基于“投建營一體化”的公路水損害預(yù)防措施

胡健坤 王斌

摘要 高速公路路基路面水損害嚴(yán)重影響行車的舒適性和安全性，而且其極具早發(fā)性和普遍性。為預(yù)防高速公路水損害，既要考慮勘察設(shè)計和施工工藝等技術(shù)方面，又要考慮各單位內(nèi)部和各單位之間的管理方面。因此，依托于“投建營一體化”平臺的優(yōu)勢，建議養(yǎng)護(hù)單位同時參與公路工程建設(shè)全生命周期管理，形成業(yè)主—設(shè)計—施工—養(yǎng)護(hù)四位一體的公路建設(shè)運營平臺，對提高公路建設(shè)與運營養(yǎng)護(hù)質(zhì)量、節(jié)省維修養(yǎng)護(hù)開支和提高項目效益有重要意義。

關(guān)鍵詞 公路水損害;投建營一體化平臺;水損害預(yù)防措施

中圖分類號 U418 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）03-0106-03

0 引言

高速公路作為連接各地區(qū)的脈絡(luò)，對我國未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展和規(guī)劃起到了舉足輕重的作用。建設(shè)安全、綠色、高質(zhì)量的高速公路，不僅有利于我國交通強國的建設(shè)規(guī)劃，更是對地區(qū)和國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。然而，隨著我國汽車保有量的飛速增長、極端惡劣天氣的頻繁增加和超載車輛的增多，高速公路在運營期間諸如泛油、車轍、裂縫、坑槽、邊坡滑塌等道路病害日益增多。其中，水對公路造成的損害最為顯著，多數(shù)病害都是因為有水的直接參與或間接參與導(dǎo)致，具有普遍性、早發(fā)性和嚴(yán)重的危害性，其對公路健康狀況的不良影響是公認(rèn)的世界難題。因此，為減小公路水損害，從公路建設(shè)管理角度出發(fā)，依托于“投建營一體化”平臺，強化道路設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)管理流程，系統(tǒng)性提高公路建設(shè)期和運營期質(zhì)量具有重要意義。

1 “投建營一體化”平臺的優(yōu)勢

“投建營一體化”平臺指的是企業(yè)集投融資、規(guī)劃設(shè)計、工程施工、運營管理的一體化服務(wù)能力。傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施施工企業(yè)只負(fù)責(zé)道路的施工工作，項目完工達(dá)到質(zhì)保期后移交業(yè)主，對公路及附屬設(shè)施的運營養(yǎng)護(hù)不再負(fù)責(zé)。因此，傳統(tǒng)的投資-施工-養(yǎng)護(hù)模式，將會造成后期運營養(yǎng)護(hù)費用增高、利潤鏈條短、不利于發(fā)揮項目應(yīng)有的效益等缺點[1]。而“投建營一體化”平臺的建設(shè)集中了：（1）投建各方目標(biāo)高度一致，有利于頂層設(shè)計;（2）有利于實現(xiàn)業(yè)主單位、設(shè)計單位、施工單位、運營養(yǎng)護(hù)單位目標(biāo)高度融合，整合和發(fā)揮各方單位資源優(yōu)勢，便于項目總體規(guī)劃和施工組織更加科學(xué)合理;（3）有利于縮短總體工程時間，簡化和壓縮工程招標(biāo)、工程變更等環(huán)節(jié);（4）有利于實現(xiàn)統(tǒng)籌規(guī)劃，安全和質(zhì)量齊抓共管，獲得最好的工程效果等優(yōu)勢[2]。不僅可以提高項目建設(shè)管理和運營效率，也有助于縮短工期、提高項目建設(shè)質(zhì)量，更是解決了業(yè)主的資金困擾和項目建成后的運營維護(hù)難題，延長企業(yè)利益鏈條。

2 公路水損害研究的必要性

瀝青路面因具有行車舒適性好、安全性高和易維養(yǎng)等特點而在高速公路中普遍使用。然而，瀝青路面長期使用中在環(huán)境因素和人為因素的影響下易產(chǎn)生各種各樣的病害。其中，水的不良作用是直接或間接造成公路損害的重要原因之一。例如：四川某高速于2020年12月通車，在不到6個月的時間內(nèi)其路面已經(jīng)出現(xiàn)多處坑槽等水損病害，如圖1（a）所示;同樣，2020年10月通車運營的山東某高速也出現(xiàn)多處坑槽、邊坡滑塌和隧道補砌滲水等病害，如圖1（b）所示。可以看出，高速公路病害的出現(xiàn)呈現(xiàn)出早發(fā)性、普遍性且具有一定的危害性，嚴(yán)重影響了行車的舒適性和安全性。

3 公路水損害的原因

3.1 建設(shè)期

建設(shè)期對公路的影響主要貫穿設(shè)計和施工兩個過程，不合理的設(shè)計與不良的施工工藝對后期公路質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響。首先，在設(shè)計方面：一是路線選取不能因地制宜。沒有充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑺摹⒌匦魏偷刭|(zhì)條件，造成病害增多，且施工和養(yǎng)護(hù)困難。二是排水設(shè)施設(shè)計考慮不完善。路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部和路基的排水設(shè)施不完善，導(dǎo)致集料表面瀝青膜剝落和路基填料濕軟，從而使公路在行車荷載作用下，產(chǎn)生開裂、松散、車轍、邊坡滑塌等病害;因此，北方寒冷地區(qū)應(yīng)考慮路基路面的凍脹作用，南方濕熱地區(qū)應(yīng)考慮在強降雨下邊溝、截水溝的強沖刷作用。三是難以在抗滑性能和空隙率之間作出平衡。過于追求路面的抗滑性能而增大瀝青混合料的空隙率，使水易在面層積聚，侵蝕路面材料;其次，在施工方面：一是原材料的選取不當(dāng)。沒有因地制宜選擇適合當(dāng)?shù)貧夂颉⑺臈l件的路基路面材料或選用的施工材料不符合規(guī)范要求等。二是沒有合理控制壓實度。過于追求平整度造成壓實度不足，導(dǎo)致瀝青混合料空隙率增大，引發(fā)路面水損病害的發(fā)生;另外，針對諸如路基過渡段等關(guān)鍵節(jié)點位置的壓實度不足，導(dǎo)致在降水沖刷作用下產(chǎn)生錐坡脫空等問題。三是不良的施工管理與施工工藝。現(xiàn)場施工人員缺乏專業(yè)技能培訓(xùn)，路面基層材料的拌和不均勻、瀝青混合料的離析以及施工時的溫度偏低等;橋梁、邊坡、擋土墻等部位排水設(shè)施的施工工藝較差，導(dǎo)致排水設(shè)施堵塞或損毀，喪失排水功能。

3.2 運營期

運營期間公路水損害主要是因為水、氣候和行車荷載三種因素共同作用的結(jié)果。

當(dāng)水在路面聚集難以排出時，長時間水的侵蝕作用會降低瀝青與集料的粘附性，行車荷載產(chǎn)生的動應(yīng)力將集料從混合料中剝離，從而產(chǎn)生松散、波浪等路面病害[3];滲入到下面層與基層表面的滯留水在行車荷載作用下不斷作用于面層和基層材料，導(dǎo)致基層失穩(wěn)。行車荷載作用下，瀝青面層層底拉應(yīng)力過大，產(chǎn)生諸如唧漿、坑槽等病害[4]。

氣候因素對道路病害的影響，主要體現(xiàn)為溫度和降雨。比如：北方冬季寒冷地區(qū)易受到凍融作用影響，造成道路的凍脹和翻漿;南方濕熱地區(qū)易受高溫和強降雨影響，路基路面材料遭受不同程度的干濕循環(huán)作用，導(dǎo)致路基剛度下降和路面的破壞。其次，強降雨與流動地下水對路基填料的沖刷和地下毛細(xì)水對路基的長期浸潤會導(dǎo)致路基的穩(wěn)定性下降，從而產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)和路基的不均勻沉降等病害。

4 依托于“投建營一體化”的公路水損害預(yù)防措施

“投建營一體化”企業(yè)平臺對公路投資、建設(shè)和運營三個階段具有很高的效率。傳統(tǒng)高速公路的生命周期為建設(shè)單位—設(shè)計單位—施工單位—運營養(yǎng)護(hù)單位，在這個流程里建設(shè)單位負(fù)責(zé)投資和管理、設(shè)計單位負(fù)責(zé)勘察設(shè)計、施工單位負(fù)責(zé)組織施工、運營養(yǎng)護(hù)單位負(fù)責(zé)公路運營和養(yǎng)護(hù)。在工程建設(shè)和運營流程中各單位各司其職、分工明確，但是也有一定的弊端。比如：施工單位完工離場，在建設(shè)期可能潛在諸多不良施工部分，導(dǎo)致公路在運營期間出現(xiàn)嚴(yán)重病害，影響道路運營質(zhì)量的同時，也增加了養(yǎng)護(hù)費用。調(diào)研結(jié)果以四川某高速為例，施工單位為緊追施工進(jìn)度，未按照設(shè)計設(shè)置中央分隔帶碎石盲溝，導(dǎo)致道路遭遇嚴(yán)重水損害。綜上可以看出，在基礎(chǔ)設(shè)計建設(shè)中，傳統(tǒng)投建營相對獨立的運作體系在指導(dǎo)公路建設(shè)中存在諸多弊端。如圖2所示，“投建營一體化”平臺在公路投資、建設(shè)、運營流程中以建設(shè)單位統(tǒng)籌規(guī)劃，設(shè)計單位、施工單位、運營及養(yǎng)護(hù)單位相互協(xié)調(diào)，各個單位工作交叉進(jìn)行。各單位目標(biāo)一致，利益鏈條完善，利于資源整合，“投建營一體化”管理模式，是對提高公路的建設(shè)和運營質(zhì)量及節(jié)約運營期養(yǎng)護(hù)開支的良好平臺支撐。

4.1 設(shè)計單位

勘察設(shè)計作為貫穿工程前中后期的重要工作，對公路病害的防治有著重要作用。第一，設(shè)計單位前期的勘察設(shè)計工作要細(xì)致、充分，對不同地區(qū)的水文、地形、地質(zhì)及氣候等因素做充分調(diào)研，保證公路設(shè)計滿足相關(guān)要求。第二，公路選線和排水設(shè)計因地制宜，綜合考慮環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性和協(xié)調(diào)性。第三，注重公路路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計。重視透層、粘層和封層的鋪設(shè);原材料的選取以較高粘度瀝青為主，選用堿性集料以增加瀝青與集料之間的粘附性，若現(xiàn)場實在無法滿足要求而選用酸性集料時必須對集料進(jìn)行加工處理;良好的瀝青混合料配合比設(shè)計，保證路面具有合適空隙率，以增強抗滑性能和水穩(wěn)定性。第四，設(shè)計單位結(jié)合建設(shè)單位應(yīng)具有前瞻性設(shè)計理念，適當(dāng)提高防排水等設(shè)計指標(biāo)。受全球氣候變暖影響，近幾年我國范圍內(nèi)極端惡劣天氣頻發(fā)，以北方強降雨增多和南北方寒潮、降雪明顯增強最為顯著。比如2021年7月河南特大暴雨、2021年陜西遭遇60年來最強降水等，都對高速公路的運營質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，極大地提高了公路后期養(yǎng)護(hù)成本。因此，在進(jìn)行公路設(shè)計時應(yīng)適當(dāng)提高路基、路面結(jié)構(gòu)特別是邊坡的防排水設(shè)計指標(biāo)，以應(yīng)對極端惡劣天氣發(fā)生時對公路質(zhì)量的不良影響和節(jié)約后期的養(yǎng)護(hù)開支。

4.2 施工單位

施工單位是公路建設(shè)中的實施主體。在施工過程中保證公路質(zhì)量，可以從以下幾個方面入手：一是要增強施工隊伍人才建設(shè)。培養(yǎng)和引進(jìn)專業(yè)人才，加強施工隊伍的專業(yè)化，保證良好施工質(zhì)量。二是保證良好的施工工藝。格外注意路基壓實和路面攤鋪，瀝青混合料溫度控制合理、攤鋪均勻、無離析現(xiàn)象，保證路基路面的壓實度達(dá)標(biāo)。三是注重公路排水設(shè)施建設(shè)。根據(jù)設(shè)計文件，建設(shè)良好地表和地下排水設(shè)施，保證排水設(shè)施的功能性完好。四是把控好施工進(jìn)度與施工質(zhì)量的協(xié)調(diào)性。施工前要對氣候等因素進(jìn)行嚴(yán)格地調(diào)研，以指導(dǎo)公路路基壓實和路面瀝青的鋪設(shè);對路基過渡段等位置嚴(yán)格控制路基壓實和沉降指標(biāo)，避免發(fā)生錐坡脫空、邊坡水毀和不均勻沉降等問題發(fā)生。

4.3 養(yǎng)護(hù)單位

養(yǎng)護(hù)工作是保證道路在運營期間具有良好工作性能的保障。養(yǎng)護(hù)單位要不斷開展日常性養(yǎng)護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)并解決道路早期病害問題，杜絕早期小病害演變?yōu)楹笃诖蟛『Α２捎煤侠砭S養(yǎng)技術(shù)，制定切實可行的維養(yǎng)方案，既要做到養(yǎng)護(hù)后運營質(zhì)量的可靠性，又要做到養(yǎng)護(hù)施工的經(jīng)濟(jì)性。其中，對于新建成的高速公路堅持預(yù)防為主、維修為輔、防修結(jié)合的養(yǎng)護(hù)方針，著重做好微表處、超薄罩面層等公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。針對公路在建設(shè)時期產(chǎn)生的遺留問題，積極配合施工單位做好消缺工作，避免隨時間推移小病害演變成大病害，保證公路質(zhì)量與行車安全。對于已通車運營多年的公路養(yǎng)護(hù)，應(yīng)以養(yǎng)護(hù)為主，優(yōu)先安排中修。針對易發(fā)生病害嚴(yán)重影響通行安全的邊坡、擋土墻等位置做好經(jīng)常性檢查并制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)方案。

4.4 依托“投建營一體化”平臺的公路水損害預(yù)防措施

憑借投資—設(shè)計—建設(shè)—運營養(yǎng)護(hù)組成的一體化高速公路建設(shè)平臺的高效管理和運營效率。在預(yù)防道路水損害方面，建議養(yǎng)護(hù)單位同時參與公路設(shè)計、施工和運營，這是因為養(yǎng)護(hù)技術(shù)人員在公路建成后，針對初期、中期以及后期病害都有豐富的治理經(jīng)驗，善于發(fā)現(xiàn)道路易存在的水損病害部位，以指導(dǎo)公路的設(shè)計與施工過程。首先，在公路工程設(shè)計方面。養(yǎng)護(hù)技術(shù)人員參與公路設(shè)計，以后期養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗指導(dǎo)前期公路設(shè)計使其具有前瞻性，針對不合理的邊溝排水、中央分隔帶排水和中央分隔帶下錐坡沖刷等問題提出合理建議，將公路運營期“養(yǎng)”的思想穿插到設(shè)計過程中。其次，在公路工程施工方面。養(yǎng)護(hù)專員進(jìn)入施工現(xiàn)場，能夠主動發(fā)現(xiàn)和協(xié)助解決公路工程在施工期間存在的不良路基路面排水設(shè)施施工材料與施工工藝，以及邊坡等重點部位的施工要點，對道路運營期間易出現(xiàn)水損害問題的關(guān)鍵點采取相應(yīng)的預(yù)防措施，對不合理的排水設(shè)施設(shè)計聯(lián)合施工單位經(jīng)建設(shè)單位參與溝通、協(xié)調(diào)，然后與設(shè)計單位作出相應(yīng)工程變更。從源頭遏制道路水損害的發(fā)生，提高公路建設(shè)質(zhì)量，節(jié)省后期養(yǎng)護(hù)開支，延長企業(yè)利益鏈條，提高公司總體效益。

5 結(jié)語

綜上所述，高速公路面臨的水損害問題有著早發(fā)性、普遍性和極具危害性的特點。預(yù)防公路瀝青路面水損害，不僅要從技術(shù)角度出發(fā)，更是要從管理角度出發(fā)。依托“投建營一體化”平臺，將建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位和養(yǎng)護(hù)單位統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，各單位共同參與公路工程全生命周期建設(shè)，盡可能從根本上預(yù)防公路水損害的發(fā)生，提高公路建設(shè)質(zhì)量和運營養(yǎng)護(hù)管理效率，保障公路的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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