北京大興機(jī)場(chǎng)高速路面主動(dòng)型抑冰技術(shù)實(shí)踐

郭冬春 孫德環(huán) 王憶安

（1.北京市政路橋股份有限公司，北京 102218；2.中交一公局集團(tuán)第三工程有限公司，北京 101102;3.北京馬飛龍抑冰科技有限公司，北京 100007）

關(guān)鍵字：大興機(jī)場(chǎng)高速；主動(dòng)型抑冰技術(shù)；綠色環(huán)保

一、綠色公路新思路 環(huán)保減鹽保暢通

蓄鹽類(lèi)抑冰材料是一種鹽包裹技術(shù)，該技術(shù)以一種多孔微材料為載體，將研磨極細(xì)的鹽分填充至多孔載體中，然后在填充后的載體上覆蓋一層疏水膜。在抑冰路面瀝青混合料生產(chǎn)時(shí)，蓄鹽類(lèi)抑冰材料已完全分散在瀝青混合料中。[1]路面修建完成后，由于路面存在水分可滲透的微小孔隙，車(chē)輛行駛時(shí)，在車(chē)輪對(duì)水抽提及與路面磨耗的雙重作用下，鹽分會(huì)向外釋放，防止路面結(jié)冰，如圖1所示。[2]

圖1 抑冰混合料的作用機(jī)理

傳統(tǒng)的綠色公路多從路面材料重復(fù)利用方面著手，忽視了道路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)面影響。主動(dòng)型抑冰路面材料則是從冬季道路除冰雪作業(yè)角度考量，減少撒鹽。傳統(tǒng)撒鹽式除冰雪方式，比較被動(dòng)，下雪后開(kāi)始作業(yè)，時(shí)效性差，作業(yè)效率無(wú)法滿足要求，且單次撒鹽量在1g/m2～3kg/m2之間，每年多次撒鹽，不僅效率低下，且對(duì)周邊水體和土壤危害極大。北京市地表徑流較少，融雪鹽難以被自然界消化，極易產(chǎn)生土地鹽堿化的危害。[3]

抑冰材料將鹽分提前安置在瀝青混合料中，逐年釋放，年施放量低于1kg/m2，可在自然環(huán)境對(duì)鹽分的消耗中得到平衡，以低于自然消化能力的速度緩慢釋放。權(quán)威環(huán)境專(zhuān)家根據(jù)土壤影響評(píng)價(jià)、水源影響評(píng)價(jià)和生物影響影響評(píng)價(jià)對(duì)抑冰材料進(jìn)行綜合測(cè)試研究，測(cè)試結(jié)果表明，各項(xiàng)指標(biāo)均符合環(huán)保要求。

二、世界首創(chuàng)大規(guī)模 千挑萬(wàn)選細(xì)斟酌

如此大規(guī)模的主動(dòng)型抑冰應(yīng)用在全世界范圍內(nèi)并不多見(jiàn)。大興機(jī)場(chǎng)高速業(yè)主單位、設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位、檢驗(yàn)檢測(cè)單位等十分謹(jǐn)慎，多次考察各類(lèi)技術(shù)并組織專(zhuān)家反復(fù)論證，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)篩選，在初期遴選出的四家產(chǎn)品商進(jìn)行實(shí)際攤鋪實(shí)驗(yàn)，且進(jìn)行人工降雪觀測(cè)后才確定了最終的實(shí)施方案。在此過(guò)程中，除了遵循交通運(yùn)輸部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之外，在考察評(píng)選、組織實(shí)施過(guò)程中用到的評(píng)價(jià)方式和實(shí)施過(guò)程也有諸多創(chuàng)新，為道路抑冰領(lǐng)域創(chuàng)造了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

（一）候選產(chǎn)品路面實(shí)際應(yīng)用調(diào)研

2018年12月，對(duì)各廠商路面進(jìn)行考察，路面通車(chē)時(shí)間均在兩年以上，路面基本沒(méi)有性能損失和嚴(yán)重病害。

（二）候選產(chǎn)品第一次試驗(yàn)路段

1.同一條件下攤鋪

2019年1月，對(duì)抑冰材料進(jìn)行試驗(yàn)段攤鋪，并進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)驗(yàn)證和融冰雪情況驗(yàn)證。該試驗(yàn)段攤鋪采用AC-13C級(jí)配，由通州瀝青廠拌和，抑冰材料添加量均為5.5%左右。[4]試驗(yàn)段地點(diǎn)為大興機(jī)場(chǎng)高速與南五環(huán)交界處。

2.路面沖刷模擬夏季地表徑流

第一次攤鋪完成后，應(yīng)對(duì)路面進(jìn)行多次沖洗，以模擬路面運(yùn)營(yíng)多年后，雨水沖刷導(dǎo)致的融冰雪性能損失。

3.人工造雪觀測(cè)融冰雪性能

2019年1月31日，北京迎來(lái)最低溫，由于造雪吸熱，夜間氣溫低至-19℃（實(shí)測(cè)）。進(jìn)行試驗(yàn)路段的人工降雪，觀測(cè)融冰雪性能。造雪工作持續(xù)了一晚，于2月1日8時(shí)完成。造雪期間，雪層未與路面形成粘接。

由于半夜水車(chē)漏水，水在過(guò)冷狀態(tài)下，接觸路面，快速結(jié)冰，出現(xiàn)了路面結(jié)冰現(xiàn)象，2月1日8時(shí)觀測(cè)該處結(jié)冰時(shí)，部分面積較大的冰層已與路面脫空。12時(shí)，雪層出現(xiàn)融化現(xiàn)象。

4.自然降雪比較自融雪性能

2019年2月11日夜間和14日分別出現(xiàn)了自然降雪。

11日降雪后，融冰雪路面與普通道路出現(xiàn)明顯差別，融冰雪路面快速融化，路面露出率很高，且道路抗滑性能與普通路面無(wú)異；14日降雪較小，降雪后普通路面有積雪，融冰雪道路無(wú)積雪結(jié)冰現(xiàn)象。

5.正式攤鋪

2019年4月30日，大興機(jī)場(chǎng)高速正式攤鋪主動(dòng)型抑冰路面。

三、融冰除雪功效顯 首冬迎來(lái)九場(chǎng)雪

2019年11月29日，大興機(jī)場(chǎng)高速區(qū)段降中雪，降雪持續(xù)至11月30日凌晨，降雪厚度約為4cm。

剛開(kāi)始降雪時(shí)，在路面少量車(chē)流的作用下，路面行車(chē)區(qū)域無(wú)積雪，路面與雪層皆為干燥狀態(tài)，行車(chē)比較安全。

隨著進(jìn)一步降雪，雪層開(kāi)始出現(xiàn)累積狀態(tài)，由于下層雪層未融化，沒(méi)有水分進(jìn)入道路中融釋鹽分，雪層與路面依然容易剝離。

進(jìn)一步降雪后，雪層在少量行車(chē)的作用下開(kāi)始?jí)簩?shí)，與路面充分接觸，接觸面形成了冰水混合物的狀態(tài)。

11月30日10時(shí)，對(duì)路面進(jìn)行觀測(cè)，五環(huán)至觀音寺區(qū)段，道路行車(chē)區(qū)域已露出黑色路面，且積雪已呈現(xiàn)冰水混合物狀態(tài)。

四、安全環(huán)保齊兼顧 橫向?qū)Ρ戎低茝V

大興機(jī)場(chǎng)高速全線橋梁占比較高，且橋梁修建高度較高，空氣流動(dòng)快，因此，相較于路基段道路，橋梁段存在明顯的溫度差異。在匝道橋梁與路基連接處、路基段橋洞部分，橋梁的積雪區(qū)域與道路的非積雪區(qū)域都有明顯的分界線。應(yīng)用了主動(dòng)型抑冰材料的路面，路面漏出率高、必要區(qū)域撒布的融雪劑少，路面既安全又美觀。

結(jié)合北京環(huán)路和大興機(jī)場(chǎng)高速的觀測(cè)對(duì)比，橋梁段路面的凍結(jié)更加嚴(yán)重。圖2左側(cè)顯示，橋洞段與兩側(cè)路基段存在明顯區(qū)別，橋面段難以融化。圖2右側(cè)顯示，上坡匝道未應(yīng)用主動(dòng)型抑冰材料的路段，雪難以融化，雪層已經(jīng)壓實(shí)。

圖2 大興機(jī)場(chǎng)高速雪天次日監(jiān)控圖

同一場(chǎng)雪，周邊高速公路由于忌憚路面暗冰，大量使用了融雪劑，次日路面外觀怵目驚心，給環(huán)境帶來(lái)了很大壓力。

結(jié)合橫向數(shù)據(jù)比較，大興機(jī)場(chǎng)高速主動(dòng)型抑冰路面的應(yīng)用，在防止路面結(jié)冰、提高路面露出率、防止二次結(jié)冰和暗冰、降低融雪劑使用以及增加行車(chē)安全性等方面表現(xiàn)優(yōu)秀，值得肯定。