中国沥青道路寿命周期统计研究

    在对中国沥青道路的考察中,我们惊异地发现超过92%的公路,平均寿命周期大约是7~8年,比美国和加拿大道路的平均寿命降低了一半。沥青路面早期病害将成为心腹大患,沥青道路预防性养护应予以重视。

    国内外沥青道路寿命的比较:

    美国和加拿大沥青道路实际寿命的周期十分接近,通常都是15~16年或高至18年,寿命周期大致分为三段:第一期是在使用的前8~9年期间内慢慢呈现氧化作用,路面渐渐老化硬化,沥青损耗,呈现"鳄鱼皮"现象。避免出现此类状况的方法是进早进行预防性养护;第二期为8~13年的阶段,此期间路面会出现细小裂缝,微小粒块松脱,有渗水的现象等等,必须尽早进行预防性养护;第三期是在12~16年的使用过程当中。路面表现为裂缝变大,结构出现严重损坏现象。而此时任何预防性养护的方法都无效,无法修补,必须大修甚至重建。

    国内沥青道路寿命周期的统计资料(2000~2003年):

    我们曾在国内考察过37段沥青公路,观其是否有如下几种现象:过早氧化、老化和硬化;沥青结合缝不稳定;出现发丝裂缝及渗水;大小龟裂、大裂缝现象和过早呈现结构性破坏等。令人惊奇的是在中国一般技术性的报告和资料中都一致认为,沥青道路在技术规范下建成,其寿命周期应该能维持在10年以上甚至15年以上,与美国和加拿大的标准相同。但事实上,在过去的4年中,我们曾采集过39处样品,其中只有两处机场跑道的寿命周期能超过10年以上。由此我们得出的统计如下:

沥青道路的寿命周期

沥青路的数目

占有率

不合格率

0~3年

10

27%

27%

3~5年

10

27%

54%

5~7年

14

37.8%

91.8%

8年

2

5.4%

 

8~10年

1

2.8%

 

超过10年

0 (尚未见)

(尚未见)

 


    注1:不合格是指路面已呈现过早的氧化、老化和硬化;沥青结合缝不稳定;有裂缝及渗水现象,大小龟裂及大裂缝;过早呈现结构性的破坏现象;注2:由于本文的统计资料是针对沥青道路,这两个沥青跑道是不在这次统计中分析,故只有37处的沥青公路被列入统计分析;注3:本文只提表面统计资料而不考虑导致不合格的原因。

    初步检测统计及预测结果:

中国沥青道路

不及格率

预测寿命周期

预测提前重修年期

0~3年

27%

6~8年

8

3~5年

54%

8~10年

6

5~7年

91.8%

10~12年

4

8~10年

 

12~15年

正常

超过10年

未见

未见

未见

平均

7~8年

6~7年

 

   统计资料表明,在中国所有新建沥青道路提早出现问题的比例还是很高的,原因是多方面的:一是在建路时,未能将路基及沥青紧压以达到施工技术要求:过分疏松或沥青份量不足;石料错配或施工条件未达标以致不能粘结沙石达到施工标准而导致水渗透到路面下的基层以及疏水、排水及渗水的问题等等引起过早呈现不合格和结构性破坏的现象。二是工程设计和施工质量的原因。在中国公路快速建设的今天,软硬件配套设备尚处于有待发展的时期,施工期、天气、超载等不同的因素必定为导致过早出现问题。再来估算一下以上问题带来的经济损失,一条3万公里的高速公路,每公里4车道的建造费平均为2000万元,耗资6000亿元,但其寿命减少一半,提早6~7年便要大修或重建,保守计算平均每年要多花850亿元。而这笔可观的费用,完全可以建造两三个世界级皮纸的首都机场!如果能在5年内延长3万公里高速公路的使用寿命,平均每年可以减少6%的损失,也就是每年可为国家省下360亿元的基本建造费,这还尚未计算其他社会经济效益!

    选择预防性沥青道路养护材料的方法:

   在美国和加拿大,养护广义的概念是预防性养护,而不是修补或维修,即大小问题出现后才想办法去修补。道路修补是日常营运中必须的,不可缺少的。而为了保障投资,营运商更愿意在每年收入中另行拨款(譬如4%),用于预防性养护,以保持沥青道路的"长青"。交通部公路科学研究所研究员王旭东博士在2004年8月4日中国公路学会举办的全国沥青路面养护技术培训班的讲学中陈述:"与其养护路面,不如养护路基",我们对此极为赞同。同时加拿大注册专业工程师汤利先生也于当天发表了同样的观点,足以看出路面和路基养护的重要性。而显示的情况是中国已建成公路约180万公里,另有新的道路还在不断地建造,不可能全部或大部分重整路基或路面,因此选择一些有效方法来延长道路寿命,循序渐进地修复路面和路基以提高道路使用寿命就显得十分重要了。正如该所研究员沈金安所提及的,中国道路维修花费浩大,但硬件与软件不配套,养护人员的素质未到位等都直接影响道路的寿命。在现今新的历史时代,科技是无国界的,作者为之感叹的是,中国每年能在道路维修上耗资巨大,为何不让国外的专业人士或公司来全权设计,建路及管理一些主要干线,并利用这些机会直接学习或引进国外的先进技术与理念,以此提升国内建路及管理的水平,减少不必要的资源浪费。

   1、一般路面修护处理的方法:长安大学公路学院徐培华教授认为,像沥青喷雾、混合泥浆或屑石、稀浆封层、煤沥青乳剂、刨铺沥青盖面等处理方法,全部是预防性的,只能掩盖但不能解决结构性问题,仅适用于路面表层的修复。这些维护处理方法在温度变化的情况下,由于材料的收缩率和膨胀率与路面沥青不一样,容易破裂从而影响效果。它虽然可以减慢氧化的作用,但不能使沥青保持长青,且不能长时间存在。原来的沥青公路用一般路面养护修理的方法处理后,由于温度不同,收缩率和膨胀率很容易会分裂,形成碎块和坑洞,不但引起交通以外和不便,水和燃油等物质也很容易继续侵害原来的沥青道路。而原来沥青路面可能会被破裂的硬块所损坏及各种外来污物质的侵害而不能在补救。惟一的方法便是每两三年后将表层和原来的沥青路面揭去,在重新铺上新沥青或其他,如稀浆罩面,费用可观,并会由此带来交通不便和一连串难以解决的环保和废料处理问题,其结果很可能是表面上花费1元,而实际花10元。在北美为避免交通以外和不便,除非公路已损坏到不能再使用,而由于某种原由仍然要坚持使用异端时间时,才会考虑采用路面护理方法如稀浆封层法来掩盖路面,但它的厚度通常很厚达10厘米(100毫米)以上。在中国,稀浆封层等类似方法的厚度实在太薄,通常只有2至3厘米(20~30毫米),难以承载公路上的压力,作者对这种方法能否将路面的寿命周期延长1年或以上表示怀疑。而且,行车的噪音实在难以接受,其表面摩擦系数过高,对汽车及轮胎损耗太大,制造了不少无形的社会经济损失。本人对提倡使用以上提到的预防性养护方法是否正确存有疑虑。很多人包括工程专业人士也是单看材料表面价格作为标准,有时甚至更低,低至只有美国和加拿大标准价格的5~10%,但也有部分城市报的价格接近美国和加拿大的标准。繁杂性的施工及一连串如大大小小机械的组合配套问题、技术人员的素质、环保、废料处理、能源的浪费、硬件与软件的配套 ,重铺交通路面白线,封路时间过长引起交通及社会经济的损失等一系列问题所耗费的资金远远超过单看材料的价格那么简单,况且使用厚度过薄,不但不耐用,更不能有效地延长沥青道路的寿命周期,相反可能引起极其不良的长期性反效果,破坏并"埋没"了昂贵且稿纸量的沥青道路。所以,选择何种养护方法和材料应进行全面的评估,而不应单纯看价格,切勿只解决或"掩盖"眼前问题而低估了后遗症问题。

   2、预防性养护材料选择方法:目前,市面上预防性沥青养护产品很多,选择时我们应注意以下几点:有公正全面性及长期性的系统测试;环保,能长期保持沥青原有性质,如柔软度、延度、粘性等;能长期防水止水,燃油及污染物质的侵蚀;不会断层及破裂,碎块剥落;能不影响摩擦系数;减低噪音,确保行车舒适,施工简单快捷,适合中国民情;减少一切环保能源、机械、封路及引发的交通问题;良好的技术支持;价格合理,并考虑施工及相关机械设备因素等,能承担起码3年的质量保证;提防劣质假冒产品。

    期盼"预防性养护"的春天:

   张春贤部长在2004年全国交通工作会议上指出:"质量是工程建设的永恒主题。交通作为向社会提供公共产品和公共服务的部门,在新的历史时期,我们应向社会、向人民、向国家交一份什么样的产品呢?是经久耐用、外表美观、使用方便的优秀成果,还是金玉其外,败絮其中的劣质产品?这是关系交通行业形象,关系到交通行业是不是一个负责任行业的大问题"。作者听后感到非常振奋,之所以用了大量的篇幅陈述以上观点,其目的只有一个:中国很多新的沥青道路中有27%将在3年内不合格,有54%将在5年内不合格,而超过91.8%达不到建路8~10年的要求指标。这实在应引起我们足够的警惕?问题严重时会出现如大小裂缝,因沥青不足或沥青过早老化而不能粘固沙石而引至大量沙石流失,最坏的情况是渗水引致路基结构性破坏。不管是什么样的沥青道路,特别是投资重大的新沥青道路,更需要进行预防性养护,使之能够保证长久而有效的粘固性、渗透性,保持沥青"长青",不改变防滑力甚至可以协助提高摩擦力。这种预防性养护方法施工简单,能减少被水及燃油侵害、无后遗问题并可达到要求的寿命周期。如果3万公里的高速公路多延长30%的寿命每年便能替国家省下360亿!180万公里多延长30%的寿命每年便能替国家省下数以千亿或万亿元的建造费!张部长的报告向我们表明了朱可夫负责任的态度和今后公路发展的指导思想,哪怕每年起码有6%的道路能实现寿命周期的增加和延长,这个理想应该不会太远吧!

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