《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第二部分桥梁《海绵型道路铺装耐久性设计与施工关键技术》​

本期项目简介

完成单位: 江苏中路工程技术研究院有限公司

主要完成人: 张志祥、 杜骋、 潘友强、 张辉、 陈李峰、 张皓东、 佟蕾、 周橙琪、 张健、 陈支东、 李娣、 付新新、 吕浩、 朱瑶之、 许波

项目简介

　　(一)项目背景

　　随着我国城镇化的推进,我国水安全、水资源、水生态、水环境问题日益严峻。国家倡导的“海绵城市冶建设,为城市雨水资源管理指明了方向。国办发布的《关于推进海绵城市建设的指导意见》进一步明确了建设途径和目标,其中就包括建设海绵型道路。道路是国土的动脉,占据建成区面积的10%~25%,是连接城市内部、城市与农村、城市之间的走廊,属于城市内涝与径流污染的主要载体,对居民出行影响最大。

　　目前,国内海绵型道路建设尚处于初步探索阶段,针对海绵城市提出的目标缺乏相应的规划设计指标、结构设计方法、效果评价方法,关键材料主要依赖国外进口,以热拌改性沥青为主,需要大型拌合和施工设备,不适用于工程量小、空间受限的特殊路段以及剪应力大、车辙敏感的交叉口和长大纵坡,应用场景难以做到全覆盖,并且规划、设计、实施和评价技术相互脱节,尚未形成成套技术体系。

　　不同于常规密级配铺装,海绵型道路铺装大空隙材料本身为点-点接触的不稳定结构,胶结料要面对水、空气的综合作用,尤其是在高温、多雨和重载耦合作用下,动水压力很大,铺装耐久性始终得不到保证。

　　(二)技术概况

　　本项目以重大关键技术开发与集成应用为主,针对海绵型道路在规划、设计、实施和评价过程中的难点,通过分析海绵型道路建设需求及铺装大空隙特征破坏机理,提出了3级规划与设计指标体系,建立了48项规划设计指标及控制范围,开发了23种适用于不同场合的海绵型道路结构,提出了渗透功能和耐久性能平衡的混合料设计方法,研发了10项具有自主知识产权的沥青基、树脂基、水泥基海绵型道路关键材料,并基于环境、安全、耐久效益建立了9项海绵型道路评价指标。

　　(三)适用范围

　　(1)针对重载、高温恶劣环境,研发了低树脂掺量的路用环氧沥青胶结料。

　　(2)针对交叉口、长大纵坡段等特殊路段,首次研发了低飞散、高抗车辙性能的RPF高韧树脂。

　　(3)针对小客车停车场、慢行系统等工程量小、空间受限区域,研发了耐候性树脂材料。

　　(4)针对服务区、场站等尾气污染集中区域,创造性研发了彩色降尾气树脂铺装技术。

　　(四)获奖情况

　　项目授权发明专利13项,江苏省科学技术进步二等奖1项,发表论文16篇,专题报告5项,省高新技术产品2项,标准1项,省级平台1项。

项目创新点

　　(1)明确了海绵型道路的内涵,并首次建立了以海绵需求度为基准、多因素影响、多目标协调、多层次分解的SRPAI海绵型道路规划设计流程及方法,提出了规划设计指标及控制范围。

　　(2)建立了以海绵需求度为基准,剪切、变形、黏结性能多维度验证的海绵型道路结构设计方法,提出了透水功能和交通承载平衡的透排水层厚度设计模型。

　　(3)揭示了海绵型道路混合料黏结特征与衰变规律,研发了多项具有自主知识产权的海绵型道路高性能专用材料,如路用环氧沥青、烯酯共聚复合改性高黏沥青添加剂、耐候性树脂等,提出了渗透功能和耐久性能平衡的混合料设计方法与施工技术。

　　(4)建立了考虑环境效益、安全效益、耐久性能,以SEDI综合评定指数为核心的海绵型道路评价方法,提出了基于安全视距的海绵型道路行车安全的评价模型,建立了海绵型道路考核体系。

同类项目比较

同类项目比较。

应用案例

　　通过单粒径碎石级配与树脂混合形成的透排水铺装连通孔隙率进一步提升至30%以上,透水系数112mm/min,渗水系数1962mL/15s,达到常规沥青和水泥基透水路面渗透水性能的2~3倍(见图1)。

　　研制了路用环氧沥青树脂全自动模块化添加装置,开发了高黏改性剂自动投放工艺,融合物联网建立了铺装摊铺碾压智能监控技术。研究成果在镇江市312国道、镇澄路中段、宁宿徐高速、溧马高速、宁靖盐高速、江广高速、连云港玉带路等20余项工程得到应用,通车4年,使用效果良好(见图2和图3)。

　　开发了海绵型道路雨水监测平台,实现了水量和水质数据预警功能(见图4)。依托镇江312国道长山中路交汇路段构建海绵型道路示范工程体系,从实施结果来看,年径流总量控制率提升至79.4%,径流峰值削减82.0%,径流峰值延迟0.5h,径流污染浓度降低47.4%,超标降雨下内涝风险改善率40.3%,雨水资源化利用率提升至40.1%,海绵效益大幅提升。

社会效益与经济效益

　　(一)近两年经济效益

　　(二)社会效益

　　项目首次从指标、设计、实施和评估等层面构建了海绵型道路系统技术,建立了48项规划设计指标,开发了23种海绵型道路结构,研发了10项具有自主知识产权的沥青基、树脂基、水泥基海绵型道路专用材料,并基于环境、安全、耐久效益建立了9项海绵型道路评价指标,在世界上首次形成了海绵型道路综合技术体系。所研发的海绵成套技术可带动相关检测评估设备、低碳、低能耗的节能环保型材料性能测试仪器、生产设备和施工设备,以及路桥复合材料的生产销售;并可带动上下游化工、机械制造、材料,以及检测咨询、节能环保等行业事业快速发展,具有明显的社会经济效益。