重建更重養的蘇式養護

文|

自“十五”以來，在交通運輸部組織的3次全國干線公路養護管理檢查中，江蘇高速公路養護質量和管理水平始終位居全國前列。根據2010年至2018年統計數字顯示，江蘇高速公路PCI基本保持在95%以上。在成網規模、高速公路密度、高速公路養護與管理工作走在全國前列的同時，江蘇高速公路發展已從基礎設施建設高峰期轉向平穩發展的養護期，工作重點也已從基礎設施建設逐步向科學養護、信息化管理及提高服務質量轉變。

精細化養護成就高速公路高質量發展

江蘇高速公路建設時間較早，1992年6月14日，江蘇省首條高速公路——滬寧高速公路江蘇段正式開工；1996年11月28日，全長248.2公里的江蘇段正式通車。以滬寧高速公路江蘇段建成通車為標志，江蘇高速公路實現“零”的突破。此后，江蘇高速公路駛上了快速建設的發展道路。截至2018年年底，江蘇高速公路里程累計4084公里。隨著高速公路使用年限的延長，江蘇省路網總體趨于“老齡化”，通車時間大于10年以上的高速公路達75%，后期養護面臨的技術和資金壓力日益增加。

養護壓力上升

“三分建、七分養”，隨著江蘇高速公路路網的日臻成熟，江蘇高速公路養護管理壓力快速上升，在當前和今后一段時期，江蘇高速公路建設面臨著現實的矛盾：隨著路面性能不斷衰減和交通荷載不斷增長，如何讓現有結構適應不斷增長的交通荷載？隨著路齡越來越長和軸載累積問題越來越大，如何選擇養護設計指標和標準？在養護作業和通行同時存在的情況下，如何保證養護質量和提高養護效率？

表1 江蘇省不同開通年限內的高速公路所占比率及里程

事實上，高速公路路面總是處于一種動態性和不確定性，不能用靜態或孤立的數據反映路面實際狀況。在路面性能逐步衰退及交通量不斷增長的情況下，需要找到一個相對平衡狀態。

一直以來，高穩定性及結構強度都是影響路面適用性最關鍵的因素。針對當前江蘇高速公路面臨的主要問題——車轍變形，提升路面高穩定性迫在眉睫。同時，面層與面層之間的脫空現象，車輛超載，以及周圍環境中的水等，都會對路面造成很大程度的破壞。

保持路面結構對運行環境的適應性，也是路面養護管理的重點之一。在這方面，主要是要找到路面結構性能和運行環境的最優組合，其中路面結構性能主要包括高溫穩定性、低溫穩定性、疲勞性能、結構強度；運行環境主要包括交通量軸載和環境氣候。延長路面使用壽命，主要是通過精準化養護，保證基層、下面層耐久；中面層穩定、盡量不損壞；上面層周期性維修。

而在路面使用時間方面，則需要考慮高速公路還能使用的年限，以及基層面層處于的具體狀況。從目前高速公路使用的時間來看，基層真正損壞的時間較短，一般需要通過中面層維持穩定，這樣才能使得整個路面結構長期處于穩定狀態。

信息化賦能蘇式養護

早期江蘇高速公路路面在養護時，沒有改善瀝青性能，使用的主要是微表處技術，導致車轍開裂情況比較嚴重。另外，江蘇高速公路路面還面臨抗滑衰退、橫縫兩大問題。針對以上情況，自2010年后，養護單位開始逐步使用其他養護方式解決車轍問題。目前，江蘇高速公路推廣的養護方式為精銑刨重鋪、就地熱再生、薄層罩面；銑刨重鋪是較傳統的養護方式。

在通過長期探索和實踐后，江蘇交通控股有限公司（簡稱“江蘇交控”）提出了蘇式養護。蘇式養護的內涵為基層耐久、中層穩定、面層舒適，主要包括重視路面性能檢測、重視養護信息化建設、重視養護技術研發、貫徹預防性養護理念。重視路面性能檢測，是以自動化檢測為主，根據養護需求制定檢測方案；重視養護信息化建設，是要全面應用路面養護管理決策支持系統，成立路面數據中心、瀝青質量檢測中心等；重視養護技術研發，是以問題為導向，不斷開發新的養護技術和材料；貫徹預防性養護理念，是要求實施以目標為導向的預防性養護理念。

現代信息化技術的發展為蘇式養護提供了基礎，通過信息化技術深耕蘇式養護，可以掌控整個路面的發展狀態和發展趨勢。為做好路面養護，在數據積累方面，江蘇交控從2000年以來，通過近20年的摸索，開發了基于GIS和WEB的路面管養大數據智能決策系統平臺。該平臺主要包括建設數據、交通數據、監測數據、養護數據、性能數據、巡查數據、環境數據幾大方面。依據該平臺，可以精細化分析路面狀況，實現對路面的信息化管理。此外，江蘇交控還基于對大數據的分析，建立了路面性能神經網絡預測模型，實現路面養護的智能化決策。

目前，江蘇高速公路很多數據都通過自動化連續采集，例如在分析路面狀況時，一般以100米為單元，在100米的單元里，利用大數據可以詳細分析每年養護指標動態變化情況。

歷經10年發展，江蘇交控通過運用信息化技術，持續研發升級養護管理體系，建立了智能決策系統平臺，以及路面數據庫（建設、交通軸載、性能、養護、環境），積累了大量的路面全過程數據。江蘇高速公路利用這些數據可以進行數據校準、規律分析、指標和標準評價、養護效果評估、養護指標設計、回溯歸納總結，以大數據助力精準化養護，實現路面養護的科學化、智能化和可持續化。

蘇式養護的目的

預防性養護保障跨江大橋全壽命健康

“修面層、保中層、穩基層”的蘇式養護理念

長江江蘇段干流總長約430公里，是江蘇省乃至全國的重要經濟走廊，在空間上將江蘇省劃分為江南、江北，過江通道是江蘇省南北溝通、融合發展的關鍵紐帶。截至2018年年底，江蘇省已建過江通道14座，過橋日均流量達70萬輛。由江蘇交控運營的5座跨江大橋——江陰大橋、潤揚大橋、崇啟大橋、蘇通大橋、泰州大橋，日均合計過橋流量達29.7萬，貨車比例平均為28%，其中蘇通大橋日均流量達10萬，江陰大橋日均流量達9.21萬，高峰流量達16萬，僅江陰大橋累計通行已超3億3千萬輛。

蘇式養護主要技術

養護需求差異化

目前，江蘇省跨江大橋養護主要面臨3個難題：首先，養護隊伍建設不足，養護經驗缺乏。缺乏專業養護隊伍，專業人才儲備不足；缺乏面向特大橋養護管理者和操作者的檢查、診斷、評估、維修手冊。其次，養護手段不多，缺乏針對性評估體系。缺乏先進檢測設備，隱蔽部位、易損部位、深層病害等無法定量檢測；缺乏跨江大橋針對性的評估體系。同時，養護和行車雙重安全協調困難。在超大流量情況下，養護作業限制條件多、時間緊，安全風險大，需要有效協調和處理養護作業和車輛通行雙重安全的矛盾和沖突等。

5座大橋建成時間不同，暴露出來的養護需求也不同。江陰大橋、蘇通大橋、潤揚大橋、泰州大橋建成的時長分別為20年、11年、15年、7年。另外，5座大橋的結構形式也不相同。江陰大橋是我國第一座跨徑超越千米的特大型鋼箱梁懸索橋；蘇通大橋是國內第一座大陸地區跨千米的斜拉橋。不同時期建設的鋼懸梁橋，有著不同的通車條件，這使得它們的養護管理既面臨共性問題，也面臨個性問題。共性問題主要包括鋼箱梁疲勞、鋼橋面鋪裝、纜索系統維護、附屬結構維護等；個性問題主要包括主纜除濕系統縱向彈性索維護、鋼中塔防護、斜拉索高頻顫振等。

鋼橋面鋪裝養護成效顯著

江蘇高速公路路面大型養護施工現場

表2 江蘇省不同類別的橋梁數量

江蘇交控一直堅持“構件可靠、部件耐久、結構安全”的跨江大橋養護理念。在20年的橋面養護管理中，橋面鋪裝一直是國內大跨徑橋梁養“鋪裝層—橋面板”協同作用，探索應用新型鋪裝層材料和結構，雙重提高橋面板和鋪裝層的耐久性。江蘇交控主要結合潤揚大橋超高性能混凝土開展了創新性養護研究，從2018年12月開始，到江陰大橋、蘇通大橋封閉交通集中養護的半年時間內，潤揚大橋交通量巨增，沒有出現異常情況。

科學制定鋼箱梁養護流程

除了鋼橋面鋪裝，江蘇交控在跨江大橋鋼懸梁抗疲勞性能方面也開展了相關探索性工作。2011年，江陰大橋在通車12年后，在橋梁巡查中發現了第一條焊縫疲勞裂紋；2018年，蘇通大橋在通車10年后，在橋梁巡查中發現了第一條焊縫疲勞裂紋，由于自身工作人員專業技術水平有限，江蘇交控邀請專業單位通過目測智能探測超聲波的方法檢測兩座橋梁，先目視或用放大鏡檢測，對有疑問的部位進行磁粉檢測，對U肋嵌補段焊縫重點進行超聲波檢測。超聲波檢測主要包括兩座橋重車道5號至2號U肋，每年檢測17個梁段，5年一周期。

檢查發現江陰大橋過焊孔處的疲勞裂紋（包括DU和U）數量占裂紋總數的96%以上。蘇通大橋縱橋向分布較均勻，橫橋向集中于重車道和行車道；跨中區域的實腹式——桁架式過渡區域開裂數量多；縱橋向數量較少，橫橋向集中于重車道和行車道。

自發現裂紋開始，江蘇交控聯合科研院所圍繞疲勞裂紋開展了多項課題研究，涵蓋裂紋檢查、評定、修復、新技術應用等成套技術，并對裂紋選用的多種不同維修方法進行對比。確定鋼箱梁疲勞的重點部位，制定了科學合理的鋼箱梁檢測方法與流程，為鋼箱梁主動養護、有針對性的檢測等工作提供技術支撐。通過應用氣動沖擊新技術，確定了止裂孔的鉆孔時機、合理止裂孔徑、鉆孔孔位、鉆孔角度，以及補焊的修復時機、焊縫打磨。

采用不同主纜防護體系

在探索大跨徑纜索承重橋梁養護策略時，江蘇交控針對不同橋梁的特點采用了不同的主纜防護體系：江陰大橋采用“鋅粉膏膩子+圓形纏絲+表面防腐涂裝”；潤揚大橋采用“S型纏絲+表面防腐涂裝+主纜除濕系統（日本進口）”；泰州大橋采用“S型纏絲+表面防腐涂裝+主纜除濕系統（國產）”。

江陰大橋在建橋初期主纜防護體系薄弱，使用不久便出現了針孔、粉化和脫落等病害，并有滲水現象。2006年，江蘇交控在主纜原有防護體系的基礎上加裹一層HM106密封劑，提高了主纜防護等級，有效防止了外部水分進入。

2013年1月，江陰大橋實施了國內首次主纜開纜檢查，結果顯示底部1/3圓周范圍內存在輕度銹蝕現象。實時監測數據顯示主纜內部的濕度長期達到96%以上，在低溫情況下，有冷凝水從觀察窗的泄水孔滴出。針對檢查結果，江陰大橋在國內首次引進了既有懸索橋增設主纜除濕系統，主纜除濕系統于2014年12月安裝完成并投入試運行。該系統已有防護結構的強度，并滿足密封性要求，既有懸索橋主纜除濕系統送氣壓力達到3400帕。經過一年時間，江陰護的重點和難點。

由于超大流量、重載交通等不利因素，早期鋼橋面鋪裝頻繁損壞。針對5座橋梁的橋面鋪裝，江蘇交控開展了有效地探索性研究，完成多種結構類型和形式鋪裝層實橋試驗，不斷摸索確定適應現階段使用條件的鋪裝層結構。這項研究主要以江陰大橋為背景，同時結合泰州大橋和蘇通大橋。江陰大橋橋面鋪裝采用一層50毫米澆注式瀝青混凝土，通車不到3年，逐漸出現縱橫向裂紋、塑性變形等大面積結構性破壞。針對這種情況，江蘇交控于2004年組織開展了6種方案13個區段的試驗，包括原有鋪裝瀝青的改進，不同厚度不同的組成形式，采用“下層澆注+上層環氧”，解決了澆注式瀝青混凝土車轍、推移、脫層等重大病害問題。其中“下層澆注+上層環氧”成功推廣應用于泰州大橋，服役至今7年狀況優良；“雙層環氧”為蘇通大橋、杭州灣跨海大橋、南沙大橋等十幾座大跨徑橋梁鋪裝層結構選型提供了借鑒。

江蘇交控探索了預防性養護的方法，讓橋梁病害來得晚些、讓橋梁壽命更長。預防性養護主要通過橋面溫度場、車道荷載、橋面板應力等多角度數據監測，掌握鋪裝層特性，指導養護決策。同時，開展橋址所處環境溫度與橋梁結構溫度監測，動態荷載數據的建設，鋪裝鋼橋面復合機構等方面的研究工作。

創新性養護研究主要采用超高性能混凝土，加強橋面鋼，提升鋪裝性能。創新性養護考慮大橋濕度降低到45%以下。

2009年，在發現江陰大橋軸套磨損導致吊索異響后，江蘇交控于2012年研發了鑲嵌自潤滑錫青銅材料，新型軸套壽命達30年，是原DU材料軸套材料的3倍。同時，在2009年至2012年期間，江陰大橋更換了52根短吊索，形成了成熟的“單吊點”施工工藝；提出了“多吊點”方案，通過有限元計算和現場更換，確定了適用于江陰大橋不同長吊索更換的方法，并成功更換。

為了更好地了解吊索使用了近20年后的性能，為后期換索提供依據，江蘇交控通過對換下的實索制作了3根試驗索，完成相關性能試驗，了解吊索現狀能否滿足現行《公路懸索橋吊索》的要求, 并評估現役吊索的結構狀態。

蘇式養護措施

蘇式養護的未來之路

目前，江蘇省已進入大規模公路老齡化時期，面臨著重大養護任務，加強公路養護已成為江蘇省公路發展的當務之急。未來，公路養護將成為我國公路行業發展的“主戰場”，養護路面檢測智能化、養護設備的一體化、養護材料的節能環保、路面結構材料的新型發展等，都將進一步提升。

對于高速公路養護未來的發展，應從三個方面考慮：確定路面養護的設計標準，包括確定養護設計年限，以及確定結構性能、混合料性能和施工質量標準；研究快速檢測與診斷技術，尤其應注重路面結構內部狀態的檢測手段與診斷技術，并注重路面疲勞性能評價方法研究。注重綠色可持續養護，尤其應注重新型綠色耐久性養護技術與材料研發。綠色養護技術不僅能解決路面實際問題，也不會對后續養護技術的實施造成影響。材料的發展對整個路面的發展有很大促進作用，目前，江蘇高速公路路面養護一般使用的是應用型技術，當對路面狀況有更詳細的了解，以及能更精準地分析路面相關問題后，使用新型技術將會產生更好效果。

養護工作人員對江陰大橋集中養護

在橋梁養護方面，目前，江蘇省長江干線過江通道規劃建設規模已達到45座，橋梁規模大，功能多元化，公路、公鐵、城市軌道等綜合交通運輸體系協調發展；多功能、大流量、多荷載等外界因素的疊加，對橋梁的結構安全和壽命提出了嚴峻的挑戰，極大地增加了運營管理、養護作業的難度。為了更好地做好橋梁養護，需要從理念、技術和措施上開展系統升級，滿足長大橋梁在新時代的養護管理需要。長大橋梁的運營狀況是整個社會關注的焦點，擁堵、事故、結構次要構件缺陷等，在信息傳播迅速的新時代，極易被關注和放大，所以要求運營養護的范圍要更廣，管理工作要求也更高。

通車20年的江陰大橋、15年的潤揚大橋、11年的蘇通大橋、7年的泰州大橋，以及8年的崇啟大橋，從建成到如今，離不開積極預防、勇于創新、總結提升的高品質養護措施。在積極預防方面，江蘇不僅全面執行國家、行業各類養護規范，還結合大橋的運營管理情況、環境特點及結構特性，編制適用于大橋養護實際的《維護手冊》；及時處理由于早期設計施工考慮不全面導致的遺留問題；以“規范養護、適度超前”為原則，制定近中期養護規劃，針對重難點開展預防性養護。在勇于創新方面，針對不斷出現的新問題，多方案、多試驗、多嘗試，確定最優方案；超前謀劃，開展前瞻性研究，提前確定維修方案，儲備養護力量，應對可能出現的應急維修。在總結提升方面，總結凝練養護技術，編制管養標準，制定養護規范，使養護工作有標準、有制度、有傳承。

公路和橋梁養護是一個值得長久關注的話題，它的研究和探索，將伴隨公路基礎設施建設的一生。未來，江蘇將從三方面著手實現科學養護：總結經驗，聚焦問題，通過優化整合技術力量，持續開展技術研發，全面實現“精準”養護；建立養護基地，配置專業化養護隊伍和設備，制定規范化檢查養護制度，全面實現“精細”養護；以“預防性養護”和“全壽命周期管理”為理念，全面實現科學養護。

（本文摘自2019世界交通運輸大會江蘇高速公路高品質養護論壇相關專家所作報告，有刪減，題目為編者所加。）