公路养护机械呈现“四化”发展趋势

1 机械化

公路养护机械化，是指公路养护作业系统中主要和辅助的生 产劳动过程，全部或部分由机械性能参数相互协调的机械系统完 成，在规范的组织管理体系保证下，这些机械系统在指定的作业 条件下以最佳的经济技术指标，保证养护作业的质量和效益。

20世纪60年代初，我国公路建设处在以砂石路面为主的时 代，可供公路养护用的机械很少，公路养护大多以人工为主。改革 开放以后，我国开始引进、吸收国外先进的公路养护技术和养护机械。进入90年代后，特别是高 速公路的发展，为引进先进的养护机械制造了机遇。我国现有300 多家生产筑路机械的企业，其中有的生产公路建设用的施工机 械，有的生产各种小型公路养护机械和少量大型的公路养护机 械。总体上看，目前国产养护机械品种少、规格不全、技术水平 低，目前所用的养护机械以拖拉机或农用汽车为主，可靠性差、 效率低、寿命短，严重影响着公路养护机械化的发展。近几年来 虽然开发了一些新设备，但可靠性、实用性较差，技术水平低，难 以满足养护的需要。

经济发达国家很早就开展了公路的施工建设，养护管理工作 同时也跟上了建设的步伐。由于日常养护工作做得好，这些国家 高速公路虽然已经建成使用了近半个世纪，但至今仍在使用。他 们在公路养护和管理方面有较完善的质量保证体系，普遍建立了 公路养护计算机管理系统，并配备了先进的养护机械。在不断发 展养护机械的同时，注重养护施工工艺与养护材料的研究与开发工作。近几年来，发达国家更加 重视养护管理系统的建设，利用开发出的公路路况诊断检测、评 估设备等多种养护辅助系统，实现对公路状况的自动监测与数据 的采集，建立公路信息管理数据库，对公路路况实施动态管理，达 到以预防为主的养护目的。

而我国公路养护情况不容乐观，以天津、陕西、山东为例加 以陈述。在天津市，外环线作为该市的主干路，不仅要肩负天津 市的主要交通运输任务，还要时刻展现天津市的对外形象。长期 以来养护以人为主，养护机械化程度不高，存在各种各样的问题， 在应付一些突发事件上也不够灵活。养护运行机制中的公路养护 站，虽然仍在担负公路的日常养护，但在所辖路段一遇大、中修， 一般都是由社会上的民工队来完成。此种情形形成两个不利影响: 一方面造成内部人员严重超编而待岗，大量养路资金严重外流，无 资金添置设备、培训机手，另一方面大批的机械设备和操作人员 被民工队用养路资金得到充实和壮大，或者将用有限的养路工程款购置的机械交由技术并不熟练 的民工操作而得不到应有的利用和管理。其结果是一支支民工队 逐渐发展壮大起来了，而公路站无任何发展，也不利于提高养护 的机械化水平。在这种情况下，天津市公路部门组建了公路养护机 械化团队，抢占公路养护市场。并通过完善机械装备和提高队伍素 质，加大对机械化养护专业队的扶植力度，使之逐步走向市场，成 为“自主经营、自负盈亏、自我约束、自我发展”并具有较强竞 争能力的养护团体。

2004年6月18日，陕西省公路系统机械设备和养护部门负责 人召开会议，现场参观公路机械化养护施工，研讨加快全省公路 机械化养护进程。随着公路建设的飞速发展，公路养护任务也越 来越重。截至2003年底，陕西全省公路通达里程已达50000多公 里，而占其中大部分的二级以下公路仍然采取人工养护的方式， 不仅速度慢，质量低，也不能满足繁重的公路通行要求。虽然陕 西的公路筑养机械化从上世纪90年以来取得了一定的发展，但是 对比公路基础建设投入，养护机械化投入严重不足，养护机械数 量少、配置低、发展规划滞后、资金短缺等都严重制约着公路养护 机械化的进一步发展。在现场，与会代表们兴致勃勃地观摩了安康 公路管理局宁陕公路管理段机械化养护作业项目冷拌料修补坑 槽、喷油撒砂、处治网裂、修补水泥路面和油路面坑槽、清除路 边杂草、油路局部大修等。一些参会单位介绍了各自发展机械化养护的措施、经验和发展机械化养护中遇到的困难和问题。省公 路局提出必须理清公路养护机械化的思路，树立建设是发展，养 护也是发展，而且是可持续发展的思想，大力加强从业人员素质 教育和资金投入，全力提高公路养护的质量和效率。同时，明确 了养护机械化建设的目标，认真思考干线公路何时实现机械化， 地方公路如何实现机械化问题，把养护机械化建设摆到重要的议 事日程上来。

公路养护机械应依据系统、可行、对比优选、群体决策、管 理制度配套和信息充分等原则，按日常养护机械、面层养护机 械、材料储供和装载运输机械几个类型配备，把重点放在实现公 路大中修、路面病害处治和压实的机械化上，提高路面维修养护 的质量和效益，使材料运输、混合料搅拌、路基路面压实、路面 挖补和摊铺等主要工序首先实现机械化。同时，逐步提高路面清 扫、路肩清理、公路绿化和抢险救护的机械化水平。切忌贪大求 洋，避免盲目购置。在以上的分析和研究基础上，在局领导的大 力支持下我们先后购进了路面大型清扫车，洒水车，修补坑槽的 养护王，针对路面裂缝比较多的情况购置的油缝机等多路现代化 的养护设备。

山东省东营市河口区公路局通过近几年对养护运行机制的改 革，基本实现了公路养护机械化，尤其是日常养护小型设备的 投入，例如丰田清扫车、背扶式和座式剪草机、绿篱机和巡路车 等，减少了职工的劳动强度，达到了安全、快捷、经济的目的。石狮市也尝到了甜头。据了解，石 狮公路分局在推进养护机械化进程中，在不到十年时间里先后投 入300万元资金。石狮市公路养护实现机械化后，锻炼了公路养 护工使用机械的能力，减少了养护工上路作业人数，增加了安全 系数，增强了公路养护职工的竞争力，同时也为公路体制改革以 后的公路养护向社会化竞争做准备。

2 环保化

公路养护机械的环保化方面，除了要开发节能、高效、低 噪声、低污染的产品外，还有很重要的一点，就是要开发沥青路 面的再生利用设备，这是当前公路养护设备开发的当务之急。

2.1 乳化沥青稀浆封层设备

我国高速公路中90%以上的路面为沥青路面。而90年代以后 陆续建成的高速公路已进入大、中修期，按照沥青路面的设计寿 命为15-20年计算。沥青路面由于长期暴露在自然环境下，受到日 晒、风吹、雨淋和冻融的作用，同时还要承受车辆的重复载荷作 用。路面经过一段时期的使用后，会出现疲劳，路面会呈现开裂、松 散、老化和磨损等现象。如不及时进行维修处理，破损路面受地 表水的侵蚀，将使基层软弹，路面的整体强度下降，导致路面破 坏。如果沥青路面在没有破坏前就采取必要的预防性养护措施— —乳化沥青稀浆封层将会使旧路面焕然一新，并使维修后的路面 具有防水、抗滑、耐磨等特点，是一种优良的保护层，起到了延长路面使用寿命的作用。

而稀浆封层在我国是一项新技术，正处于推广应用阶段。目 前在河南省、辽宁省推广的较好，其他省份正在试点推广。研究结 果表明:用稀浆封层作有计划预防性养护路面的费用，比不保养使 用20年再重建的费用要低63%，比每10年加铺一次的费用要低 55%，而且路面性能要好的多。

同时，在新铺筑的粗粒式沥青混凝土路面上，为了增加路面 的防水和磨耗性能，可在该路面上加铺一层乳化沥青稀浆封层保 护层。其厚度为5mm，仅为热沥青砂厚度的一半，可以节省资金， 并具有施工简便和工效高的特点。用于高速公路下封层，能有 效提高路面的防水性能;在平整压实后的砂石路面上铺筑乳化沥青 稀浆封层，可使砂石路面外观具有沥青路面的特征，提高砂石路 面的抗磨耗性能，防止扬尘、改善行车条件。

稀浆封层所使用的设备主要有沥青乳化设备和乳化沥青稀浆 封层机。沥青乳化设备是经过机械的作用，将沥青剪切成微小的 颗粒悬浮在乳化剂水溶液中，形成水包油状的乳状液。主要由5部 分组成:沥青配制系统、乳化剂水溶液掺配系统、沥青乳化机、计 量控制装置和电气系统、沥青乳液储存系统。乳化沥青稀浆封层 机是将适宜级配的骨料、填料、乳化沥青和水等几种原材料，按一 定比例掺配、拌和，制成均匀的稀浆混合料，并按要求厚度摊铺 在路面上的机械。其工作过程是在封层机行走中，连续的进行配料、拌和、摊铺。主要由以下系统组成:汽车底盘、作业动力系 统、矿料给料系统、沥青供料系统、供水系统、填料供料系统、添 加剂系统、拌和系统、摊铺系统。

2.2 沥青路面再生设备

今后每年将有12%的沥青路面需要翻修，旧沥青废弃量将达 到每年220万吨之巨，沥青路面再生应该引起足够的重视。否则 我们将重蹈英国的覆辙，追悔莫及。值得庆幸的是，国内现在有 一批高瞻远瞩的专家，以其强烈的责任感对沥青路面再生进行了 大量的技术探索和尝试。

国外对沥青路面再生利用研究，最早是1915年从美国开始的。 而沥青路面再生技术真正受重视并在全世界范围内得到广泛研究 和应用却是在1973年石油危机爆发以后。八十年代末，美国再生 沥青混合料的用量几乎为全部沥青混合料的一半，并且在再生剂 开发、再生混合料的设计、施工工艺和再生设备等方面的研究也 日趋深入。沥青路面的再生利用在美国已是常规实践，目前其重 复利用率已高达80%。西欧国家也十分重视这项技术，联邦德国 是最早将再生料应用于高速公路的国家之一，1978年，德国将全 部回收的沥青路面材料都加以利用。芬兰几乎所有的城镇都组织 旧路面材料的收集和储存工作。法国现在也在高速公路和一些重 交通道路的路面修复工程中推广应用这项技术。

我国开始研究沥青混合料再生技术是在20世纪70年代，但由 于课题的不配套，尤其没有可供实际施工使用的沥青再生设备。 沥青路面再生技术的研究与推广几乎被搁置。进入21世纪，北京、 天津、上海、广东、山东、江苏、河北等省市都相继引进了大型的 沥青路面再生设备。2001年，华北高速公路公司率先对京津塘高 速公路和北京市城市道路实施沥青再生养护作业，2002年浦东建 设在上海地区进行了试用;2003年在沪宁高速公路上海段大中修 工程采用了沥青路面现场热再生技术，所维修路段旧料的利用率 达到100%;2003年~2004年4月，广东冠粤路桥有限公司引进美国 ASTEC的再生设备应用于广佛高速公路14公里路段的大修工程， 取得了非常好的效果。

目前再生搅拌设备分为三种:间歇式再生设备、单滚筒式再生 设备以及双滚筒式再生设备。对于沥青再生搅拌设备，衡量其优 劣的最重要标准，除了对骨料、矿粉和沥青的计量严格要求以保证 级配和油石比的准确性之外，还要特别解决旧沥青混合料预加热 重融方法以及旧沥青混合料计量方法的问题。双滚筒式再生搅拌 设备使沥青的再生最为充分，即使是国内很多专家为之担心的连 续式搅拌设备缺乏“二次筛分”装置，也在广东省交通集团立项的 沥青路面厂拌热再生技术课题中得到圆满的解决。连续式沥青搅 拌设备对成品料的级配的控制、对成品料的油石比的控制都达到 了非常满意的程度，这在广佛高速公路大修工程的成功实践中得 到了证实。

在国际上，路面翻新技术除原有的就地热再生和冷铣削重铺 再生技术外，还有在上世纪80年代末随着乳化沥青技术的发展而产生的冷再生技术。冷再生技术 又分为就地冷再生和工厂冷再生，其共同的特点是节能、环保， 深受各国公路行业的关注并具广阔发展前景。各种再生技术都配 备了高效率、大型的现代化设备，其自动化和智能化在工程机械来 说是一流的，代表产品是德国WIRTGEN的大功率现代化冷铣 刨机(铣刨宽度3.5~4.0m、切深:250~300mm、功率:1000HP以上) 和美国ASTEC的就地再生设备(配有计算机控制的再生料破碎、 筛粉、计量、粘油的比例添加、搅拌、摊铺等配套装置)。

我国沥青路面再生技术以及再生机械的研究与应用仍然相当 滞后。2004年4月12日至15日，全国筑养路机械管理经验交流会 在成都举办。会上再生沥青设备和改性沥青设备等成了大家集中 关注的热门话题。广东冠粤路桥公司介绍了再生沥青设备在广佛 高速公路大修工程中的应用。广佛高速公路大修工程项目采用了 “铣刨—厂拌热再生—重铺”技术，仅15公里的高速公路，就需 要铣刨10多万吨沥青混凝土，所以必须投入高效的沥青混凝土搅 拌设备。日本的格林安环保养路设备有限公司也介绍了利用热空 气循环再生沥青养路设备。

研制大功率高性能的乳化沥青胶体磨和各种形式的达到国际 先进水平的改性乳化沥青生产设备，以满足公路养护对各种乳化 沥青的需要。加快国内全天候坑槽冷补材料和裂缝材料的研制和 推广速度，提高我国养护材料的技术水平。

3 多功能化

我国农村公路情况特殊，其显著特点是资金来源少，道路情 况复杂，操作者专业水平不高。农村公路的这些特点决定了农村 公路养护机械不可能是大型机械，须具有“小型化、价格便宜、 多功能、操作简单”的特点，集铣刨、切割、摊铺、碾压、挖填、 装卸等功能于一身，并能基本满足农村公路的大、中、小修要求。 各地的交通部门也都在选择符合这些标准的机型，并将在各地推 广开来，以满足农村公路养护任务的需要。这种趋势的出现，为 机械制造企业的新产品开发提出了新的思路，也为其发展壮大提 供了广阔的新市场。

山西机器制作公司开发出沥青路面多功能综合养护车。这种 型号为ZYL118的路面养护车的出现成功地填补了国内该设备的 空白。将加热修补、携料保温、快速压实、乳化沥青罩面等先进技 术集于一车，满足了高等级公路尤其是高速公路养护工程“快速 进入、快速作业、快速撤离”的现代化工作要求。自该成果问世 以来，设计、研制和推广单位在样机的基础上不断完善，使其技 术和应用性能不断提高。养护车与进口同类产品相比较，在产品 功能类似的情况下，制造成本和销售价格仅是后者的1/5左右。

南阳辽原筑路机械厂开发出ZXY-A型多功能养护机，汲取国 内外同类设备的优点，切合养护道班的实际需求，集中了公路养 护的最基本功能，实现了一机多用，机动灵活的特点。该机型主要有移动车体、二斗级配、烘干 筒、沥青罐、发电机组、水除尘系统、输料系统、气路系统、电 子称量部分组成，具备集料、搅拌、沥青加温、发电、切割破碎、 夯实、沥青洒布、多种公路养护一体化，该机还可进行水泥混凝 土的搅拌，完成水泥路面的养护工作。该机使用于国道、省道和 地方道路养护以及高速公路小面积坑槽的修补，小型路面养护机 具备了携石料、沥青、水、水泥于一体，可实现公路养护中现场 开槽、烘干、搅拌，依坑槽面积所需原料进行电子计量生产，减 少物料的浪费，省时省力。

目前在我国急需开发多功能养护底盘车，该底盘车在前、后、 上各部位配有机械、液压、电力等动力输出接口，配有快速更换 工作装置的悬挂机构，并具有0.1km/h到80km/h的行驶能力，有 了这样的底盘就给养护工作者和中小工厂提供了开发养护装置的 极大方便，对实现我国公路机械化养护非常有利。

4 自动化

目前公路发达国家非常重视路面机械自动化和智能化，主要 表现在普遍采用激光、超声波等非接触传感技术和计算机技术， 使操作更加简单、省力、舒适。不仅大型机械实现自动控制，小型 机械也实现自动化，增加随机质量自动检测控制系统，既能保证 工程的质量，又能提高施工效率。公路发达国家在公路管理方面建 立有计算机公路养护管理系统，开发研制了路况自动采集评价设备及实用先进的养护机械，公路 经常性养护及路面修复实现了机械化作业。近几年来，随着改性 乳化沥青稀浆封层机技术的不断推广和发展，公路发达国家稀浆 封层机正朝大型、机电液一体、连续化、智能化的方向发展。

我国近年来公路养护自动化、智能化和信息化发展很快，涌 现出诸多新的应用成果，有关方面的合作也在加强。沈阳自动化 所与鞍山森远高等级公路养护机械制造有限公司经过多次互访、 交流，于2004年7月在沈阳正式签订共建“路面机械工程装备智 能化技术研发中心”的协议。鞍山森远高等级公路养护机械制造 有限公司是国内著名的集公路养护机械、除雪机械的开发、生产、 销售于一体的公路养护工程机械制造民营企业，主要生产沥青路 面热再生修补机、多功能路面检测车、环保型沥青路面热修补车、 除雪撒布车、路面状况智能检测等产品。鞍山森远集团希望通过 与沈阳自动化所的合作，利用国际最新技术提高自动化、智能化 水平，进一步提升企业竞争力。

由江苏省宁沪高速公路股份有限公司、南京理工大学和南京 路达基础工程新技术研究所共同研制的N-1型路面状况智能检测 车为国内公路建设与养护提供了智能化的高技术检测设备，是一 项重要的创新性科技成果，属国内首创，其主要技术性能已达到 国际先进水平。这台国内首辆公路智能检测车是利用安装在检测 车辆上的高速、高精度图像采集与处理设备，在测量车以正常速度行驶的同时，进行路面图像采集与存储。在获得路面全部图像 后，利用他们自行研制的图像处理与分析软件，对获得的全部图 像进行处理与分析，从中提取出路面破损、平整等方面的精确测 量数据。这套系统对裂缝在3mm至5mm的正确识别率达到90%以 上，甚至可以检测出1mm的裂缝，同时检测路面平整精度达到 0.1mm，车辙检测精度达到1mm，是国内第一个多功能路面质量自 动检测系统。目前世界上极少数发达国家拥有这样的技术。和它 们相比，我们的技术已经达到他们的水平，并且我们在车辙与平 整度检测方法等技术上都有自己的创新之处，在世界范围内拥有 知识产权。该成果是依托南京理工大学长期以来在图像处理、模 式识别、导航定位、精确测量等方面技术的明显优势的基础上研 制成功的。

2004年8月，湖北省为了解决该县县河、辛店等部分养护中 心挖补量大，地点分散，整个挖补过程长，工作量难以精确计算 的问题，云梦县公路段实施精细管理，创新工作举措，用数码照相机把挖补过程拍下，用电脑在每张照片上注明路段、地点、时 间、面积，制成光盘上报。并根据光盘和现场复核情况确定工作 数量和质量，以精确的计算代替过去粗糙烦琐的验收操作，使验 收变得更科学、简单，便于事后质量监控。

我国目前应促进建立以计算机为基础的公路养护管理系统， 建立包括各种公路信息在内的数据库，以便对路面现状和使用性 能作出正确的评价，预测今后公路的退化程度，从而制定正确的 养护对策和计划，这是世界各国一致的做法，我国公路也必须走 这一条路。为此必须配备自动化性能很高的公路状况诊断检测设 备，用这些设备迅速完成数据的采集工作，今后主要是开发一机 多能检测设备。

参考文献:

[1]william J.Mitchell,Malcolm McCullough,Digital Design Media,Heinle&Heinle,A Division of International Thomson Pubishing Inc.2002.

[2]沈恂达.21世纪道路交通系统的技术展望.国外公路，第17 卷，第1期

工程建设机械2004.NO.12
路桥养护