2005年夏天，我國施工人員和外國技術(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，長深高速濱州段的“永久性路面”就沒有修過。雖然每天約有1萬車次從這里經(jīng)過，但這一段路面依舊和新鋪設(shè)的一樣，沒有明顯的車轍印記。 本報記者 吳金彪 攝
在京滬高速鐵路即將通車之時，山東境內(nèi)一段5000米長的高速公路卻持續(xù)吸引著國內(nèi)外道路研究者的眼球，它就是長深高速濱州段一段被稱為“永久性路面”的試驗路面。在過去的6年間，這段長僅5000米的高速公路曾經(jīng)創(chuàng)造了多個國內(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)計年限達50年的瀝青路面。在設(shè)計年限內(nèi)無結(jié)構(gòu)性修復(fù)和重建，僅需根據(jù)表面層損壞狀況進行周期性的修復(fù)。
“長壽路面是一個概念，不是說一點不用修，表面層每隔8-10年要處理一次，不過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�！�
本報記者 吳金彪
看似極其普通，實則暗含玄機
一輛輛貨車在高速公路上疾駛而過，除了耳邊傳來的汽車呼嘯聲，青黑色的路面上看不出什么痕跡。5月24日上午，記者在長深高速濱州段高速路面采訪，發(fā)覺眼前的這段高速公路與其他高速公路似乎沒有多大區(qū)別。
“肯定不一樣。這段路自2005年通車后就沒有修過�！迸阃浾卟稍L的濱州市公路管理局工程研究員安長軍告訴記者，這段僅有5000米的試驗路面有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“長壽命瀝青路面”。
“每一個紅點下面都有一個傳感器。黑色的是軸傳感器，黃色的是數(shù)據(jù)線……”在馬路上一個Z字圖形旁邊，安長軍向記者解釋道。記者注意到，在Z字圖形旁邊的馬路護欄外，還有一個水泥混凝土的小房子�！捌鋵嵾@就是一個采集箱，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1萬車次經(jīng)過。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，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的車轍印記�！眹�205高速公路管理處路政大隊副大隊長馮新民長期在長深高速濱州段工作，他對這段路印象深刻。
生于美國，“永久性路面”在山東結(jié)果
“每一條道路都是有壽命的，壽命的長短取決于路面的疲勞程度。”永久性瀝青路面技術(shù)負責人、山東省交通科學(xué)研究所總工程師王林介紹，國際上瀝青路面設(shè)計年限一般為10-20年，我國高速公路設(shè)計年限為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。
怎么來延長道路的壽命呢？國內(nèi)外很多專家都在探索。20世紀70年代美國一名道路研究者提出了一個概念，路面到了一定厚度以后，就不再出現(xiàn)這種疲勞了，它的壽命會長時間延續(xù)下去。
王林介紹，“永久性路面”是一種新的設(shè)計理念，美國瀝青路面協(xié)會(APA)對永久性或者長壽命瀝青路面的定義是指設(shè)計年限達50年的瀝青路面。在設(shè)計年限內(nèi)無結(jié)構(gòu)性修復(fù)和重建，僅需根據(jù)表面層損壞狀況進行周期性的修復(fù)。
“長壽路面是一個概念，不是說一點不用修，表面層每隔8-10年要處理一次，不過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。”王林說。
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？其實遠沒有這么簡單�！案咚俟返脑靸r是非常高的，厚度一定要控制在最經(jīng)濟的狀態(tài)。”王林說，要達到“荷載上去路面不壞”的理論狀態(tài)是非常困難的，需要做大量的實驗性研究，國內(nèi)外很多機構(gòu)都在做，多年也沒有摸索出一個很好的方法。
永久性路面理論誕生于美國，不過由于財力方面的原因，再加上國外交通壓力不像中國這么大，很多年只停留在理論和實驗室階段。然而在中國山東，這一理論卻開花結(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，瀝青路面不像橋梁、大壩等，可以比較準確地計算出受力狀態(tài)。瀝青本身有黏性、彈性和塑性，每個季節(jié)的特點不完全一樣，再加上水的作用，要準確判斷它在路面的受力狀況是非常困難的事情。
為了在實踐中了解復(fù)雜的瀝青路面結(jié)構(gòu)，課題組選擇了交通流量相對較大的長深高速濱州段�！斑@一路段的地質(zhì)和水文條件其實不是很好，但是我們綜合考量還是選擇了這條路。”永久性瀝青路面課題組組長、項目總負責人、山東省交通廳公路局副局長楊永順說。
“5000米的路面，我們做了5種結(jié)構(gòu)，就是為了對比哪種路面結(jié)構(gòu)更適合中國�！痹陂L深高速濱州段，安長軍告訴記者，當時參與課題的美國方面提了3種結(jié)構(gòu)，瀝青層都比較厚，造價也比較高，中國方面根據(jù)國內(nèi)實際提了一種結(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)�！痹谝欢慰瓷先ゲ⒉黄鹧鄣母咚俟仿访�，安長軍示意記者停下來。他向記者介紹，相對于美國人提出的前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)，一方面增強了路面基礎(chǔ)的強度，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個數(shù)據(jù)庫收集數(shù)據(jù)100萬組
“在通行高速公路完成路面鋪設(shè)只是一個方面，這個項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�！睏钣理樥f。
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]有數(shù)據(jù)就是閉著眼睛瞎摸”，為了掌握這些情況，實驗人員在5000米的高速公路下方30厘米以下安裝了瀝青應(yīng)變計、土壓力計、溫度計、軸位置測量儀等檢測儀器。在高速路旁邊還安裝了氣象站，獲知實時的大氣溫度等相關(guān)數(shù)據(jù)。“瀝青溫度很高，稍有不慎就可能損壞儀器設(shè)備�！卑查L軍說。
“光埋在地下的傳感器等設(shè)備，投入就是很大的�！蓖趿终f，國內(nèi)常規(guī)的檢測沒法很準確地檢測出來。因為瀝青路面的特殊性，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，“車自然跑過來，車速多少，荷載多少，地下的壓力是多少，這時候的溫度、濕度條件是怎么樣的。” 相關(guān)閱讀