公路行业养护工程创新案例
（联展）
根据《“十四五”公路养护管理发展纲要》，总结和发布公路养护管理工程典型案例，促进公路养护管理高质量发展。
2022年，在部公路局的支持下，中国公路学会面向全国开展 “公路行业养护工程创新案例” 征集评选活动。
征集历时一年，经过公开、公平、公正地三轮评审，共评选出45项技术含量高、经济效益好、社会影响力大，具有广泛推广应用价值和前景的创新案例。
其中，特等案例4 项，一等案例 13 项，二等案例 28 项。
一等
506省道泰州段智慧养护示范工程
完成单位
泰州市公路事业发展中心
江苏东交智控科技集团股份有限公司
江苏金领建设发展有限公司
工程概况
“十三五”时期，江苏公路紧紧围绕“五大发展理念”，全面落实“改革攻坚、养护转型、管理升级、服务提质”十六字方针，推动公路事业高质量发展，蝉联全国干线公路养护管理评价第一名，实现“三连冠”。
2021 年是江苏省开启全面建设社会主义现代化新征程、奋力谱写“强富美高”新江苏建设新篇章的开局之年。在国家深化“双碳目标”、“智慧养护”等行业背景下，泰州市响应政策号召，聚焦 506 省道大中修养护工程，以“绿色、低碳、环保、生态”为建设目标，全力打造省内首个国省干线智慧养护示范工程，树立“苏式养护”品牌样板，泰州先行先试、探索积累，公路养护智能化、数字化、现代化转型，路径明确、步伐坚定。
主要创新点
通过道路病害检测机器人系统，成像路面表观图像和地下三维结构模型自动识别和统计结构内部病害，实现智能检测，指导养护方案精细设计。
对506省道K31+000~K32+100进行全覆盖路面及内部结构病害检测，全长1100米。进行表观及内部数据的整体拼接，形成调查区域全面数字模型，并对路面损坏和结构病害的分布和成因进行分析，分析当前病害可能造成的隐患，从而为路面表观和结构病害的科学处治和排除隐患提供充分的建议。
监测路段
道路病害检测机器人
检测结果：1）路面损坏235处，损坏类型包括龟裂、纵向裂缝、横向裂缝、坑槽、修补、唧浆。路面损坏总面积约309.5平方米。路面损坏主要类型为修补（含条带状修补和块状修补），占损坏的总面积高达89.7%。2）结构病害67处，结构病害类型为裂缝、疏松、脱空、沉陷，总面积约847.7平方米。结构病害主要损坏类型为疏松和裂缝，占结构病害总面积的比例为86%。
K31+000~k31+300下行第二、三车道，建议挖除原沥青面层和水稳基层，重新加铺水稳基层和沥青面层。K31+530~K31+640左幅行车道二、三车道，建议铣刨4cm老的沥青混合料上面层，对基层、底基层的裂缝、疏松、脱空、裂缝等结构病害进行注浆加固。养护期结束后重新加铺沥青混合料上面层。
通过道路检测机器人的采集分析道面信息后，将检测结果上传至系统平台，方便对检测结果进行管理、使用和查询。检测结果展示主要分为三个部分，分别是二维视图模块、三维视图模块以及报告管理模块。
道路病害检测机器人系统平台
道路病害检测机器人的检测结果从二维图像、三维建模、数据统计分析等多个维度，直观清晰的反映了泰州506省道在大中修养护前的全结构病害情况，对506省道1公里严重病害路段进行深度检测，发现隐性结构病害67处，对比验证了506省道大中修养护项目的设计方案的合理性，辅助设计单位进行更精细的养护方案设计，从而避免维修不彻底造成的反复养护。
构建全寿命周期路面性能检测站，具备连续数据自动采集功能，无需人员检测和封路，实现在运营过程中实时监测路面性能，判断路面健康状况。
泰州506省道智慧养护项目采用无线版智慧粒子，选定了6个关键断面，分别在重载车道轮迹带位置进行智慧粒子的埋设：桥面k7+130上下行2个断面，常规路面k4+300上行、k8+300上行、k32+220上行、k31+830上行4个断面埋设颗粒。
通过埋设智慧颗粒，建设全寿命周期路面性能观测站，实现了在运营过程中实时采集时间、温度、路面内部三轴正应力、三轴加速度、欧拉角四元素等数据，利用无线（低功耗蓝牙等传输协议）、有线方式将数据传输至路边接收器，由接收器上传至云端数据库分析处理，进而对路面的力学性能评价。
全寿命周期路面性能观测站可以实时、高频采集数据多年。采集的位移、转角姿态信息，可以监测路面车辙、推移的病害；应力应变信息可以反算路面的模量，进而判断路面的疲劳状态；温度、湿度信息，可以判断路表是否有结冰的危险，从而即时撒布融雪剂，保障行车安全。
泰州506养护工程在全省首次采用全套路面智能施工技术，实现摊铺机+压路机无人集群施工，真正实现路面养护工程的无人化、标准化与智能化。
泰州506养护工程路面智能施工采用了三项新技术：摊铺机+压路机无人集群施工技术、路面智能压实技术、智能测温测厚技术
①摊铺机+压路机无人集群施工技术
摊铺机+压路机无人集群施工总共包含一个摊铺梯队和三个压实梯队。第1梯队包含一台无人摊铺机，第二梯队为初压梯队包含两台无人双钢轮压路机，第三梯队为复压梯队含两台无人双钢轮压路机，第四梯队为终压收面梯队包含一台无人双钢轮压路机。碾压梯队采取梯形推进的方式进行连续作业。
②路面智能压实技术
路面智能压实系统通过在压路机上安装振动加速度传感器、温度传感器等，运用微波通讯天线和卫星定位系统对压路机进行定位，实时解算当前位置的路面压实质量，同时运用互联网无线“数字化”传输，实现电脑端、手机端对路面压实质量进行全过程实时可视化监控。
③智能测温测厚技术
在摊铺机的熨平板上还安装有智能测温测厚技术。采用独有的雷达检测及红外线测温技术，实现对摊铺路面的松铺厚度、温度实时连续跟踪，辅以在线预警功能，避免厚度、温度不满足要求。且可进行图形化展示，做到施工过程控制可视化，大幅提升施工质量。
无人集群施工现场
减少了人员投入，节约人工成本。施工质量稳定，经压实度、厚度检测可知合格率100%。全省首次应用，引起社会广泛关注，为公路工程向绿色建造和智能建造方向发展提供了泰州经验，社会效益显著。
将施工质量从事后把关，转向事前控制，基于物联网的公路工程施工质量管控技术，运用动态管控的方法，为公路工程施工质量管理提供了一种全新的信息化管理模式。
1）硬件改造
泰州506省道智慧养护工程应用了沥青面层智能管控系统，主要以沥青混合料从拌和生产到施工现场管理的全过程作为管理对象，运用质量动态管理的方法，采用软硬件结合的手段，通过改造或利用现有的各类设备，充分利用基于物联网架构的传感技术和基于4G和5G的传输技术，将沥青混合料的生产过程、施工过程等数据信息进行实时采集，并采用无线网络传输，通过通信模块及时上报到服务器，实时分析、预警、评价，并形成相关的决策。
2）管控系统
江苏省普通国省道养护现代化质量管控系统集成现场管控、运输车管控、拌合楼管控、视频监控四大功能。
①拌合楼管控
拌和站管控系统通过物联网、大数据，移动通讯等技术，在沥青拌合楼安装数据采集终端，实时统计当天生产量、生产盘数、合格盘数、预警盘数、处置率，并统计分析油石比走势、关键筛孔通过率波动、加热温度、拌合时间走势等数据，实现混合料生产“事前预控、事中监控、事后分析”，保证沥青混合料生产质量。当数据超出预警阈值，将分级推送预警信息至相关管理人员，进行质量问题整改闭合，并阶段性生成技术分析报告。
②运输车管控
实时采集上传运输车信息、时长、温度、轨迹、到场时间、摊铺桩号等数据，实时展示运输车当前作业状态，并对运输路线设置电子围栏，规定运输车辆行驶路线和范围，实现运输混合料温度预警、运输超时预警、轨迹偏离预警，对运输过程全程监管。可根据运输车辆在途监测混合料的高温老化状态，组织施工摊铺。
③现场管控
在无人集群施工提高了作业效率的同时，保障施工质量也是重中之重，现场管控对无人集群施工质量全过程监控。摊铺作业过程中通过在摊铺机上安装智能传感、视频监控等设备，实时采集摊铺时间、位置、速度、温度、厚度等关键参数，指导养护作业规范施工。同时将采集到的压路机碾压温度、速度、遍数等数据传输至平台，平台同步显示压实云图、实时展示超压、漏压、欠压等情况，保障无人集群施工作业规范。实现压路机现场组网，机群通讯，协同作业。
④视频监控
现场进行摊铺作业，作业人员进入摊铺机视频监控抓拍区域，系统自动进行抓拍，现场现场语音播报。旁站监理及时发现情况提示施工作业人员迅速离开危险区域。视频监控设备在监控现场实时影像的同时还对指定区域内不安全行为进行识别、分析、抓拍，并推送至相应责任人勒令其整改，现场同步进行语音提示，可有效避免事故发生，保障施工安全。
①实现拌和楼生产、现场施工过程的海量数据信息实时采集、分析、评价、预警，达到施工过程实时全面监管的目的，改变了传统的人工生产、施工的管理方式， 一定程度上减少了人员投入，节约了人工成本；
②动态、真实地反映工程质量状况，发现偏差及时预警纠偏，消除了数据流转过程中的人为干扰因素，实现预防为主、生产施工过程控制的质量保证体系，有效防范假数据、假资料等弄虚作假行为；
③达到全面质量管理的要求，实现各方对工程质量的动态控制，确保公路工程施工质量、施工安全。506项目中监测出拌合楼级配异常1起、混合料到场温度异常3起，及时预警纠偏，避免了约300m2的沥青路面异常摊铺，有效保障养护质量，节约养护成本。
为保障公路养护作业安全，结合实际情况，拟通过对传统的养护作业安全设施及养护作业人员穿戴设备进行智能化升级，当发生过往车辆正对养护区域冲击时，养护人员能够提前获得预警并及时撤离危险区域，全面保障养护人员人身安全。
在本次泰州506省道养护施工中，应用了安全智能警示装置（安全哨兵、智能手环），为养护作业人员提供主动的防撞预警。
智能警示锥桶，它由微波雷达、5G传输、多色警示灯、大容量电池和高响度扬声器组成，标准配置为一组两台，分为探测桶和警示桶，警示桶设置在作业区中间，探测桶布置于作业区后方，探测桶主要通过警示灯引导车辆避让，同时使用微波雷达波实时探测后方入侵车辆，当探测桶预测到撞击风险或者受到碰撞振动时，两台锥桶会联动同时发出声光报警。同时也会联动养护人员手环和警示肩章启动振动和声光警示，因为两锥桶之间最大通讯距离是200米，所以作业人员收到提醒后有6-10秒的黄金逃生撤离时间，避免人员伤亡事故的发生。若遇到险情，养护施工人员可以通过手环一键呼救，管理中心及时收到报警定位和现场情况信息，并迅速采取应急措施。
①若过往车辆以不低于40km/h的速度正对养护作业区域冲击时，当车辆与探测锥桶的距离小于30m，警示锥桶与人员肩灯发出声光电预警，提醒养护人员及时撤离危险区域；
②有效实现了200m作业范围内对有冲击养护工作区域风险的车辆及时预警，提升现场养护作业安全风险感知与预警处置能力。
针对国省干线道路交叉口、货运通道等渠化交通严重，反复发生车辙的病害路段，泰州506省道采用灌浆复合沥青路面，解决常规沥青路面车辙病害这一“顽疾”。
①在施工期间，技术团队从配合比设计、沥青混合料生产、现场施工摊铺、碾压等环节进行全过程质量监控，确保了基体沥青混合料质量。
②灌浆复合沥青路面既保留沥青混凝上路面主要使用品质，又具有水泥混凝土路面部分性能的路面结构型式，形成刚柔并济的路面结构层，具有沥青路面美观舒适的同时兼备刚性路面的稳定性，有效解决了沥青路面在重载、高温条件下产生严重车辙病害的问题。
传统水泥稳定碎石基层由于水泥胶结材料特性，施工完成后需要7天保水养生，对施工效率以及施工连续性造成很大影响。为提高水稳基层施工效率，泰州506省道大中修项目采用免振免养水稳基层技术，保障大中修养护路段施工快速通车，减少施工过程中道路通行安全隐患。
安排专业团队，从施工前期培训工作开始介入，从室内验证、拌合楼调试免振压剂掺量、生产、运输、摊铺、碾压及后续的洒水养生全过程进行质量管控。
①拌合楼设备改造与调试
根据经验确定皮带转速，单放集料，取样称出一定长度（100cm）输料带上不同规格集料的重量，计算实际用料的配比，并根据施工配合比进行调整；按正常生产产量拌制水稳混合料，在输料带上取水稳混合料，测定含水量和水泥剂量，对拌和楼计量系统的精确性和混合料级配进行了进一步测试，经检测拌和楼的性能完全能满足施工要求。免振压剂采用料仓投放，在下料口用点焊的方式用挡板挡住，预留约5cm作为下料口，采用4.0%水泥剂量对应10%免养生材料进行生产，满足要求后开始实际生产。
②施工质量控制
免养生水泥稳定碎石施工时料车运输、倒料均采用全程油布覆盖的方式进行，混合料运输到现场的含水量能得到保证。压实方案为初压：双钢轮压路机静压2遍、复压：单钢轮压路机静压8遍、终压：胶轮压路机静压2遍。本次施工过程共投入设备为：1台摊铺机、1台双钢轮压路机、2台单钢轮压路机和1台胶轮压路机。
①在养生满足20小时养生期后对施工段落进行取芯工作，免养生水泥稳定碎石芯样基本完整，芯样厚度基本满足要求。从室外检测结果可以得知，选用免养生水泥稳定碎石取芯结果能够达到预期的效果。
②免振免养水稳基层施工完成后，随即进行上层沥青结构层施工，在封闭的环境中快速达到与传统水稳要求的通车强度，减少交通封闭时间和安全隐患。
③不需振动仅靠静力压实就能满足设计要求，有效降低施工噪音和振动对周边环境的影响，具有很好的环境友好特性。
为还原路面老化沥青、修复病害修、增强层间粘结和提供磨耗层，泰州506省道采用渗固磨耗层路面预防性养护技术，从而获得比热料摊铺磨耗层更久的使用寿命、更高的施工效率、更低的行车噪音。
渗固磨耗层通过预撒布的渗固组分恢复原路面老化沥青的性能，大幅提升基础层的抗疲劳特性、抗裂能力，并有效修复原路面缺油、松散等病害，封闭毛细裂缝，使路面整体更佳密实、坚固，并起到增强原路面与磨耗层之间层间的粘结作用。同时通过特种改性乳化沥青拌合料提供1cm厚度的高耐久性磨耗层，以修复路面的早期结构性病害，如网裂、横向裂缝、轻微车辙等。
①渗固磨耗层为全机械化施工，施工速度快，混合料成型快，气候良好的情况下，2小时左右可以开放交通，对交通通行影响小，可以快速恢复通行。
②渗固磨耗层施工效率高，一套班组每天可以施工15000平米以上，对周边环境影响时间短。
③渗固磨耗层对路面标高，桥梁恒载，隧道限高等问题基本无影响。
为提高旧沥青路面再生利用效率和再生路面质量，尽量减小施工过程对道路正常交通的影响，泰州506省道大中修项目中采用成套的就地热再生机组，实现连续、高质量施工。
就地热再生是一种预防性养护技术，采用专用的就地热再生设备，对沥青路面进行加热、铣刨，就地掺入一定数量的新沥青、新沥青混合料、再生剂等，经热拌和、摊铺、碾压等工序，一次性实现对表面一定深度范围内的旧沥青混凝土路面再生，可修复沥青路面表层病害、调节旧路级配、提高路面高温性能。
①在504省道预防性养护工程中，实现了旧沥青路面材料100%就地再生利用高效低碳，节省了材料购置和运输费用，每公里节约能耗折合16万元。
②调整优化旧路面的级配组成，修复表面破坏，有效处置车辙、平整度、抗滑等病害，实现沥青路面再生层和下承层之间的热黏结，提高路面整体性和高温性能。
生产、应用及推广情况
（1）道路病害检测机器人
对506省道1公里严重病害路段进行全结构深度检测，克服常规检测难以识别面层以下结构破损弊端，发现隐性结构病害67处，辅助设计单位进行施工方案精准设计，从而避免维修不彻底造成的反复养护。
（2）全寿命周期路面性能观测站
对506省道关键断面埋设智慧粒子，构建全寿命周期路面性能检测站，在运营过程中实时、无人监测路面性能，判断路面健康状况，自2021年12月持续为公路养护决策提供数据支撑。
（3）路面质量管理及智能管控系统
506项目中，监测出拌合楼级配异常1起、混合料到场温度异常3起，及时预警纠偏，避免了约300m2的沥青路面异常摊铺，有效保障养护质量，节约养护成本。
（4）沥青面层无人集群施工
减少了人员投入，节约人工成本。施工质量稳定，经压实度、厚度检测可知合格率100%。全省首次应用，引起社会广泛关注，为公路工程向绿色建造和智能建造方向发展提供了泰州经验，社会效益显著。
（5）养护作业区安全预警装置
自506省道养护项目起，广泛推广能化安全预警装备通过个人手环、警示肩章联动，实现200米范围内养护人员紧急避让，提升作业安全预警保障。
（6）灌浆复合抗车辙沥青面层
在229省道、344省道、356省道等大中修工程中推广应用灌浆复合抗车辙沥青路面技术，其抗车辙、抗推移、减少伸缩、抗水损害等优良路用性能显著，减少维修频次。
（7）渗固磨耗层
在344国道预防性养护工程中，推广应用渗固磨耗层技术。相比常规的铣刨加铺，施工速度快，对交通通行影响小、可降低84%的碳排放，延长公路使用寿命。
（8）沥青面层就地热再生
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