去冬今春,“云端上的高速”雅西高速公路傳來好消息:困擾通行安全的冰雪災害問題得到較大緩解,達到“小雪暗冰可融,中雪快速復通,大雪高效搶通”的效果,創(chuàng)造了高原山區(qū)高速公路冬季冰雪管理的先進范例。這是四川省公路規(guī)劃勘察設計研究院有限公司(簡稱四川公路設計院)研發(fā)的極端冰雪災害保暢技術體系取得的實用成果。
四川公路設計院長期致力于路面專業(yè)科技攻關,牽頭成立交通運輸部“公路建設及養(yǎng)護技術材料及裝備行業(yè)研發(fā)中心”“路面結構材料及養(yǎng)護四川省工程實驗室”等省部級研發(fā)平臺,累計完成8000多公里高速公路的路面新建及5000多公里路面養(yǎng)護維修設計,獲得20余項省部級以上科技獎項,主持和參與編寫10余部行業(yè)和地方規(guī)范、指南,深度服務省內外公路工程建設,解決重大關鍵技術難題,推進道路結構材料及養(yǎng)護研究技術的整體提升,不斷引領路面技術發(fā)展進步。
變廢為寶 廢舊輪胎變身高性能改性瀝青
四川公路設計院堅持節(jié)能減排、環(huán)境友好、再生循環(huán)、固廢利用等綠色公路建養(yǎng)理念,依托“城市新型綠色環(huán)保瀝青路面技術研究”“基于綠色解交聯(lián)的高性能橡膠瀝青路面研究”等科研項目,攻克了城市固體廢棄物—廢舊輪胎的再利用難題,成功研發(fā)基于廢胎膠粉的高膠高性能改性瀝青,廢胎膠粉在路面中的摻量顯著增加,瀝青及瀝青混合料高低溫、抗水損及耐疲勞性能顯著提升,達到甚至超過了高粘高彈改性瀝青及混合料的性能標準,成本顯著降低。同時,相對傳統(tǒng)橡膠瀝青混合料,黏性降低,更容易碾壓,施工和易性顯著優(yōu)化。該產(chǎn)品每1000立方米消耗廢舊輪胎約603條,減少了因廢舊輪胎堆積、填埋、焚燒等引起的環(huán)境污染,同時初期工程造價降低15.2%,經(jīng)濟社會效益顯著,其研究成果已在成都市生物城、未來科技城北一線等項目得到推廣應用。
路面再生 綠色低碳舊路換新顏
為降低公路養(yǎng)護成本,推進綠色低碳養(yǎng)護方式,四川公路設計院通過“瀝青路面再生關鍵技術研究”等近10個省部級科研項目,研發(fā)了路面再生成套技術,包括乳化瀝青冷再生、泡沫瀝青冷再生、就地熱再生和廠拌熱再生等。將舊路面的碎石、瀝青類材料充分利用于新路面中,實現(xiàn)就地再生原路面材料100%利用,廠拌再生節(jié)約新材料近30%。
目前,相關成果已形成《瀝青路面就地熱再生技術指南》《瀝青路面廠拌熱再生技術指南》等多部地方標準,獲得中國公路學會、中國建設行業(yè)協(xié)會等一系列省部級獎項。自2004年以來,成果廣泛應用于成渝、成綿等多條高速公路和多個國省干線公路項目,有力促進了路面再生技術的發(fā)展。
排水降噪 打造安全安靜舒適路
近年來,四川公路設計院針對市政道路的使用場景特點,為解決道路交通噪聲大、路面積水濕滑等問題,致力于路面新材料和新結構研究,成功推廣應用排水降噪型路面。排水路面利用豐富的孔隙將雨水引入排水溝、減少路表徑流,提高雨天路面抗滑性能;路面豐富的連通孔隙能降低車輛行駛時輪胎在路面上產(chǎn)生的噪聲,根據(jù)實測數(shù)據(jù),排水路面段白天噪聲降低5.9—6.8分貝,夜間噪聲降低7.8—9.4分貝。同時,排水路面還能夠緩解城市熱島效應,改善城市環(huán)境。
2017年,排水路面在成都首次應用就取得顯著效果,得到媒體的廣泛關注報道,其應用已從成都市東大街、紅星路等市政道路推廣到巴南、遂廣、廣南等高速公路。
融冰化雪 數(shù)字化路面技術助力安全出行
為解決四川省盆周山地和西部高原山區(qū)冬季冰雪災害嚴重影響公路安全高效通行的難題,四川公路設計院通過開展“高原山區(qū)公路冬季低溫綜合保通快速處置技術”等多項課題研究,應用前沿數(shù)字技術,經(jīng)過近6年攻關,成功研發(fā)極端冰雪災害保暢技術體系,具有“路域精準感知+精細化氣象預測+主動除冰雪技術+科學化除冰雪作業(yè)管理”集成功能。依托區(qū)域氣象、高空氣象衛(wèi)星、雷達數(shù)據(jù)及道路沿線安設的精準感知設備實時監(jiān)測數(shù)據(jù),構建精準感知網(wǎng)絡,實現(xiàn)山區(qū)公路天(高空雷達)、空(空氣)、地(路表)全路域、多維度、全要素實時監(jiān)測;采用AI人工智能、機器學習等方法,建立路面溫度、氣溫、能見度、降雪等多要素精細化預測模型,實現(xiàn)公路冰雪災害公里級、小時級精準預測,結冰、降雪風險實時預警;重點冰雪路段遠程智能化控制主動融雪化冰,以每平米每小時0.066千瓦的極低能耗,使路面冬季無積雪結冰;冰雪氣象風險與除冰雪作業(yè)業(yè)務關聯(lián),實現(xiàn)智能決策、線上調度及科學作業(yè),提升了冬季冰雪應急管理效率和效果。
目前,該技術體系已應用于雅西高速公路、新川九路、涼山州218省道中冕路小相嶺段、245國道巴金路昭覺至西昌段等多個項目,均大大降低融雪劑用量,提高了除雪機械作業(yè)效率,減少了對公路沿線水土污染及橋梁的腐蝕。以上項目每年節(jié)約除冰雪投入近200萬元;減少公路冬季封閉時間,每年增加通行費用超2000萬元。其中“超長環(huán)路熱管智能融雪化冰系統(tǒng)”獲得2022年度全國公路“微創(chuàng)新”銀獎。