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水泥路的当下与未来

2015-10-27 13:27310880何小涛 沈忠仁《中国公路》
   近年来,水泥混凝土作为公路路面一种重要的结构形式,在四川取得了快速发展,同时两极分化问题也进一步凸显。基于《2008-2012年度四川公路统计报表》,笔者分析了刚性路面和柔性路面两种结构在不同等级公路中的发展趋势和形成原因,结合国际现状阐述了四川隐忧——这同样对其他拥有大量水泥路面的省份具有重要的参考价值。

发展呈两极分化态势
发展速度快

  最近5年来,水泥混凝土路面在四川省取得了很大的发展,主要表现在三个方面:一是绝对里程大幅增加,从2008年底的4.6万公里增加到2012年底的10.8万公里,净增6.2万公里;二是水泥混凝土路面净增长率在高等级路面中领跑,达57.49%,超过同期高等级路面3.2个百分点,超过沥青混凝土路面15.4个百分点;三是水泥混凝土路面占高级铺装路面的比重逐年上升,从73.05%上升到79.08%,净增6.03个百分点,在与沥青混凝土路面的增速比较中占据明显上风。
两极分化问题较为突出

  在取得巨大成就的同时,水泥混凝土路面在四川呈现出非常明显的两极分化发展态势。在以国、省干线为代表的高等级公路中,水泥混凝土路面比重逐年下降,其中国道从2008年的29.07%下降到2012年的13.57%,省道则从41.41%下降到18.34%。在以通村公路为代表的低等级公路中稳步增长,从96.32%上升到98.05%,在乡道中则呈上下震荡趋势,即便是同为农村公路的县道,水泥混凝土路面占比也呈明显的下降趋势,从72.07%降到62.80%。

  可见,水泥混凝土路面在四川快速发展的同时,呈现出逐渐向低等级公路聚集的趋势,刚性路面正逐渐失去在高等级公路中的份额。

引发变化的原因

  沥青混凝土路面在行车舒适性、建设周期、维护方便性方面的优势迎合了社会对高等级公路的需求,规避了行业风险,减轻了建设和维护压力,客观上促成了沥青混凝土路面在高等级公路中的领跑格局。
沥青混凝土路面领跑高速

  社会期望提高。随着社会经济的发展,人们对出行质量的期望提高,除了时效、便捷外,舒适性也被内定为行业服务的重要内容,这在兼具时效和便捷的高等级公路中体现尤其明显。目前,沥青混凝土路面机械化作业程度较高,面层的均匀性和质量的稳定性易于控制。相对而言,水泥混凝土路面施工基本处于手工作坊阶段,以I R I值为代表的行车舒适度指标很难达到社会预期,此消彼长难以避免。

  建设周期紧逼。经济的高速发展对道路交通的依赖日益加深,在以量的扩充满足社会需求的大背景下,社会对公路建设工期、修复时间的要求日趋苛刻。在强大的工期压力面前,将建设周期短、修复相对容易的选项作为优选方案是明智的。沥青混凝土路面无需养生的优势让水泥混凝土路面难以望其项背。加上质量问题日益成为社会关注焦点,工程实践中施工工艺领先的沥青混凝土更容易赢得业界认可,顺水推舟在所难免。

  后期维护方便。沥青混凝土破坏有一个屈服的过程,在早期病害后有积水、裂纹等前期征兆。相对于沥青混凝土的显性破坏而言,水泥混凝土的破坏则呈现出隐性特点,四川雨季长、湿气大、重载多,缺乏先进技术引导,板间渗水、板底脱空等破坏前的前期征兆不易被发现,路面疲劳破坏呈现出明显的脆性特征,一块板出问题,往往是大面积断板的前期前兆。维护方面,沥青混凝土路面因为面层相对较薄,有罩面技术、刨铣工艺和再生技术支撑,废料较少。而水泥混凝土因为再利用率低,废弃物占地和环保压力很大。即便破碎后原地做基层,标高衔接、振动影响和工期问题也无法回避。

  与沥青混凝土路面形成鲜明对比的是,在农民工取代技术工人成为建设主力,以及技术引导不够的前提下,水泥混凝土路面鲜有成功案例,这也导致其在高等级公路中的失势。
水泥混凝土路面主导农村公路

  社会诉求不同。前文分析似乎让水泥混凝土路面陷入万劫不复,可事实却是水泥混凝土路面在村道中高速发展。分析这个问题,就要回到社会诉求层面。社会诉求有三个特征:一是对不同对象的标准不一样,高等级公路要求相对更严,已发展到时效、便捷和舒适性诉求;低等级公路相对宽松,重点是解决“晴通雨阻”问题。二是对不同发展阶段的尺度不一样。对起步早、起点高的高等级公路,已开始关注舒适、环保问题;对低等级公路,更多的诉求是解决通畅问题,标准还在其次。三是身处局内和局外不一样。对通村公路等需要筹资的项目,置身事内的公众更多地关注量入为出;对国省干线等无需自己集资的项目,公众则更多地关注建设对自身的影响,关注建设标准和质量。

  项目小、量分散。低等级公路的这一特点决定了单个项目投资不会很大,除了难以吸引高水平的建设队伍外,也很难承担大型设备进出场费用(客观上大型摊铺机械也无法适应狭窄路面),这就决定了低等级公路更多地需要就地取材、尽量避免远运、争取民众参与建设以降低造价。小型作业队伍众多、大量位于偏远地区的低等级公路运输条件有限,正好可以发挥水泥混凝土路面适应小队伍、简易设备作业的特点,发挥四川地材丰富的优势。

  缺陷替代效应。与低等级对应的是低速交通,汽车在低速行驶时,路面缺陷对行车的影响并不明显,在路基较窄、线形较差的公路上行驶时,司乘人员关注更多的是安全,这种缺陷替代效应让IRI值在农村公路中降为次要矛盾。同时,因为起步晚、起点低,公众参与程度高,从量入为出的角度思考,人们对低等级公路建设工期、质量缺陷的容忍度相对较大。

  应用时间不长。从农村公路概念的提出到大规模建设,至今不过10年,低交通量加上轻型交通使水泥混凝土路面早期缺陷反馈相对滞后——目前,水泥混凝土路面病害问题在低等级公路上反映并不明显。

  水泥混凝土路面契合了四川省低等级公路投资少、地材丰富等特点,低速交通对于路面质量要求不高和缺陷的替代效应让公众的关注焦点发生转移,加上建设时间不长,弊端反映不明显,这些因素促成了水泥混凝土路面在低等级公路中的快速发展。

发展不平衡导致隐忧重重

  资料显示,美国水泥混凝土路面占高级路面的比例为48.5%,在使用年限超过20年的公路中,多数为水泥混凝土路面。就水泥混凝土路面占高级路面比重而言,德国大于39%,法国高速公路30%为水泥混凝土路面,美国水泥混凝土路面占新建干线公路的55%,比利时则规定新建公路全部采用水泥混凝土路面。可见,目前国外的高等级公路中水泥混凝土路面仍占据着很大的市场份额,水泥混凝土路面是一种有生命力、有应用前景的路面结构形式。

  与国际状况形成鲜明对比的是,四川水泥混凝土路面在高等级公路中逐渐缺位。这造成了路面结构形式的日趋单一,继而形成三个问题:一是对沥青混凝土路面筑路材料的需求日益旺盛,造成资源短缺,倒逼建设投资;二是水泥混凝土路面逐渐被社会和行业遗忘,很难吸引优秀人才加入,继而造成技术人才断档;三是四川近5年来公路建设任务非常集中,缺乏路面结构种类的多样性,这必然导致在不远的将来路面的集中大中修甚至是改造,单一路面结构形式造成的问题将集中凸显。

  笔者无意挑起刚性路面和柔性路面的优劣之争,只想阐明两种路面都有可取之处,可谓各有千秋。在恰当的时候选择恰当的路面结构形式,适当照顾发展的多样性,让两种结构形式相互竞争、协调发展,可能更有利于社会、有利于行业。

未来的出路

  从全寿命周期成本来看,水泥混凝土路面的投资是较为经济的。从运行成本来讲,沥青混凝土路面“弯沉盆”现象(deflection basin)的存在让公路使用者付出了额外的油耗代价(高速公路运行速度为60k m/h时,刚性路面油耗比柔性路面节省8%;120k m/h时,节省15%)。与沥青混凝土比较,水泥混凝土路面在重载交通中也具备一定优势。

  水泥混凝土路面在四川高等级公路中逐渐失去了市场份额,其主要原因在于以下两点:一是生产工艺、技术转化落后于发展要求,导致建设质量不稳定,客观上促成了高等级公路中沥青混凝土路面一家独大的局面;二是现浇水泥混凝土路面养生周期长,在工期紧逼的前提下强行上马必然牺牲建设质量,为沥青混凝土的大面积铺开创造了条件。

  要实现两种路面结构形式的协调发展,水泥混凝土路面首先要正视目前的作业方式在技术和工艺上已经全面落后于沥青混凝土路面,说得更彻底一些是不在一个发展层级,必须痛定思痛、卧薪尝胆,从头再来。
同时存在的两种“痛”

  在国外,水泥混凝土路面能在高等级公路中占据一定比例,说明解决好质量和工期问题之后,水泥混凝土路面是可以在高等级公路中登堂入室的。目前,四川手工作坊式的作业模式实际上不能达到水泥混凝土路面的内在品质要求,社会和业界对水泥混凝土的偏见已经形成并趋于固化。尽管有部分公路曾经引进了滑模摊铺技术等生产工艺,但因缺乏成套设备、完整工艺、全面检测和技术工人的支撑,成套技术被肢解或未按要求落到实处,最后以失败告终。这是四川水泥混凝土路面的第一“痛”:鲜有成功案例。

  四川水泥混凝土路面第二“痛”是建设工期过于紧迫,养生周期过长。这是第一“痛”的延续,在鲜有成功案例的背景下,社会对水泥混凝土路面已失去了等待的耐心。
必须关注的五个要点

  笔者研究了国内外水泥混凝土路面施工成功案例,发现有5个要点值得注意:一是先进技术需要开放的理念和专门人才作为支撑。良好的愿望仅仅是成功的开端,先进的设备、规范的作业、精心操作等都需要专门人才保障;二是先进技术最好成套引进、整体消化,在全面吸收、内化前不能人为肢解;三是先进工艺对事关质量保障的工艺细节要求更高,必须强调精细化管理、注重每一个工艺细节;四是必须强调合理投入和合理工期;五是行业要发挥人才优势,主动承担技术引导、推广和总结工作。

  先进工艺是成套设备、完整技术、人才支撑和时间保障等综合作用的结果,必须从基础做起,哪一个环节都不能马虎。无论是滑模技术、装配式混凝土路面、连续配筋板还是裸石混凝土,先进技术的落地需要扎实的工作。

  总之,四川要实现路面结构形式的协调发展,必须正视水泥混凝土路面缺乏新技术引进导致低水平重复建设的问题;需要着手引进滑模技术碾压工艺等已有成熟技术,加大消化力度;研究、储备一批实用技术,加快理论孵化,争取在建设工艺和施工方法上取得质的突破;通过稳扎稳打的典型带动,逐步改变社会对水泥混凝土路面形成的不良印象,用一流的产品取信公众,实现自我救赎。

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