公路管养篇：甬台温高速公路大修纪实
时间：2021年03月09日
甬台温高速公路是国家高速公路网沈海高速（G15）主干线重要组成部分，甬台温高速公路温州段北起与台州交界的乐清湖雾岭，南至与福建交界的分水关，全长 137.903 公里，其中乐清段长 63.3km（双幅），瓯南段长 74.61km（双幅），于 2003 年 12 月 31 日正式全线开通。设有雁荡（隧道）、蒲岐、乐清、大桥北、温州（南）、塘下、瑞安（隧道）、飞云、平阳、萧江、苍南、观美、浙闽主线、分水关 14 个互通和清江、温州、苍南 3 个服务区及平阳隧道管理所。该段高速公路是贯穿温州市南北的交通大动脉。
这条高速公路通车运营至今已近 18 年，此前即已超过了设计使用年限。随着重载、超载现象的普遍存在，在荷载、雨水、光照等条件耦合作用下，该路段沥青路面损坏状况严重，主要病害有裂缝、松散、坑槽、翻浆等，桥面连续缝存在裂缝、伸缩缝存在高差，造成行驶舒适性较差，同时由于局部坑槽病害的存在，车辆在高速通过时存在一定程度的安全隐患。随着道路服务水平逐年降低，仅通过日常养护维修、中等规模维修均不能满足道路养护需求，因此，迫切需要对该路段进行深度养护和大修。2019 年 7 月甬台温高速公路温州段正式进入大修阶段。主要建设目标为单幅165.4公里的路面大修养护，并同期改造提升全线333公里的防撞护栏等级。总工期为23个月，总投资为7.85亿元。由招商交科、重庆智翔、浙江交工三家企业采用EPC设计施工总承包模式联合中标。
招商交科作为国家山区公路工程技术研究中心的依托单位，带领其下属和合作企业，比预定工期提前7个月圆满完成了甬台温高速公路温州段EPC总承包的大修养护工程任务。他们的具体做法和经验是：抓住特点，攻克难点，创新成果展实效。
一说抓住特点。
甬台温高速公路沿线具有独特的环境特点。我国东部广大滨海地区软土地基分布广泛，路面不均匀沉降、桥头跳车、水损害等病害具有普遍性。甬台温高速公路所属的温州、台州等浙江沿海地区地处浙江和福建的要冲地带，经济十分发达，高速公路交通流量被定性为超大交通流量。大修工程面临的各种社会影响和巨大压力，不言而喻。
二说攻克难点。
甬台温高速公路大修工程的技术难点：
（1）我国超大交通流量下的深厚软基路桥过渡段搭板脱空等路基治灾技术研究尚处于空白状态。甬台温高速公路作为国高网中闽浙两省之间的重要通道，其交通量日益增大，部分路段交通量接近70,000pcu/d，形成超大交通流量，那么就更需要合理、科学的交通组织，最大限度减少因道路养护施工作业给正常交通造成的不利影响；另一方面，甬台温高速公路自 2003 年通车以来，桥头搭板脱空病害逐渐出现，最大脱空高度已达到 1m 左右，部分搭板甚至发生断裂病害，若任其继续发展将对高速公路的运营构成严重的安全威胁，传统的注浆和搭板更换方式，已经不能适应甬台温高速公路超大交通量情况下的整治，亟需采用新技术、新方法。
（2）因地制宜的路面旧料再生利用可行性研究与快速工程实施，努力创新养护新技术和新的发展模式。合理利用大修工程大量铣刨原路面产生的大量废旧沥青混合料，响应国家交通运输部提出的公路路面旧料循环利用率要达到 90%以上的目标。然而，再生材料生成与施工程序的监控，传统办法由人工操作，材料级配的比例、温度、搅拌等因素误差大、稳定性差，各工序之间的衔接不够协调，一个环节出问题，环环出错，无法保证施工质量。如何有效加强施工材料与施工程序的监控，这对甬台温高速公路大修工程提出了新的更高的要求。
针对以上技术难点，中心凭借其深厚的科技实力，从根本解决问题入手，启动了“深厚软基高速公路路桥过渡段搭板脱空病害非开挖治理技术研究及示范”“大粒径 ATB 再生沥青混合料用于路面调平结构的研究与应用”等6个研究课题。为大修工程攻克技术难题，高质量完成任务奠定了扎实的基础。中心科研团队里有一大批博士、硕士，以王火明博士为首的研究团队对大修工程的重点、难点进行了深入细致的调查研究，这是他们的一贯作风。
他们首先开展了甬台温高速公路交通流数据调查。采用智能型移动式交通量数据采集仪自动收集车辆的到达时间、车速、车道、车头时距、车轴数和轴距等参数。通过对数据进行分析，掌握高速公路养护作业区的交通流运行规律，调查的数据包括：交通节点统计、交通量、车速、交通密度、行程时间、车头时距等等。以此数据为依据，制定了大修程序组织方案。当内侧车道施工时，仅封闭超车道；当外侧道路施工时，则关闭硬路肩以及外侧行车道；当半幅道路施工时，运行车辆在另外半幅道路双向通行。通过分析车辆限速值、车辆通过施工区的延误、驾驶员接收信息、处理信息的反应时间等因素，建立功能区长度与车速、通行能力、车头时距之间的关系，确定各功能区的合理长度。这几种封闭形式依次使用，没有对路段的通行能力造成太大的影响。 同时采用分时段分流和分车型分流的方式,调整高速公路施工区路段的车型组成和交通量，减少车辆跟驰效应和移动瓶颈效应对车辆运行的影响，提高了道路的通行效率。
他们研究后认为，路桥过渡段的不均匀沉降是导致深厚软基高速公路路桥过渡段搭板脱空病害的直接原因，而不同于一般地区的路桥过渡段的差异沉降，甬台温高速公路路桥过渡段的差异沉降的根本原因是深厚软基的沉降，常规的沉降固结机理难以解释该公路通车二十年来持续不断的固结沉降，处治措施又难以避免涉及难度较大的变形协调控制，且不能影响运营期大流量的交通量，这些都是深厚软基高速公路路桥过渡段搭板脱空病害处治的难点和重点。
路基治灾团队从快速低扰、经济合理、绿色环保原则出发，研究制定了消除外因的置换减载、增益降害的硬壳层+限制侧向位移、直击要害的改良软弱地基的三个非开挖处治技术方案，实现了在最大限度保障公路运营的基础上的对厚软基高速公路路桥过渡段不均匀沉降的处治。通过示范工程的实施，加固效果的检测、监测和综合评价，可实现针对为我国东南沿海地区在役公路深厚软基段的路桥过渡段病害处治提供整套的非开挖处治技术，必将产生良好的社会和经济效益。
路面再生团队对大粒径 ATB 再生沥青混合料用于路面调平结构的可行性进行了研究，这是对大面积旧路面废旧沥青铣刨料进行回收利用的关键所在。针对大修项目铣刨的 RAP 回收料，通过室内外试验分析其基本性能状况，包括矿料级配、残留沥青含量、针入度、软化点以及延度等指标。结合进行再生剂及其新集料的选择，实现了ATB 再生技术对沥青路面的养护作业，既降低了沥青路面建设的材料成本，又实现了沥青和矿料资源的循环利用，减少能源消耗和环境污染。不仅确保了路面质量，减少了养护成本，而且施工后可以快速开放通行，具有良好的经济效益、环保效益和社会效益。另外，他们研发并建立了高速公路沥青路面施工全过程智能化监控与决策平台。通过在拌和楼操作平台安装的监控软件，在所有运输车安装刷卡“芯片”，在摊铺机压路机上安装监控设备，对摊铺碾压速度、温度、遍数进行实时监控，这样就实现了沥青拌和楼生产质量监控+运输监控+摊铺碾压监控，做到了施工全过程智能化监控、历史查询、追踪溯源、有迹可循。并且沥青混合料生产、运输、摊铺、定位、碾压各环节均可集中到手机端或电脑端实时查看，做到了监控随时随地有效。从全过程各关键环节保障了工程质量。
三说实施效果。
创新成果得到了验证和运用。非开挖处治技术、施工工艺、设备等的运用，加上合理选择充填材料，有效控制了深厚软基路段的沉降变形，同时保证了非开挖方式注入搭板脱空范围，并能有效充填和支撑搭板，形成了超大交通流量下高速公路深厚软基路桥过渡段搭板脱空非开挖处治技术、施工工艺、设备和材料的成套技术。沥青路面施工智能管控技术的应用全面提升了甬台温高速公路路面大修的施工效率与信息化水平，实现了对沥青混合料油石比、级配、温度等关键技术参数的实时采集与预警分析；通过前场智能管控系统对前场摊铺与碾压中的碾压遍数、碾压温度、摊铺速度等关键参数进行了实时传输与分析，完成了沥青路面生产、运输、摊铺与碾压环节的全过程质量溯源与智能化管理工作。
产生了良好的社会经济效益。以铣刨的 RAP 旧料级配组成为基础，掺加一定量的新集料，通过试验室试配法进行再生混合料矿料级配设计。最终确定采用的稳定碎石与废旧沥青再生 ATB-25 混合料作为路面结构调平层使用，与沥青面层一起构成全厚式沥青路面，这种大粒径 ATB 施工工艺，结构密实，耐水损坏；不易产生收缩开裂，不易导致反射裂缝；有效延长和提高了大修后甬台温高速公路的使用寿命。通过采用科学组织、智能技术，合理划分施工断面，以“多断面、快速流水作业”的总体思路提升封道作业，并同步上线“沥青路面施工智能监控系统”和“综合安防管理平台”，实时监控大修工程现场施工情况。把困难留给自己，把方便贡献给社会，夜间施工占比高达93.9%。
缩短了工期。由于受疫情影响，2020年初道路养护施工开工延迟、整体工期延长，面对疫情防控及复工复产等重重困难与风险，优化施工工艺和施工交通组织方案发挥了重要作用。3月中旬，快速从全国各地调集20余个施工班组500余名工人到岗、20余套沥青摊铺碾压设备到位，最高峰期间，5个路段路面施工同步实施。在施工组织方案高度优化、施工运作高度智能化的大系统中，各地来的人员和设备到岗即能进入熟练状态。各施工工序紧密衔接，每天24小时连续奋战，施工速度加快了2-3倍。2020年11月27日上午9时30分，随着金宕大桥面层最后一幅摊铺结束，浙江省内最大规模高速公路养护G15沈海高速温州段路面大修EPC项目主体工程全部完工，不仅高质量完成了大修任务，而且比原计划工期提前了7个月。
（撰稿人：关书敏）