圖為：東湖高新區(qū)高新大道主車道采用了中冶南方“長(zhǎng)壽命道路”技術(shù)。
湖北日?qǐng)?bào)訊（記者成熔興、通訊員馬嵐、李夢(mèng)）2月28日獲悉，由中冶南方工程技術(shù)有限公司（下稱中冶南方）自主研發(fā)的新型“長(zhǎng)壽命道路”設(shè)計(jì)施工技術(shù)日前順利通過專家評(píng)審，被認(rèn)定為達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，可使道路路面結(jié)構(gòu)安全壽命由30年延長(zhǎng)至50年。
目前，我國(guó)道路路面的設(shè)計(jì)使用年限在10至30年之間，低于美、英等國(guó)40至50年的水平；實(shí)際使用壽命則更短，部分重載道路5至10年就需要大中修。2019年在北京召開的香山科學(xué)會(huì)議指出，開展以長(zhǎng)壽命路面為代表的新型路面創(chuàng)新研發(fā)，是我國(guó)下一代路面技術(shù)發(fā)展的必然選擇。
2013年起，中冶南方就前瞻性地在這一領(lǐng)域開展積極探索，歷經(jīng)近十年潛心探索與研究，最終形成了一套基于結(jié)構(gòu)安全壽命、功能設(shè)計(jì)壽命和實(shí)際使用壽命的長(zhǎng)壽命CRC+AC（連續(xù)配筋混凝土+瀝青）剛?cè)釓?fù)合式路面設(shè)計(jì)施工技術(shù)體系。
圖為：東湖高新區(qū)高新大道主車道采用了中冶南方“長(zhǎng)壽命道路”技術(shù)。
中冶南方城建公司道橋院院長(zhǎng)程小亮介紹，他們通過自主創(chuàng)新成功攻克一系列技術(shù)重難點(diǎn)，提升路面水泥層的安全壽命，將瀝青和水泥混凝土最佳搭配，使路面結(jié)構(gòu)安全壽命延長(zhǎng)至50年，全生命周期使用成本降低近40%，碳排放量降低62.2%。
2014年，該技術(shù)成功應(yīng)用于中冶南方承建的武漢市三環(huán)線南段野芷湖立交至廟山立交段。該路段通車7年來，交通繁忙、承載量大，全路段高峰小時(shí)交通量相當(dāng)于1.1萬輛小汽車，重載貨車占比超過20%，但路面至今未出現(xiàn)明顯病害，路面性能優(yōu)良。“而且，隨著運(yùn)營(yíng)年限的增長(zhǎng)，全壽命周期的經(jīng)濟(jì)效益將更加顯著。”
截至2021年底，長(zhǎng)壽命路面技術(shù)已在東湖高新區(qū)大規(guī)模推廣應(yīng)用，應(yīng)用道路總長(zhǎng)已超過200公里，其中包括光谷科技創(chuàng)新大走廊主軸線——高新大道的主車道。
據(jù)介紹，目前該研究成果已被鑒定為國(guó)際領(lǐng)先水平，形成專利群48件（授權(quán)21件），登記軟著5項(xiàng)，發(fā)表論文8篇，參編專著1部，申報(bào)省部級(jí)科技獎(jiǎng)2項(xiàng)、湖北省高價(jià)值知識(shí)產(chǎn)權(quán)培育工程項(xiàng)目1項(xiàng)、湖北省長(zhǎng)壽命路面企校聯(lián)合創(chuàng)新中心1個(gè)，獲省部級(jí)優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)。“我們正在主持編制湖北省連續(xù)配筋混凝土路面設(shè)計(jì)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)正式頒布后，將有力推動(dòng)‘長(zhǎng)壽命道路’技術(shù)在我省的推廣使用。”
鏈接
剛?cè)岵?jì)讓路面更“長(zhǎng)壽”
瀝青和水泥混凝土，是目前道路建設(shè)的兩大主要材料，各有優(yōu)缺點(diǎn)：
瀝青為柔性材料，用來鋪路時(shí)行車舒適，震動(dòng)少、嗓音小、易修復(fù)，但其強(qiáng)度相對(duì)較低，容易出現(xiàn)車轍、開裂等現(xiàn)象；水泥混凝土硬而脆，承載力和耐久性較強(qiáng)，但行車嗓音大、震動(dòng)大，且沖斷后不易修復(fù)。
而復(fù)合式路面，就是將瀝青和水泥混凝土兩種材料相結(jié)合，上面鋪瀝青，下面鋪水泥混凝土，剛?cè)岵?jì)，兼取兩者之長(zhǎng)。
2015年，我國(guó)建成了世界首條以長(zhǎng)壽命路面設(shè)計(jì)體系研究為目標(biāo)的足尺路面試驗(yàn)環(huán)道——RIOHTrack環(huán)道。該環(huán)道長(zhǎng)約2000米，布設(shè)了38個(gè)試驗(yàn)路段，19種主試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，通過5000萬次的累計(jì)加載試驗(yàn)證明：復(fù)合式路面是目前綜合性能最為優(yōu)良的長(zhǎng)壽命路面典型結(jié)構(gòu)之一。
程小亮介紹，從那時(shí)起，中冶南方就對(duì)復(fù)合式路面進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)其存在著不同類型的病害。“比如，瀝青面層容易被重載車輛壓出車轍，容易與下方的水泥混凝土面層間出現(xiàn)推移、剝落，或出現(xiàn)橫向、縱向的裂縫，而水泥混凝土層則容易出現(xiàn)沖斷式破壞。”
針對(duì)這些病害成因，中冶南方將長(zhǎng)壽命道路研究分解為功能設(shè)計(jì)壽命、結(jié)構(gòu)安全壽命、實(shí)際使用壽命等三大研究方向，并在每個(gè)方向進(jìn)行針對(duì)性研究，共梳理設(shè)立了45個(gè)研究點(diǎn)，系統(tǒng)解決了瀝青面層車轍、瀝青面層TOP-DOWN裂縫、CRC板防沖斷、復(fù)合式路面施工關(guān)鍵技術(shù)等等一系列技術(shù)難題，形成了全新的系統(tǒng)性技術(shù)解決方案。
比如，在整個(gè)復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)中，處于下層的CRC板（連續(xù)配筋混凝土面層）相當(dāng)于房子的“地基”，直接決定了路面結(jié)構(gòu)能否長(zhǎng)壽。但傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)建造的CRC板抗折承載力低，容易被重車沖斷，導(dǎo)致道路短壽。
為破解這一難題，中冶南方橋梁結(jié)構(gòu)專家萬家愷帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)接過了重任：為了獲得國(guó)際上最先進(jìn)的計(jì)算理論，他們一起翻遍了400多頁的最新英文原版技術(shù)資料，獲取了大量有價(jià)值的信息；為了驗(yàn)證推導(dǎo)的公式是否正確，他們自學(xué)日語，從大量的日文技術(shù)文獻(xiàn)中獲得了想要的驗(yàn)證公式；為了獲得板條間荷載分配系數(shù)曲線，他們花了3個(gè)月的時(shí)間，計(jì)算了1000多組有限元模型，分析了1500多組數(shù)據(jù)，每次分析動(dòng)輒幾個(gè)小時(shí)甚至幾天……就這樣，萬家愷團(tuán)隊(duì)苦干一年，最終成功將CRC板結(jié)構(gòu)安全壽命從30年提高到了50年。
而在施工過程中，中冶南方道路專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人王陽發(fā)現(xiàn)，建筑工人在進(jìn)行CRC板澆筑施工時(shí)，攪拌出的水泥混凝土坍落度過大，“技術(shù)規(guī)范要求坍落度在20-40毫米之間，但實(shí)際數(shù)值達(dá)到了140毫米以上。”
據(jù)介紹，坍落度是衡量水泥混凝土流動(dòng)性的一項(xiàng)指標(biāo)，可以通俗理解為“水泥越稀，坍落度越大；水泥越干，坍落度越小。”而在市政道路建設(shè)中，多采用商品水泥混凝土，從攪拌站運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)往往需要長(zhǎng)距離運(yùn)輸。“如果出站時(shí)坍落度過低，等到了施工現(xiàn)場(chǎng)，水泥攪拌車很難泵送出料。”因此，城市道路施工普遍采用了大坍落度的水泥混凝土，“可以滿足一般道路建設(shè)需要，但大坍落度水泥混凝土易離析，難以滿足長(zhǎng)壽命道路的質(zhì)量要求。”
既然施工條件無法改變，那就從施工工藝上進(jìn)行攻關(guān)——讓大坍落度水泥混凝土也能夠達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。為此，王陽率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展了針對(duì)大坍落度水泥混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法和施工工藝的技術(shù)攻關(guān)。
那段時(shí)間，他們每天輾轉(zhuǎn)于各大施工項(xiàng)目之間，對(duì)商品水泥混凝土的配比、用料等進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整、反復(fù)試驗(yàn)。為了探究水泥混凝土的最佳振搗時(shí)間，研究人員們半夜守在施工現(xiàn)場(chǎng)；為了保證試驗(yàn)質(zhì)量，研究人員從建筑工人手里接過水泥混凝土振搗棒，親自上陣，使出全身力氣對(duì)水泥混凝土路面進(jìn)行試驗(yàn)振搗，并精確記錄振搗時(shí)間，做到分秒不差。
這些努力最終形成了《城鎮(zhèn)道路大坍落度混凝土路面技術(shù)規(guī)程》。程小亮介紹，“嚴(yán)格按照這個(gè)規(guī)程進(jìn)行大坍落度水泥混凝土的配制和施工，可以確保路面施工質(zhì)量達(dá)到長(zhǎng)壽命路面的技術(shù)要求。”
（湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 成熔興 通訊員 馬嵐 李夢(mèng)）
