《交通運輸科學技術新成果推廣目錄》（２０２1）第三部分 基礎設施篇《低熱河谷區市政瀝青混凝土路面智能化施工關鍵技術》

完成單位：中鐵十六局集團路橋工程有限公司、中鐵十六局集團有限公司、中鐵十六局集團南方工程有限公司

主要完成人：余森開、褚英奎、王慶陽、郭慶、莫若明、趙春生、陳鐵軍、項榮軍、燕永平、李明

項目簡介

　　（一）項目背景

　　關花大道1標起點在安順市關嶺縣城接灞陵大道，終點止于上關鎮，設計等級為城市主干路。該區為低熱河谷區，四季分明，雨量充沛。早期開通的多條瀝青混凝土路面在車輛荷載及雨水滲入耦合作用下破壞嚴重，遠未達到設計使用年限。針對以上問題，為有效提高低熱河谷區瀝青混凝土路面鋪筑質量、降低后期維護成本、實現良好的社會效益和經濟效益是本項目的主要研究目標。為了解決施工過程中出現的各種技術難題，保證工程的順利完工，為類似項目提供借鑒。

　　（二）技術概況

　　通過建立瀝青路面結構的二維數字模型，開展了車輛動載及雨水耦合條件下的瀝青?；炷谅访媪芽p擴展及失效開裂規律研究，提出了提升全壽命周期瀝青混凝土質量的瀝青混凝土配合比優化設計、瀝青改性技術、瀝青配料裝置改造技術，研發基于物聯網技術的瀝青混凝土在線監測、預警控制系統及監控方法，并開發了一次超寬超厚高強振動碾壓成型快速施工的新方法、新工藝。

　　（三）適用范圍

　　在我國，瀝青混合料鋪面占已通車的公路總里程的75%。隨著道路交通量急劇增加、重載車輛與日俱增，高速公路瀝青路面的早期破壞和耐久性不足成為了越來越突出的問題，主要表現為車轍、裂縫、坑槽、剝落等，不僅降低了道路的使用性能，如果不能及時處理或處理不當更會導致道路的結構性破壞，使瀝青路面的服務性大幅降低，造成極大的資源浪費。而不同地域之間的氣候、地質、環境等自然條件具有非常明顯的差異，瀝青路面如果不能與當地自然氣候條件相適應，就無法表現出良好的路用性能。課題研究成果適用瀝青混凝土路面的智能化高效施工，尤其是在低熱河谷地區。

　　（四）獲獎情況

　　2021年度“中國交通運輸協會科學技術獎”

項目創新點

　　創新點1：建立了基于“混凝土開裂行為--瀝青路面結構的二維數值模型--數值計算模型”三大過程的開裂特性研究及動載與雨水入滲耦合條件下數值模擬、利用Monte-Carlo法對跳車沖擊荷載作用時的變形和應力擴展規律進行研究。

　　創新點2：通過實驗分析，確定瀝青及其他原材質量關鍵性指標的合理變異控制范圍，優化了配比，并利用數值模擬及智能監控技術實現對瀝青混合料的質量控制。

　　創新點3：基于物聯網的瀝青混凝土路面綜合施工關鍵技術，實現了瀝青混凝土路面全過程的在線監測、預警報警與專業技術人員輔助決策相結合的一體化智能控制。

　　創新點4：研究開發了骨架密實型水穩基層超寬超厚單機一次攤鋪高強振動碾壓成型施工技術，有效解決了水穩碎石對溫濕度敏感易產生裂縫及分層攤鋪對下基層擾動大等問題。

應用案例

　　關花大道道路工程一標段，主線長度15.284公里，采用雙向六車道的橫斷面斷面形式，本項目沿線褶皺和斷層發育，受其切割強烈，溝谷、岸坡分布有較多崩坡積塊碎石土。中鐵十六局集團有限公司、中鐵十六局集團路橋工程有限公司、中鐵十六局南方工程有限公司科研技術人員依托關花大道道路工程一標段的路面工程，采用調查分析、數值模擬、配方試驗、設備升級等方法，對低熱河谷區市政瀝青混凝土路面智能化施工關鍵技術進行系統研究，形成了豐碩的成果，關鍵技術如下：

　?、裴槍Φ蜔岷庸鹊貐^氣候特點對瀝青進行改性處理、對粒料進行變異范圍控制、優化配合比，研發適合氣候特點的瀝青混凝土及制備技術，并通過新型改性瀝青混合料配料裝置專利技術保障了瀝青混合料拌合質量；

　?、苹谖锫摼W的瀝青混料施工控制系統和方法，研發一套智能化控制系統，對瀝青混凝土拌和、運輸、攤鋪、碾壓全過程的實時量測、監控、預警報警；

　?、翘岢隽斯羌苊軐嵭退€基層超寬超厚單機一次攤鋪高強振動碾壓成型施工技術；

　　通過以上關鍵技術的成功應用，有效提升了施工效率，在工期極其緊張情況下，提前8天完成了施工任務；道路開通后運營至今，路面質量良好，未出現常規路面所有車轍、裂縫、剝落等病害，表明該瀝青混凝土路面具有較強的彈性恢復能力和較大的粘韌性，具有較強的抗反射裂縫能力，社會、經濟、環保效益顯著，值得推廣使用。

社會效益與經濟效益

　　該技術通過理論研究及工程實踐，開發出一系列適應于低熱河谷區瀝青混凝土制備及智能化快速施工的方案、方法，有效解決了低熱河谷區瀝青混凝土路面常見的道路結構病害突出問題，提升了路面性能，延長了道路使用壽命，降低道路全壽命周期的包括大中維修費等使用成本，減少了因道路維修或重建對交通出行的影響，切實保證了人民群眾的生命安全；該技術的推廣應用將產生巨大的社會效益和間接經濟效益，可極大推動社會經濟和環境的可持續發展，在同類工程中具有借鑒意義和指導意義。