立足寿命“翻一番” 推进新一代路面建设

2020-08-07文/图

中国公路 2020年13期

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建设交通强国，设施高质量是基础。习近平总书记在2017年2月考察北京大兴国际新机场、2018年10月视察港珠澳大桥时强调“全力打造精品工程、样板工程、平安工程、廉洁工程”。交通运输部结合全面推行品质工程理念，于2018年11月印发了《“平安百年品质工程”建设研究推进方案》，其中路面工程由北京市交通委员会承担，交通运输部公路科学研究院、同济大学等提供技术支撑。研究组制定了以路面寿命“翻一番”为核心的工作思路并扎实推进，取得阶段性成果。

品质工程发展历程

“翻一番”的基本内涵

路面寿命“翻一番”，是指将现行规定的沥青路面结构使用年限，由10年、15年，翻一番至20年、30年的形象化目标。当然，“翻一番”代表的是路面设计、施工、养护、管理和研究的完整体系，是路面科技创新发展的升级换代，而不是简单的数字加倍概念，其影响是广泛的、深远的。

现行《公路沥青路面设计规范》规定，新建路面结构设计使用年限按不同公路等级应分别不低于15年、12年、10年、8年。“翻一番”后，高速公路、一级公路的路面使用年限确定为30年，二级及以下公路确定为20年。

“翻一番”是我们提出的“第五代路面”体系和“路基永久、基层长久、面层耐久”长寿命理念在现阶段的具体化。目前，国内外认可的长寿命路面的目标是40年至60年不等，即“翻两番”，但经过实践检验，能够达到的还不多，实际的使用寿命并没有那么长。

与《交通强国建设纲要》提出的分两个阶段推进相一致，“翻一番”是更普遍的、第一阶段目标，长寿命是更长远的、第二阶段目标。

“翻一番”的重要意义

“翻一番”是交通强国建设的必然要求

《交通强国建设纲要》提出，推进精品建造和精细管理，增强设施耐久性和可靠性。路面作为供车辆行驶、承受交通荷载、直接反映公路质量的构筑物，体量大、造价占比高。路面使用年限翻一番，意味着建养质量、服务水平的整体提升，是“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念和“一流设施、一流技术、一流管理、一流服务”目标的体现。

“翻一番”是提质降本增效的根本途径

公路建设、养护、管理要由追求速度规模向更加注重质量效益转变。截至2018年底，我国公路总里程达485万公里，高速公路14.26万公里。如果按寿命15年计算，每年要有1万至2万公里高速公路大修，如何维持和保障巨大公路网的良好运营状况，必须提前考虑和谋划。围绕“翻一番”提高路面质量和耐久性，能显著提高道路承载能力、行车安全性、舒适性、服务水平和群众满意度，可以在公路全寿命周期内控制成本、提高效益和服务能力，保持资产的长久利用价值。

“翻一番”是公路建养管模式转换的推动力

多年来，我国公路发展基本实现了由“重建轻养”向“建养并重”转变。随着养护任务日益繁重，建设、养护和管理面临新的升级换代、模式转换需求，“翻一番”正是补短板、强基础、以建保养、以建减养、以管促久的新抓手。“翻一番”要增强路面养护管理的连续性、计划性和策略性，推动日常保养、小修、预养、中修、大修，改建由“碎片化”转变为“持续化”，总体上强化科学养护的作用。

“翻一番”是路面科技开拓创新的新引擎

“翻一番”是目标导向的最好体现，同时需要依靠理念的创新、科技的创新和实践的创新去实现。2019年10月17日至18日召开的“中国长寿命路面关键科学问题及技术前沿”香山科学会议上指出，面临着世界最大的高速公路网、面临着国家每年巨额养护资金的投入、面临着建设新型智能道路的需求、面临着建设交通强国的任务，开展以长寿命路面为代表的我国路面科技的创新研发，将是新时代路面技术发展的必然选择。

“翻一番”的可行性分析

我国超过30年高速公路建养管为“翻一番”提供了成功的实践经验

1980年代中后期开始，我国进入了高速公路建设时代。1986年《公路柔性路面设计规范》发布实施，1987年北京京石高速公路一二期、1988年上海沪嘉、辽宁沈大等高速公路建成通车，至今京津塘高速公路也进入通车第27个年头。在此期间，半刚性基层、沥青混凝土等广泛使用，1990年代改性沥青、SMA推广，2000年起陆续解决重载交通和水损、车辙等路面早期破坏问题，从而形成了在世界上独树一帜、具有中国特色的半刚性基层沥青路面体系。现在去考察优质的高速公路如京津塘高速公路等，其既在设计、建造中具有“翻一番”的基因，也有一些路段基本达到了“翻一番”的寿命，是经得起历史检验的。我国有关路面设计、建造、养护管理技术为“翻一番”提供了成功的实践经验，材料、结构、装备、工艺等方面具备了技术的成熟积累。

“第五代路面”体系

香山科学会议

表1 国外长寿命路面主要文献

新颁《公路沥青路面设计规范》为“翻一番”提供了理论的基本依据

路面结构使用年限“翻一番”在设计、使用上最直接的体现，是轴载累计作用次数；反映到结构性能上，是面层、基层、路基的疲劳寿命。2017年《公路沥青路面设计规范》建立了以多指标和动态参数为基础的新设计体系，提出了沥青混合料层、无机结合料稳定层的疲劳开裂寿命等的计算模型，具备了直观的、直接的寿命概念，为“翻一番”的设计、评价提供了理论依据。

国内外相关研究及标准为“翻一番”提供了借鉴的可靠支撑

1997年英国的M·牛恩发表了《重交通长寿命柔性路面的设计》论文，提出了长寿命路面的概念，针对的是柔性结构。1998年版法国《国家公路网新建路面典型结构手册》中规定的路面初始设计年限为主干路30年、非主干路20年，包括半刚性基层沥青路面。国内从2000年初起，开展了一些关于长寿命路面的有益研究探索，修建了采用不同结构形式的试验路和实体工程，初步构建了长寿命路面设计、建造技术支撑。

“翻一番”的实施路径

总体思路

以创新、协调、绿色、开放、共享和高质量发展为引领，以交通强国＋质量强国＋科技强国及品质工程为指针，以结构使用年限“翻一番”为核心，以路基永久、基层长久、面层耐久为目标，以“优质的材料＋合理的结构＋严格的质控＋规范的预养”为主线，以平衡协调设计和建设，养护的精细化、标准化、信息化为手段，以新沥青路面设计规范及长寿命路面技术规程为基础，以我国30年高速公路建养经验和足尺环道项目为支撑，研讨“第五代路面”体系，推动平安耐久品质路面科学有序发展。

长期基础性创新研究

香山科学会议上，与会专家提出了未来针对长寿命路面的五个基础创新研究方向。一是材料方面：揭示行为机理、重建本构体系、研发新材料。二是结构方面：不同类型结构的性能演化模型及力学体系。三是设计方面：临界状态的确定、设计体系和指标。四是施工方面：降低施工变异性、提高与设计指标的一致性。五是维护方面：残余寿命预估、养护决策及措施。

目标：路基永久、基层长久、面层耐久

按照我们提出的平衡协调设计原则，路基永久、基层长久、面层耐久是半刚性沥青路面结构寿命目标协调结果的形象化表述。永久也不一定就是一百年或者永远不坏，比如现阶段，永久可以是60、80年，长久是40、50年，耐久是20、30年。这也是当前提出“翻一番”的根源。

主线：优质的材料＋合理的结构＋严格的质控＋规范的预养

优质的材料是路面耐久的基石，除了沥青、矿料和沥青混合料，还包括基层和路基的材料。按照平衡协调原则有针对性地提高原材料、混合料的部分性能以增强路面耐久性，应根据环境、交通荷载及层位、作用和目标要求等协调改进，而不是一味地追求高指标。

合理的结构是路面耐久的核心。基于疲劳极限的概念，对柔性基层路面，控制沥青层底拉应变≤ 60μ ε、路基顶面压应变≤ 200μ ε。而对半刚性基层路面，由于应变水平普遍较低，则要把重点放在控制基层强度、适当增加联结层厚度以克服基层开裂较重等问题上。

严格的质控是路面耐久的关键。从路基开始，施工中对基层、联结层、磨耗层、每一个层间的黏结，进行严格的工艺、过程控制是路面耐久的关键。采取有效的隔水、防水和排水措施是非常必要的，对路基、基层、面层，提高压实度都会增强路面的耐久性和稳定性。

长寿命与“翻一番”理念（PaveX）

规范的预养是路面耐久的保障。路面预防养护是一种基于全寿命成本分析的周期性、强制性养护计划策略，是一种科学的理念和机制，其核心是定期对并未损坏的路面采取强制性养护措施，以保证其达到或延长使用寿命。基于30年寿命，对半刚性基层沥青路面，过去以超薄层罩面为主的养护措施显然难以为继，要统筹考虑各类预防养护措施。