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在粵港澳大灣區(qū)的超級工程上鋪瀝青,需要克服哪些技術(shù)難題?

在上游能源業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的同時,荷蘭皇家殼牌集團將進一步探索下游瀝青產(chǎn)品的市場空間。面對粵港澳大灣區(qū)建設(shè)等政策機遇,殼牌瀝青相信中國未來在道路養(yǎng)護、橋隧建設(shè)方面存在巨大需求。
“作為全球最大的國際瀝青供應(yīng)商之一, 我們很榮幸參與了港珠澳大橋和南沙大橋(虎門二橋項目)兩座‘世界級橋梁’的建設(shè)。”殼牌特種業(yè)務(wù)中國區(qū)總經(jīng)理郝煒近日在廣州接受澎湃新聞采訪時表示。“《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》提出各種要素高效便捷地流動,類似高挑戰(zhàn)性的工程將越來越多,包括大橋、跨江隧道和山體隧道等。”
比如,作為《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》公布后首個投用的“超級工程”,大灣區(qū)連接廣州和東莞全新的重要過江通道“南沙大橋”(虎門二橋項目)在4月初通車。大橋全長12.89公里,是世界上跨徑最大、最寬的鋼箱梁懸索橋,通車后預(yù)計車流量高達10萬次以上,將面臨瞬時高密度車流的巨大挑戰(zhàn),這對路面質(zhì)量的要求很高。
具體來看,南沙大橋的主橋為鋼橋面設(shè)計,鋪裝面積達13萬平方米,單體熱拌環(huán)氧鋪裝面積屬中國之最,鋪裝難度大。而引橋和匝道則為螺旋形,坡度大、剪切力大,對橋面瀝青的鋪裝提出了嚴苛的要求。此外,廣東地區(qū)高溫、高鹽、高濕的氣候特點更是對瀝青鋪裝層的高溫性能、疲勞性能、防水損害性能形成極大挑戰(zhàn)。
為此,經(jīng)多重試驗,殼牌瀝青為主橋橋面提供了適配鋪裝體系且性能指標(biāo)穩(wěn)定的瀝青解決方案。針對 “三大結(jié)構(gòu)層、六道工序”鋪裝的引橋,項目組則采用雙層分別為5.5cm及4.5cm的細粒式瀝青瑪蹄脂碎石SMA-13。同時,為混凝土引橋和連接高架橋供應(yīng)了定制的改性瀝青和乳化瀝青,遠超行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
此外,殼牌也參與了去年開通的歷史性工程“港珠澳大橋”的建設(shè),是主橋段橋面鋪裝的唯一石油瀝青供應(yīng)商、海底隧道段唯一瀝青供應(yīng)商以及香港段路面瀝青和橋面防水涂層產(chǎn)品供應(yīng)商。
超級工程提出的高要求,是中國道路建設(shè)發(fā)展的一個縮影。作為最早將瀝青道路解決方案帶到中國的外企,殼牌見證了中國公路系統(tǒng)的飛速發(fā)展。隨著道路建設(shè)向內(nèi)陸推進,殼牌瀝青也將深入地形復(fù)雜的西南地區(qū),以及西北、內(nèi)蒙古中部等地區(qū)。
同時,在公路網(wǎng)絡(luò)較為成熟的華南、華東地區(qū),道路“白改黑”改造和“預(yù)防性養(yǎng)護”的市場潛力巨大。針對每一處的氣候條件、重載負荷和環(huán)保要求,瀝青供應(yīng)商將需要提供越發(fā)定制化和個性化的解決方案,利用技術(shù)提高道路全生命周期的成本和效率。
瀝青道路
瀝青是煉油的尾聲。一桶開采出來的原油進入煉廠后,經(jīng)過層層蒸餾提煉,形成不同沸點和特質(zhì)的石油產(chǎn)品。最上一層是清潔程度最高的飛機燃油,往下一大部分是化工產(chǎn)品,再往下是我們熟悉的汽油和柴油。提煉到最后,就剩下瀝青,一種黑褐色的復(fù)雜有機混合物,呈高粘度液態(tài)。
發(fā)現(xiàn)它可以鋪路之后,瀝青擺脫了作為石油煉化廢品的身份。我們可以把瀝青想象成膠水,混合石料使用后,道路的彈性足,壽命長,且摩擦系數(shù)良好。高等級公路的土基之上通常包含三層瀝青石料混合物。
殼牌公司是瀝青行業(yè)最早一批推動者之一,并在1920年代將瀝青的道路解決方案帶到了中國市場。
殼牌中國特種業(yè)務(wù)技術(shù)部經(jīng)理徐立廷和市場部經(jīng)理薛蕓介紹道,中國現(xiàn)代瀝青道路的發(fā)展大致可分為三個階段。殼牌瀝青在1988年參與建設(shè)了中國第一條高速公路“滬嘉高速”,花了整整3年的時間修了16公里。當(dāng)時采用的方法是從新加坡煉廠將瀝青桶裝運輸?shù)浇ㄔO(shè)現(xiàn)場來。
1999年,中國的高速公路總長度達到了1萬公里。也是在這段時間,中國開始發(fā)展改性瀝青,即通過摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物等改性劑以改善瀝青的性能,并從現(xiàn)場改性過渡到集中改性。這是因為,現(xiàn)場改性的瀝青產(chǎn)量有限,質(zhì)檢難以保障。
截至2018年,中國的高速公路總長度已經(jīng)突破14萬公里,關(guān)注點逐漸轉(zhuǎn)向道路升級和養(yǎng)護。隨著中國的高等級公路網(wǎng)絡(luò)逐漸由華東、華南、長江沿岸往內(nèi)陸推移,除了加碼粵港澳大灣區(qū)這樣的核心市場,殼牌瀝青也會進軍西南、西北和內(nèi)蒙古中部等地區(qū)。目前,西南地區(qū)是中國道路市場發(fā)展最快的區(qū)域之一,復(fù)雜的地形給項目工程帶來較大挑戰(zhàn)。
“白改黑”
在華東和華南地區(qū),高速公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相對成熟,但這并不代表瀝青供應(yīng)商就無事可做。除了新建高等級公路外,中國還存在將水泥路升級改造成瀝青路的需求,業(yè)內(nèi)形象地稱為“白改黑”。除了14萬公里高速公路之外,中國還有400多萬公里的一二三四級公路和沒有等級的道路。在高速限載的情況下,這些年代久遠的道路面臨著嚴峻的重載壓力,急需新技術(shù)的助力。
薛蕓解釋道,水泥路使用時間長久后,往往出現(xiàn)很大的裂縫,水滲透入地下的土基,破壞整條道路。如果全盤鏟除水泥重鋪,時間和資金花費很高。更為經(jīng)濟的做法,是在原有的水泥路上加鋪一層瀝青。
不過,如何防止裂縫反射到加罩的瀝青面層,是必須解決的技術(shù)問題。武漢至黃石高速公路自2001年采用殼牌應(yīng)力吸收層系統(tǒng)后,加鋪路面未進行任何大修。
另一方面,殼牌看到中國未來在道路的“預(yù)防性養(yǎng)護”上將有大量發(fā)展空間,即不等到道路完全破壞后才開始修護。徐立廷表示,一條質(zhì)量合格的道路,在使用壽命的前四分之三,性能會下降40%,如果在這一階段對路面進行及時的預(yù)防性養(yǎng)護,可避免性能加速下降。若錯過該階段,則需要花費4至5倍的代價,才能恢復(fù)到同樣的路面狀況指數(shù)。
“硬骨頭”
在公路網(wǎng)絡(luò)進化的同時,中國在橋隧工程方面的需求越來越大。“好修的公路都快修完了,剩下的‘硬骨頭’就是橋隧。”徐立挺說道。
隧道的開采成本和維護成本都很高,一旦部分封閉修護,將造成嚴重的交通壓力。而大貨車通過隧道時會減速灑水,降低溫度,久而久之,路面就變得光滑。亞洲第二大隧道“甘肅麥積山隧道”因路面摩擦系數(shù)下降,交通事故發(fā)生率曾一度達到每月9起。殼牌瀝青針對性地采用了2.5公分超薄磨耗層路面養(yǎng)護解決方案,有效增強了該路段的抗滑能力,將事故發(fā)生率降低至每月0到1起。同時,大孔徑的設(shè)計將隧道內(nèi)的噪聲降低了3個分貝。
徐立挺相信,類似的案例會越來越多。未來瀝青市場要解決的是不同氣候條件和交通載荷下的個性化需求,甚至包括環(huán)保要求。在去年貫通的武深高速廣東段新博高速九連山隧道項目中,殼牌就使用了研發(fā)數(shù)十年的成果凈味瀝青,即在保證使用性能和效果的情況下,減少瀝青氣味來降低對鋪路工人和附近居民的不良影響。這在通風(fēng)條件差、悶熱度高的隧道環(huán)境中尤其重要。
值得一提的是,該凈味瀝青并非簡單地覆蓋氣味,而是通過化學(xué)反應(yīng)來中和并消除異味產(chǎn)生的源頭,減少空氣污染物排放。





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