們目前推薦的路面結(jié)構(gòu)。”在一段看上去并不起眼的高速公路路面，安長(zhǎng)軍示意記者停下來(lái)。他向記者介紹，相對(duì)于美國(guó)人提出的前3種厚瀝青層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)4是在結(jié)構(gòu)5的基礎(chǔ)上，在瀝青層與半剛性基層間增加一層厚度15cm的大粒徑透水性瀝青混合料(LSPM)，一方面增強(qiáng)了路面基礎(chǔ)的強(qiáng)度，另一方面增加的瀝青碎石基層(LSPM)可兼作排水層和應(yīng)力緩解層。
7個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)收集數(shù)據(jù)100萬(wàn)組
“在通行高速公路完成路面鋪設(shè)只是一個(gè)方面，這個(gè)項(xiàng)目的最大意義在于能用數(shù)據(jù)將路面下的各種受力情況表現(xiàn)出來(lái)。”楊永順說(shuō)。
路面結(jié)構(gòu)疲勞損傷取決于瀝青層底拉應(yīng)變和路基壓應(yīng)變，影響因素主要有交通荷載、路面溫度、路面厚度、材料性質(zhì)�！皼](méi)有數(shù)據(jù)就是閉著眼睛瞎摸”，為了掌握這些情況，實(shí)驗(yàn)人員在5000米的高速公路下方30厘米以下安裝了瀝青應(yīng)變計(jì)、土壓力計(jì)、溫度計(jì)、軸位置測(cè)量?jī)x等檢測(cè)儀器。在高速路旁邊還安裝了氣象站，獲知實(shí)時(shí)的大氣溫度等相關(guān)數(shù)據(jù)�！盀r青溫度很高，稍有不慎就可能損壞儀器設(shè)備。”安長(zhǎng)軍說(shuō)。
“光埋在地下的傳感器等設(shè)備，投入就是很大的�！蓖趿终f(shuō)，國(guó)內(nèi)常規(guī)的檢測(cè)沒(méi)法很準(zhǔn)確地檢測(cè)出來(lái)。因?yàn)闉r青路面的特殊性，他們需要將環(huán)境的工作狀態(tài)和路的狀態(tài)建立起關(guān)系來(lái)，“車自然跑過(guò)來(lái)，車速多少，荷載多少，地下的壓力是多少，這時(shí)候的溫度、濕度條件是怎么樣的�！� 相關(guān)閱讀