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标注我国公路建设技术的每一次重大变革——访中国工程院院士、部公路科学研究院研究员沙庆林

2009-10-10

    沙庆林一生都致力于提高我国道路质量。

    作为我国公路领域最早的院士,部公路科学研究院79岁的沙庆林研究员,无疑是我国高速公路技术发展最有力的见证者——

    半刚性基层沥青路面结构、强基薄面稳土基的设计思路,为我国高速公路的跨越式发展奠定了基础。

    针对沥青混合料的矿料级配和原材料及沥青混凝土试件的两阶段检验方法,属世界首创,获得国家发明专利。

    重载交通长寿命沥青路面的研究,使我国的高速公路路面结构能使用40年不产生结构性破坏,又解决了高速公路沥青面层的早期破坏问题。

    他的经历标注了我国公路建设技术的每一次重大变革。日前,记者幸运地坐到了这位公路技术泰斗面前,听他讲他和公路的故事,这里面有变革、有争议,也有情结和执着。

……

至今,强基薄面依然适合国情

    “解放初期,咱们国家的公路都是土路,晴天行车时扬尘,雨天行车时就冒泥浆,根本走不了。为此,在上个世纪60年代,部公路院开发出渣油路面。渣油路面是用石灰和土拌匀并压实后作路面的基层,提高路面的强度,然后用炼石油剩下的渣油做简单表面处置,解决了通行和舒适问题,所以石灰土渣油路面在当时成为主要的路面结构。”沙庆林介绍说。

    进入上个世纪70年代,沙庆林在援助赞比亚公路建设的时候,调查研究了该国的半刚性基层沥青路面结构,发现这种公路基层强度高,能经得住重车碾压,进而减薄了沥青面层,能节省大量沥青,非常适合沥青资源匮乏的中国。

    1979年,连续11年援外公路工程结束后,沙庆林回国主持承担了国家科技攻关项目“高速公路路面修建技术的研究”。随后的两年里,沙庆林带领项目组共修建了4条试验路。根据室内外试验结果,他提出了适合于高等级公路和重交通公路路面的半刚性基层材料、底基层用原材料和各种混合料的技术指标及其标准值;提出了半刚性材料的材料组成设计方法。这些研究成果为半刚性基层路面奠定了坚实的技术基础,使大规模修建高速公路在当时的中国成为可能。

    1984年,沙庆林迎来了其人生具有标志性意义的一件大事:负责主持设计由国家批准的第一条高速公路——京津塘高速公路。“知道责任重大,为了保证质量,我先建了实验室,研发了试验设备,针对京津塘高速公路的具体情况,从土基开始到沥青面层以及路面结构的设计方法,都做了详细的试验研究,使每项设计都有试验数据支撑,这种做法在以前还没有过。”

    严谨的科学态度,使得京津塘高速公路大获成功,其研发的整套适用于工地和固定实验室应用的多功能仪器和相应的试验方法一直被沿用至今;提出的半刚性基层、三层沥青混凝土面层路面的设计方案,为随后的高速公路设计树立了标杆;“关于水泥稳定土的研究”,“路面材料测试仪”和“提高路面质量若干主要技术问题的研究”荣获交通部科技进步奖,并被纳入交通部行业标准《公路路面基层施工技术规范》、《公路路面基层材料试验规程》及其他相关规范。

    半刚性基层公路虽然在京津塘取得了成功,但要把它作为一种经典路面结构进行大规模推广,还有一些地方需要更细致的研究。在1985年至1995年,沙庆林分别承担了国家“七五”攻关项目“高等级公路半刚性基层沥青路面结构设计和抗滑表层的研究”和“八五”攻关项目“高等级公路半刚性基层沥青路面典型结构的研究”,使得半刚性路面的修筑技术更为成熟,奠定了我国高速公路路面“强基薄面”的基本模式。

    1988年,针对公路上普遍出现的车辙病害,沙庆林研发出沥青混合料新的级配——粗集料断级配SAC-16。用这种级配的混合料铺筑高速公路半刚性路面的表面层,能使路面有效减轻车辙病害的产生和显著减少水破坏,而美国在1993年才丢弃使用了百年以上的连续式密级配,开始使用粗集料断级配,比中国晚了5年。1995年,沙庆林以其在高速公路修筑技术上的卓越成就,当选为中国工程院院士,也是我国交通行业公路领域最早的一名院士。

    “我赞成在技术上进行讨论,互相促进,但我反对照搬国外技术。”沙庆林告诉记者。半刚性基层可减薄沥青面层,这对于优质沥青资源匮乏的中国来说,能节省大量的成本。另外我国重载交通多,半刚性基层强度大,相对耐久性更强。所以到现在,强基薄面稳土基的路面设计思路,依然适合我国国情。

我的目标:40年结构不坏

    我国公路路面的设计使用寿命一般是15年,过了6到7年,路面就要挖掉重修。重修不仅会造成资源的大量浪费,而且中断交通会给人们出行带来不便,形成高额的社会成本。进入新世纪后,长寿命路面成为公路科研人员关注的新热点。

    沙庆林是最早一批对长寿命半刚性路面进行研究的专家。他解释说,所谓长寿命路面,就是寿命要达到40年,在这40年里,路面结构不发生损坏,不用大开大挖,只要对路面的表面层进行养护修补。这种路面在建设时的费用比当前常用的路面结构还节约投资,从整个寿命周期来看,它节约的费用更多。

    2005年,长沙理工大学和部公路院共同承担了西部科技项目“重载交通长寿命沥青路面关键技术研究”,这个项目由沙庆林负责,并在秦皇岛修建了试验路。沙庆林回忆道,为了保证试验路施工环节不出问题,他本人和项目组的科研人员住在工地三个多月,每天监控施工质量。最终这个项目以半刚性基层沥青路面为研究对象,历时3年,取得多项重大研究成果。其中首次提出的SAC沥青混合料和CBG水泥稳定碎石级配设计理论和检验方法,属于世界首创,改变了以往凭经验做级配的传统,矿料级配变成完全用公式来计算,并创新提出了对原材料和沥青混凝土进行两阶段检验,判定它合适不合适,大幅提高了混合料配置的准确性和可靠性。到现在,计算公式和检验方法还是中国独有。项目还根据成果编制了《重载交通长寿命沥青路面设计与施工技术指南》。

    与此同时,为了响应国家提出的节能减排的号召,公路行业掀起了科技创新的高潮,部公路院研发出包括橡胶沥青、温拌沥青和滑模摊铺水泥混凝土路面等一批节能环保的新材料和新工艺。沙庆林说,这些新材料和新工艺对延长路面寿命都有一定的帮助,但要从根本上提高路面质量,还需要大量的基础性、全面性研究。

    沙庆林说,高速公路修建技术,国外发展得早,但我国经过近30年的研究,在某些技术的研究上已经不比国外落后,甚至超过了国外。所以要大胆应用自主研发的技术,不要迷信国外技术。最近,沙庆林正在写两篇文章,并翻译成英文,准备在美国的运输研究会议上发表。他说,我这样做就是想让大家知道,我国当前的路面新技术在世界上是领先的。

                      中国交通报记者 孟庆丰 特约记者 王丽霞

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