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高速公路冬季融冰除雪养护技术研究

学术杂志网   |   2020-09-15

【摘要】以鄂西高速公路为样本,在反复实践和试验的基础上归纳总结了南方山区高速公路的冬季气候特点、融冰除雪的原材料、机械设备选用以及具体的融冰除雪方法等养护技术。

【关键词】高速公路;山区;除雪;养护

1南方山区高速公路冬季气候和结冰特点

南方山区高速公路的典型特征是穿越山区,以鄂西高速公路为例,具有局部路段海拔高、小气候天气突出等特点[1]。随着冷空气周期性南下,鄂西高速公路也呈现出周期性的降温、雨雪、冰冻天气,当冷空气退去,气温又随之回升,雨雪天气消失,道路恢复干燥,使用性能亦恢复正常。进入深冬季节时,南方山区高速公路昼夜温差大,在冷空气周期性来袭的间歇,虽是无雨、无雪的晴好天气,夜间温度仍会将至零度以下,山区高速公路的长下坡路段会因货车刹车系统喷洒降温水出现薄冰现象,这种是山区高速公路特有的结冰现象。正常干燥沥青路面的摩擦系数为0.6,雨天路面摩擦系数降为0.4,雪天只有0.28,结冰路面只有0.18,结冰路面汽车制动距离为正常道路的6~7倍。一旦路面积雪、结冰,极容易造成交通事故,给司乘人员的生命财产安全造成重大损失。

2融雪剂和机械设备的选用

融雪剂指可以降低冰雪融化温度的药剂,是一种化学品。当其撒布于道路表面的积雪上时,会迅速吸收空气中的水分子,形成溶液逐渐融化冰雪。随着冰雪融化后水分的越来越多,撒布在道路上的融雪剂也随之大量溶解,加之车辆行驶促进了融雪剂液体在路面上的流动,使道路上的积雪迅速融化成水。事实上,能溶于水的物质基本上都可以叫作融雪剂,如醋酸、盐水等,只是某些物质的效果与价格限制了其作为融雪剂进行使用。由于高速公路呈带状分布,为提高融冰除雪作业效率,一般采用以机械作业为主、人工作业为辅的融冰除雪作业方式。我国道路冰雪控制的研究起步较晚,但也取得了一定的成绩。在机械设备上先后成功研制了梨式除雪机、除雪器以及多功能除雪铲等。鄂西高速公路常用机械设备主要有固态融雪剂播撒车、液态融雪剂喷撒车、铲雪车、扫雪车等。北方地区使用较多的平地机和吹雪车此类机械设备使用较少,一方面山区高速公路竖向曲线和平面曲线较多甚至多有交叉,且桥梁伸缩缝较多,不利于平地机开展作业;另一方面,南方的雪湿度比北方的偏大,落地堆积后易板结,降雪量一般在3~6cm,积雪厚度相对较薄,不能充分发挥吹雪车的优势和效能。

3冬季融冰除雪养护技术

根据南方山区高速公路冬季气候呈现出的不同特点,针对雪情大小和不同的天气情况应分类施策,采取不同的养护方案。

3.1普降大雪天气道路融冰除雪

当冷空气或寒潮来袭,高速公路高海拔地区会出现气温骤降,形成明显的降雪与冰冻天气,导致路面抗滑性能降低,出现车辆失控、连环追尾等交通事故。这种情况比较直观,容易判断,有利于养护管理方提前做出决策和预防性作业的实施。针对这种恶劣天气,根据天气预报对寒潮来临时间的预报,结合天气阴晴和气温的渐变情况,一般当气温接近0℃并出现降雪迹象时,应及时对全线撒布第一遍预防性融雪剂。后续根据降雪量和持续时间确定是否撒布第二遍融雪剂,如果降雪量保持在3cm以下,4h内结束,则不用再撒布第二遍融雪剂;如果降雪量达到3cm以上,持续4h以上,则需要及时补撒第二遍融雪剂,因为第一遍撒布的融雪剂逐渐被雪水稀释,融雪融冰效果降低,会出现融化后的雪水又结冰的现象。如果降雪一直持续,道路上出现降雪堆积现象时,则需要采取机械除雪与融雪剂化学除雪相结合的方式进行除雪防滑作业,即1~2辆铲雪车或扫雪车在前面作业,后方20~30m距离紧跟1辆融雪剂撒布车作业。铲雪和融雪剂撒布在同步作业时要注意,铲雪作业的周期应充分考虑融雪剂的剂量和效用产生时间,铲雪过于频繁或铲雪作业计划不周,会过早地将路面的融雪剂清除,造成浪费。预防性撒布融雪剂的重要性。在降雪过程中高速公路几十公里甚至上百公里会同时垫上积雪,而融雪剂撒布机械需要一点一点地移动作业,具有滞后性,如果等开始降雪再开始除雪作业,几十千米外的道路上可能已经出现交通事故。预防性撒布融雪剂是为了克服这一现象而采取的预防性措施。有效防冰策略的关键是在降雪结冰之前,或刚刚降雪之后路面结冰之前及时地在路面上预撒化学融雪剂,这样可以防止路面冻结。预防道路结冰是一项系统性的现代化策略,若预防措施采取得当,其效果会比采取其他方案更好,持续时间更长。融雪剂撒布量的控制。根据多年的实践总结,一般情况下融雪剂撒布量控制在50~70g/m2,速度以40km/h计算。

3.2冷晴天气长下坡路段融冰

当冷空气或寒潮退去,气温又随之回升,雨雪天气消失。但这种无雨无雪的冷晴天气却存在着道路结冰现象和巨大的安全隐患。南方山区高速公路冬季昼夜温差大,在冷晴天气,白天温度较高,能达到5~8℃,但夜间温度仍会降至0℃以下,山区高速公路的长下坡路段会因货车刹车系统喷洒降温水出现薄冰现象,这也是山区高速公路特有的结冰现象。针对这种比较隐蔽的结冰现象,首先应密切关注天气预报;其次,在高速公路重点路段设置温度仪,同时增加高速公路高频次的夜间巡查,比如,每间隔1~2h巡查一次,通过实地调查来决策是否撒布融雪剂;最后,撒布范围仅限于出现刹车降温水的长下坡路段,其他平坦路段和上坡路段虽然温度也低于0℃,但路面干燥,故不撒布融雪剂。因刹车水量与降雪量相比,数量非常少,结合多年实践,每晚或连续2晚撒布一次即足以阻止长下坡路段结冰现象。

3.3以钢材为主材的桥梁融冰除雪

山区高速公路因地形限制,为了跨越沟壑峡谷,通常采用具有较大跨度的特殊结构桥梁,如斜拉桥、钢管拱桥、悬索桥等,这些特殊结构桥梁通常以钢材为主材,极易被氯盐类和复合类融雪剂的腐蚀破坏。非氯植物基融雪剂初期融冰化雪效果较好,一般是喷上即融化,但随着冰雪融化后融雪剂被稀释会出现再次结冰的现象。当降雪量较小时,一般每4h喷洒一遍,当降雪量较大时,应配备推雪车或扫雪车联合作业。针对位于长下纵坡的特殊结构桥梁,由于液体融雪剂具有流动性,融冰效果维持时间较短,一般每3h喷洒一遍。暴雪时,应根据具体情况适当增加次数和使用量。

3.4注意事项

融雪剂一般靠机械设备涡旋喷洒出,撒布半径较大,往往容易喷洒到中央分隔带绿化种植槽和路侧绿化带中,给植被和环境带来污染和破坏。所以,一般要在融雪剂撒布出口处增设挡隔板进行适当改装,以控制撒布半径。南方降雪湿度比北方较大,积雪在车辆碾压作用下容易变成冰层。在上坡路段,如果融雪剂撒布量过少,融化后的雪水会出现再次结冰的现象,一些轻动力货车就会爬坡困难,导致后方车辆积压形成道路拥堵。而桥梁段由于桥面下方空气流动快,往往形成风口,温度比路基段更低。

4结语

高效快速的融冰除雪作业能在恶劣天气情况下快速恢复南方山区高速公路的路面抗滑性能,有效降低冬季交通事故发生率,最大限度地发挥高速公路在冬季恶劣天气下的交通作用,实现不因下雪而封路,为过往司乘提供安全、快捷的交通保障,促进物流运输事业和社会经济快速发展。

【参考文献】

【1】陈书豪.江苏省高速公路冬季冰雪分析及对策研究[J].路基工程,2015(1):12-13.

作者:史记青 单位:湖北省交通运输厅鄂西高速公路管理处

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