為超長(zhǎng)服役的高速路基路面“延年益壽”

文/呂思忠 馬士杰

獲獎(jiǎng)等級(jí)：特等獎(jiǎng)

項(xiàng)目名稱(chēng)：超長(zhǎng)服役高速公路改擴(kuò)建路基路面評(píng)估、協(xié)調(diào)及整體提升關(guān)鍵技術(shù)

← 濟(jì)青高速南線(xiàn)

由山東高速股份有限公司、山東省交通科學(xué)研究院、山東大學(xué)等單位組成的創(chuàng)新技術(shù)團(tuán)隊(duì)，依托交通運(yùn)輸部科技示范工程，在全面評(píng)估了濟(jì)青高速公路25年服役路面的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了一系列研究，并最終形成了“超長(zhǎng)服役高速公路改擴(kuò)建路基路面評(píng)估、協(xié)調(diào)及整體提升關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目研究成果。

創(chuàng)新成果

驗(yàn)證并完善我國(guó)經(jīng)典路面技術(shù)

作為早期建設(shè)的高速公路之一，濟(jì)青高速在大交通量、重載條件下已運(yùn)營(yíng)25年，處于超長(zhǎng)服役狀態(tài)，其改擴(kuò)建工程面臨超長(zhǎng)服役條件下舊路結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)與利用、改擴(kuò)建路基路面一體化設(shè)計(jì)、新舊路基地基協(xié)調(diào)變形控制、新舊路面結(jié)構(gòu)壽命匹配與性能協(xié)調(diào)等提升整體長(zhǎng)壽命化的重大技術(shù)難題。

面對(duì)難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了聯(lián)合攻關(guān)，并在超長(zhǎng)服役瀝青路面性能演變規(guī)律及結(jié)構(gòu)層損傷狀態(tài)精準(zhǔn)評(píng)估、新舊路基路面結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)及協(xié)調(diào)匹配、新舊路基路面長(zhǎng)壽命化整體提升等方面取得了重大突破，驗(yàn)證和完善了我國(guó)經(jīng)典路面技術(shù)，建立了大交通量高速公路改擴(kuò)建路面整體長(zhǎng)壽命化升級(jí)技術(shù)體系。

其中，在超長(zhǎng)服役瀝青路面性能演變規(guī)律及結(jié)構(gòu)層損傷狀態(tài)精準(zhǔn)評(píng)估方面，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出了超長(zhǎng)服役狀態(tài)下，道路結(jié)構(gòu)、材料全方位的檢測(cè)評(píng)估技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)層材料性能、服役狀態(tài)和壽命的預(yù)估；開(kāi)發(fā)了FWD動(dòng)力響應(yīng)與空、地耦三維雷達(dá)聯(lián)合的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)評(píng)估方法，建立了舊路損傷快速協(xié)同評(píng)估技術(shù)體系；明確了超長(zhǎng)服役路基平衡濕度，提出了參數(shù)確定方法；提出了超長(zhǎng)服役路面各結(jié)構(gòu)層模量參數(shù)確定方法和有效計(jì)算模型，闡明了損傷狀態(tài)下材料模量與結(jié)構(gòu)模量的關(guān)系；基于室內(nèi)定點(diǎn)脈沖加速加載與現(xiàn)場(chǎng)加速加載，揭示了瀝青路面損傷狀態(tài)及性能演變規(guī)律，構(gòu)建了在役道路剩余壽命預(yù)估模型。

在新舊路基路面結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)及協(xié)調(diào)匹配技術(shù)方面，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建立了新舊路基差異變形分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；提出了路基剛度補(bǔ)償分層設(shè)計(jì)方法，制定了控制標(biāo)準(zhǔn)；建立了全時(shí)溫參數(shù)的疲勞損傷瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，開(kāi)發(fā)了計(jì)算智能云平臺(tái)；基于新舊車(chē)道荷載重分布規(guī)律及加鋪前后應(yīng)力變化，實(shí)現(xiàn)了基于模量衰變的舊路加鋪精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、新舊路面結(jié)構(gòu)層共同參與的加鋪層精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、新舊路基路面結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)，以及新舊道路結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)的協(xié)調(diào)與匹配。

在新舊路基路面長(zhǎng)壽命化整體提升技術(shù)方面，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了新舊路基差異變形分類(lèi)控制與處治技術(shù)體系；開(kāi)發(fā)了拼接界面綜合處治措施；提出了保通條件下的“反開(kāi)挖”施工工藝，提升了拼接部位的施工整體質(zhì)量和效率；全線(xiàn)中上面層采用單機(jī)全幅攤鋪成型，保證均勻無(wú)離析、橫向一字坡和縱向無(wú)接縫；形成了改擴(kuò)建路基路面耐久性提升的施工新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了改擴(kuò)建長(zhǎng)壽命化路面結(jié)構(gòu)與材料的優(yōu)化提升。

← 舊路損傷快速協(xié)同評(píng)估技術(shù)體系

截至目前，該項(xiàng)目的研究成果已在濟(jì)青高速改擴(kuò)建工程310公里的路基路面上全面應(yīng)用，并成功應(yīng)用于京臺(tái)高速、京滬高速、日蘭高速等多項(xiàng)改擴(kuò)建工程中，應(yīng)用里程超過(guò)1000公里。僅濟(jì)青高速改擴(kuò)建工程直接經(jīng)濟(jì)效益就超過(guò)了13億元，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益巨大，有力助推了交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程。

2021年，該項(xiàng)目研究成果榮獲中國(guó)公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。

山東高速 全力打造中國(guó)高速第一品牌

該項(xiàng)目的第一完成單位——山東高速股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“山東高速”）成立于1999年，由山東高速集團(tuán)有限公司控股，2002年3月，在上海證券交易所上市，主要從事交通基礎(chǔ)設(shè)施投資運(yùn)營(yíng)，以及高速公路產(chǎn)業(yè)鏈上下游相關(guān)行業(yè)的股權(quán)投資，總資產(chǎn)929.17億元。目前，運(yùn)營(yíng)管理路橋里程2818公里，榮獲全國(guó)質(zhì)量獎(jiǎng)、全國(guó)實(shí)施卓越績(jī)效模式先進(jìn)企業(yè)、青年文明號(hào)、巾幗文明崗、文明示范窗口等榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。山東高速與時(shí)俱進(jìn)，凝練形成了獨(dú)具齊魯文化特色和公司特質(zhì)的“暢和”文化。

富員強(qiáng)企，回報(bào)社會(huì)的企業(yè)使命。山東高速通過(guò)對(duì)路橋的科學(xué)運(yùn)營(yíng)、精心呵護(hù)，為駕乘人員提供快捷、暢通、優(yōu)美、文明的平安大道。同時(shí)，山東高速持續(xù)改進(jìn)收費(fèi)、養(yǎng)護(hù)、路政等各項(xiàng)服務(wù)質(zhì)量，做到管理科學(xué)高效、道路安全暢通、執(zhí)法文明公正、行車(chē)規(guī)范有序、環(huán)境整潔順美、服務(wù)熱情周到。

立志百年企業(yè)，打造中國(guó)高速第一品牌的企業(yè)愿景。山東高速堅(jiān)定不移地堅(jiān)持自主創(chuàng)新，專(zhuān)注主業(yè)，培育企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，搶抓機(jī)遇，以滾動(dòng)式發(fā)展路橋主業(yè)不斷實(shí)現(xiàn)自我超越。通過(guò)收購(gòu)兼并、合作開(kāi)發(fā)等方式擴(kuò)展經(jīng)營(yíng)領(lǐng)域，山東高速推進(jìn)“適度相關(guān)多元化”戰(zhàn)略，推動(dòng)城市運(yùn)營(yíng)發(fā)展；不斷尋找新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，增強(qiáng)企業(yè)發(fā)展后勁，使山東高速真正成為可持續(xù)發(fā)展的百年企業(yè)，并以打造“中國(guó)高速第一品牌”為目標(biāo)，成為當(dāng)之無(wú)愧的行業(yè)領(lǐng)袖。

未來(lái)，山東高速將繼續(xù)堅(jiān)持以人為本，聚焦路橋主業(yè)，搶抓新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換發(fā)展機(jī)遇，努力讓社會(huì)公眾享受到高品質(zhì)的出行服務(wù)，打造全國(guó)一流的路橋運(yùn)營(yíng)服務(wù)商，勇當(dāng)交通領(lǐng)域新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換主力軍，為加快建設(shè)交通強(qiáng)省、交通強(qiáng)國(guó)貢獻(xiàn)力量。

山東交科院 山東省交通運(yùn)輸行業(yè)唯一綜合科研機(jī)構(gòu)

該項(xiàng)目的第二完成單位——山東省交通科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“山東交科院”）是山東省交通運(yùn)輸行業(yè)唯一的綜合科研機(jī)構(gòu)。擁有交通運(yùn)輸部高速公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（濟(jì)南）、山東省道路結(jié)構(gòu)與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等5個(gè)省部級(jí)重點(diǎn)科研平臺(tái)，擁有多支具有一定影響力的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

成立40多年來(lái)，山東交科院始終將科技創(chuàng)新作為自身發(fā)展壯大的根本動(dòng)力，為山東省交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展與科技創(chuàng)新引領(lǐng)做出了積極貢獻(xiàn)。

科研成果碩果累累。圍繞綜合交通、智慧交通、綠色交通、安全交通等眾多領(lǐng)域，山東交科院積極開(kāi)展科技攻關(guān)與技術(shù)研發(fā)，共獲得77項(xiàng)各級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)，其中獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)4項(xiàng)、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)7項(xiàng)、山東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)20余項(xiàng)，主持或參與編制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)、地方標(biāo)準(zhǔn)35項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)，專(zhuān)利授權(quán)100余項(xiàng)，為山東省交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展提供了科技支撐。

創(chuàng)新引領(lǐng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。2005年，山東交科院率先在全國(guó)實(shí)現(xiàn)由瀝青路面結(jié)構(gòu)向設(shè)計(jì)壽命30年長(zhǎng)壽命瀝青路面轉(zhuǎn)變的重大變革，創(chuàng)立了適合于我國(guó)重載交通的永久性瀝青路面設(shè)計(jì)方法，被譽(yù)為“山東路面模式”，極大提升了結(jié)構(gòu)耐久性和整體服務(wù)質(zhì)量。將高水平交通科研成果應(yīng)用到全國(guó)20個(gè)省份，以及“一帶一路”沿線(xiàn)國(guó)家，通過(guò)技術(shù)革新節(jié)約施工資源成本、提升施工質(zhì)量和水平，帶動(dòng)了交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)水平提升，從而全面提高了山東交通科技的知名度和影響力。

表1 山東高速及山東交科院主要科技創(chuàng)新成果

科研創(chuàng)新平臺(tái)不斷豐富。山東交科院致力于發(fā)揮創(chuàng)新平臺(tái)在科技研發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)移、資源信息共享的排頭兵作用，全面提升科研建設(shè)水平，建設(shè)了大型多點(diǎn)加速加載試驗(yàn)系統(tǒng)、高精度多尺度多因素耦合材料性能綜合試驗(yàn)系統(tǒng)、足尺橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)試驗(yàn)分析系統(tǒng)等，重點(diǎn)打造省公路工程廢舊材料循環(huán)利用工程研究中心、省路域安全與應(yīng)急保障重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、橋隧結(jié)構(gòu)性能評(píng)估與耐久性提升省工程實(shí)驗(yàn)室，使其成為山東省集高水平科技創(chuàng)新研發(fā)、高端科技人才培養(yǎng)、高層次科技成果轉(zhuǎn)化于一體的重要科研基地。