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减量化再利用再循环——安徽滁州公路新技术的应用与循环经济探索

2017年09月25日 09:33:30 来源: 新华网

    循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心,以“减量化、再利用、再循环”为原则,是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统经济增长模式的根本变革。循环经济的实施必须有五大体系支撑,其中技术体系的支撑是关键。

    安徽省滁州市公路管理局管养国省干线公路1074公里,80%为沥青路面,若平均大修周期为12年,全部大修一次约需投入资金30亿元以上,需消耗800万吨矿山资源和相当一部分能源、机械、人力资源等。因此,提高工程质量,延长公路使用寿命,减少大修次数,不仅能保持良好的服务水平,还能节约资金、资源的投入。同时,在公路改建和大修过程中,强化旧路面结构的再利用意识和技术,更能增加资源的再利用与再循环。

    滁州市公路管理局注重理念创新、技术创新和新技术的应用,在公路改建和大修中牢固树立环保理念,努力延长公路使用寿命,循环利用和节约路用资源,取得了良好的社会效益、环保效益和经济效益。本文结合工程案例,谈谈公路新技术在循环经济“减量化、再利用、再循环”原则中的应用。

    减量化:技术创新延长公路的使用寿命

    多年来,滁州市公路管理局以问题为导向,长期致力于影响路面结构使用寿命关键技术问题的研究,在沥青路面半刚性基层抗裂技术和提高水泥混凝土路面抗弯拉强度技术上有所突破,并应用到工程实践中,延长了公路的使用寿命,减少了大修次数,实现公路全寿命周期资源消耗减量化,得到交通运输部科技司和行业著名专家的充分认可,并在交通运输部科技大讲堂作了专题交流。

    沥青路面半刚性基层抗裂技术

    半刚性基层沥青路面在我国应用广泛,其反射裂缝严重影响了公路的使用寿命。对于普通国省干线公路来说,沥青面层一般在10厘米以内,反射裂缝常在1年至2年内出现,3年至5年因水害逐渐脱空扩展,6年至8年路面基层结构破坏加剧,10年左右行车安全和舒适功能严重下降,一般需大修恢复。周而复始的“损坏—大修”循环,不仅大量消耗有限的资金和资源,还严重影响公路的服务水平和沿线集镇居民的生活。有的路段因多次加铺大修,出现了“路比树长得快”的现象,社会矛盾和环境污染难以解决。

    滁州市公路管理局从2000年开始研究沥青路面抗裂技术,并历经了三个阶段,即配合比设计、结构层间摩阻约束和应力释放。2004年,按照“刚柔相济”理念,创新性地提出了应力释放技术思路,研究了“填充式大粒径水泥稳定碎石基层”新技术。该技术以大而多的粗碎石嵌锁形成骨架,作为承载力的主要贡献,填充细粒式水稳碎石稳定骨架,保证基层结构的稳定,防止基层推移变形而产生网裂下沉。不仅基本克服了沥青路面的反射裂缝,还大幅度减少了基层的疲劳损坏,经过12年的使用,延长了公路使用寿命和大修周期,减少了全寿命周期费用和资源的消耗,效果良好。

    案例一:2005年,改建滁梁公路19.5公里,应用“填充式大粒径水泥稳定碎石基层”新技术在路面宽7米,5厘米(3+2)沥青面层上。使用12年,基本无反射裂缝,日常维修量很少,路面结构稳定,路况良好。2016年进行预防性养护,加铺4厘米沥青面层,全面恢复了沥青路面的使用品质,预计可再使用10年以上。新技术的使用,延长了公路大修周期,节约了投资和资源的再消耗。

    案例二:2006年,改建滁全公路6.8公里,该技术首次应用于重交通的一级公路的基层,路面宽23米,沥青面层10厘米(6厘米+4厘米)。已使用11年,基本无反射裂缝,路面结构稳定,仅对部分交叉路口路段沥青面层的车辙进行维修,预计可延长大修周期1倍以上,节约了投资和资源的再消耗。

    截至目前,该项创新技术在全市共应用180余公里,若平均减少大修一次,可节约大修投资约5亿元和碎石等矿山资源约150万吨。

    提高水泥混凝土路面抗弯拉强度技术

    水泥混凝土路面早期损坏形式主要是断板、下沉等,影响断板的主要原因是水泥混凝土路面的抗弯拉强度不足。为提高抗弯拉强度,自1998年以来,滁州市公路管理局对其影响因素机理进行了深入地、系统地研究分析,提出了道路混凝土的“浮力效应”和“固态内流”理论,建立了新的配合比设计方法。该方法与常规的配合比设计方法相比,强度提高10%以上,且节约水泥,不需外加剂,施工简单。

    案例三:1999年,该新技术首次应用在重交通的国道104线明光北段,共计25公里,该路段路面宽14米,水泥混凝土面板厚25厘米,二灰碎石基层,交工取芯检测,平均抗弯拉强度为6.59兆帕,已使用18年,路况良好。

    截至目前,该项技术已在全市共应用219公里,延长了公路的使用寿命,提高了综合服务水平,从源头上节约投资和资源再消耗,实现公路全寿命周期资源消耗减量化。

    再利用:新技术应用使旧水泥路变成沥青路面基层

    水泥混凝土路面经多年使用,易产生断板、下沉、错台等病害,严重影响行车舒适性,大多实施“白改黑”的改建工程,在施工中如何就地再利用,是一项技术难题。滁州市公路管理局在实施的“白改黑”工程中,采用微裂压稳再生利用新技术,在充分利用现有水泥混凝土路面的基础上,直接加铺沥青面层以达到“白改黑”的效果。该新技术微裂压稳后的水泥板,具有“斜向微裂、裂而不碎、完全契合”的嵌锁力强结构特点,既能有效地克服反射裂缝,又能最大限度地保留了刚性路面的承载力。

    使用微裂压稳再生利用新技术后,旧水泥路整体承载力损失小,一般不需加铺基层补强。但因旧水泥路使用多年,多种病害引起局部承载力不足必然存在,必须逐板检测,仔细排查并彻底处置后,再直接作为沥青路面新基层使用。这项技术巧妙地采用“以裂攻裂”理念,将旧水泥面板变成带有柔性基层特性,具有刚性承载力的特殊基层,就地直接再生为沥青路面基层二次利用。

    近年来,该技术分别在国道104线、省道311线等“白改黑”工程中共应用40余公里,实现了路面结构的二次利用。

    案例四:2015年5月,采用微裂压稳再生利用新技术“白改黑”的省道311线滁州北门出口路,长3.1公里,快车道18米宽,两侧慢车道各6米宽。微裂压稳病害处理后,直接加铺12厘米沥青面层,工期为3个月,效果良好。

    对此,滁州市市委书记张祥安做出批示予以肯定:“公路部门采用新技术,工程实现了工期最短、造价最低、效果最好的目标,要注重总结,不断创新,再接再厉,再立新功。”

    再循环:新理念使旧沥青路面水稳基层再生循环

    滁州市国省干线公路80%为沥青路面,大多经过1次至2次加铺法大修,有足够的路面结构厚度。若仍采用加铺法大修,存在两个问题:一是需再消耗新的矿山资源并增加投资;二是抬高路面,严重影响沿路乡镇的生活,易引起社会矛盾。

    近年来,滁州市公路管理局提出了旧路面结构“破碎加工资源化”新理念,破碎加工后的碎石100%循环再利用,节约了资源消耗和工程造价。

    案例五:2016年,新理念首次在合蚌公路定远段尝试使用,效果良好。该工程段长为11.8公里,路面宽12米,损坏的路面为8年前的改善工程。新理念形成的再生循环方案将当年改善加铺水稳基层及沥青面层等全部挖除运到现场的拌和站,破碎加工后,碎石还原率80%以上,碎石规格完全符合技术要求,100%用于新基层,循环再生的碎石材料10.6万吨,加工运输成本为26.8元/吨,新购材料价格为68.6元/吨,共节约造价443.1万元。

    公路建设具有投入资金大、消耗资源多、使用周期长的特点,按照循环经济发展理念,开展技术创新和新技术应用,延长公路使用寿命,减少资源再消耗,增加资源再循环,实现可持续发展,对解决资源制约经济发展瓶颈有着十分迫切的现实意义。 (蒋新明 吴震)

[责任编辑: 吴万蓉 ]
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