为公路病害把脉问诊的姚怀新教授

文·摄影/本刊记者 王宇 王刚

在港珠澳大桥上摊铺作业的DT2000

精通医理的姚怀新教授从不拘泥于事物表象，而是直触病根，探寻本源，这也是他多年来将研究方向聚焦在公路摊铺抗离析领域的成功所在。

改革开放以来，我国公路建设实现了跨越式发展，取得了巨大成就。然而在辉煌表象背后，公路使用寿命短，过早进入大修周期的顽疾仍无法回避，造成行车速度骤减，养护费用骤增，道路运行受阻，这些早期病害产生的主要原因之一是传统设备、传统施工工艺造成的路基不实及路面摊铺离析。

1997年8月，一批高级工程技术人员、学者、专家、教授走到一起，秉承“造最好的筑路设备，建最好的高速公路”的理念，以技术创新为主题，以路基强力压实及路面抗离析为研究方向，在西安创办了研制特种高端成套设备的企业——中大机械。他们执念提升公路建设施工质量，笃定解决沥青粒料摊铺离析难题，缔造出一段公路建设行业破解离析难题的精彩传奇。

本期《封面人物》专访姚怀新教授，听他聊聊大宽度抗离析摊铺的那些事儿。

“在施工过程中摊铺质量的好坏是公路使用寿命的关键因素之一。”

材料选用以及施工过程的管理和控制等等方面，包括车辆超载的管理，目的就是一个：提高我国公路的使用寿命。但实践中并不尽如人意，设计寿命十几年才需要大修的公路，往往是使用了四五年就需要进入大修周期。问题出在什么地方？

精通医理的姚怀新教授从不拘泥于事物表象，而是直触病根，探寻本源，这也是他多年来将研究方向聚焦在公路摊铺抗离析领域的成功所在。

姚怀新教授认为，摊铺离析是造成公路使用寿命大幅缩短的关键因素。研究发现，国内很多高速公路，采用相同的设计，相同的材料，相同的施工管理，相同的车流量负荷，但是在施工时使用传统摊铺机往往几年就出现了坑洞和修补，而抗离析摊铺机摊铺施工的公路，十年没有大修。这种现象足以说明在施工过程中摊铺质量的好坏是公路使用寿命的关键因素之一。

姚怀新教授进一步解释说，路面机械和通用的土石方工程机械大不相同。通用型的工程机械例如装载机、挖掘机等追求的是工作效率和生产率，而路面机械首先要追求并保证的是施工作业质量。例如摊铺机，首先要保证摊铺不离析、平整度等作业质量。

在港珠澳大桥沉管隧道摊铺作业的DT2000

在路面机械各个门类中又有所不同，沥青拌合站和压路机这类设备通过结构和参数等控制，就可以解决施工作业质量的问题，而摊铺机恰恰没有这些结构和参数的强制性要求，没有人提出摊铺机必须保证哪些参数，必须具备什么样的结构，就能够保证摊铺的沥青或者水稳层不离析。

由中大机械摊铺完成的港珠澳大桥沉管隧道路面，实现了光洁如镜均匀如织

尽管公路施工提出了最终的验收指标，但这些都不是设备的过程保证指标。姚怀新教授一针见血地指出，传统的摊铺机在这个问题上恰恰是追求了效率，而疏忽了质量，把摊铺机等同于没有作业质量要求的通用型工程机械，造成了摊铺离析的大问题。

是否可以通过改变传统摊铺机的结构，并且通过保证摊铺过程中的参数，来保证摊铺的粒料不离析呢？姚怀新教授通过多年的研究和实践证明，这个思路是可行的。摊铺机必须要具备三种结构或者参数来确保摊铺过程不离析。

泉州湾跨海大桥半幅19.5米一次摊铺完成

“抗离析的核心理念：封闭式料仓，混合料满埋螺旋二次强制搅拌。”

现代公路路面材料粒径加大，摊铺厚度加大，沥青碎石可达到20cm，水稳层更厚，材料在由搅拌站到熨平板摊铺的过程中，离析环节增多（搅拌站卸料、料车卸料、摊铺机收斗、螺旋布料、前挡料板下方漏料等等），仅靠2/3螺旋料位高度是不够的。混合料满埋螺旋也只能解决螺旋向两侧布料自身不离析的问题，而不能有效解决前道工序产生的离析，不能解决随着摊铺厚度增加前挡料板下方大料滚落的问题。公路施工规范中为了防止这些离析，要求不能一次性摊铺大宽度，要求使用双机摊铺等工艺来保证，但是又造成了片状离析，温度离析、并机接缝等等问题。

现代抗离析摊铺机的核心理念：封闭式料仓，混合料满埋螺旋二次强制搅拌。从而突破传统工法，实现沥青的大宽幅摊铺，水稳层上下两层一起摊铺。

围绕摊铺离析难题，姚怀新和中大机械科研团队不懈努力寻求有效和方便的解决方案，由此诞生了现代抗离析摊铺机的核心理念：封闭式料仓，混合料满埋螺旋二次强制搅拌。姚怀新教授将抗离析核心理念以及实施效果归结为以下三点：

第一、前挡料板和两端卸荷口加弹性挡板形成封闭式搅拌工作仓，不使大料滚落产生竖向离析，也可以使螺旋在封闭式料仓中强制挤压搅拌，真正实现终端二次搅拌。

第二、增加螺旋直径、增大搅拌深度，混合料满埋螺旋，提高二次搅拌能力，改善前道工艺离析。

第三、增大料槽前后宽度和料位高度以增大料仓储料容量，使前道工序产生的离析材料与料仓原有的合格材料相比，比例减小，通过螺旋二次搅拌而复原。

“新工法的实现必须要有抗离析摊铺机做保证，特点就是二次强制搅拌，没有这个结构就称不上是抗离析摊铺机。”

姚怀新教授具体解释说，在熨平板前面的螺旋布料机位置采用封闭料槽的设计结构，形成高料位，将螺旋埋在混合料下面，这就是封闭式料仓的工作原理。

这个过程实际上是模拟沥青搅拌站的工作原理，在摊铺前对混合料又加了一道搅拌的工序，这就把混合料由自卸车倾泻入摊铺机前产生的离析问题解决了。

在广东龙怀高速龙连段摊铺作业的DT1900

通过强制的挤压搅拌，不仅解决了离析问题，而且混合料预密实度也提高了。尤其是摊铺水稳层，提高密实度后，由此降低了路面松铺系数，碾压以后形成的平整度也由此提高。

在陕西宝汉高速平汉段上摊铺作业的DT1900

对于有观点提到的通过增大摊铺机振动梁夯锤振幅来提高密实度，姚怀新教授认为夯锤的振幅和频率的提高，对于水稳层预密实度的提高并没有实际作用。夯锤的振幅只有两三个毫米，水稳层厚度在40公分左右，两三个毫米的下降量对40公分的高度上，并不能增加多少的预密实度，夯锤的两三个毫米的压实量，主要是针对沥青摊铺提高密实度，对于大厚度的水稳层摊铺来说并没有实际作用。

那么水稳层摊铺如何提高密实度呢？姚怀新教授提出必须要依靠摊铺机内部结构将摊铺料强制密实。如果内部的预密实度不高，或者预密实度不均匀的话，即使表面再抹平，但是碾压下去就容易暴露出问题。也就是说提高大厚度水稳层的预密实度，是保证水稳层摊铺平整度的条件。解决办法是通过强制的挤压，让内部均匀密实，而不是夯锤。具备这种作业原理的摊铺机才可以称作现代抗离析摊铺机。

姚怀新教授总结到，正是因为解决了离析问题，才可以突破传统的工法，实现沥青的大宽幅摊铺，实现水稳层上下两层一起摊铺。新工法的实现必须要有抗离析摊铺机做保证，抗离析摊铺机的特点就是二次强制搅拌，这是必须要达到的结构特点，没有这个结构就称不上是抗离析摊铺机。

“单纯提高发动机功率，而不加大螺旋驱动功率，根本无法实现抗离析摊铺。”

在机器的功率配置上，姚怀新教授指出，现代抗离析摊铺机相比传统摊铺机，必须要在强制搅拌的功率，也就是螺旋的功率上大大增加。传统摊铺机螺旋的驱动功率是整机功率的三分之一，而抗离析强制搅拌摊铺机，螺旋功率要占到整机功率的三分之二以上，比传统摊铺机的螺旋搅拌功率大一倍，这是抗离析摊铺机实现抗离析摊铺作业的强制性要求。

近几年市面上出现一些所谓的“抗离析摊铺机”，仅仅是提高了整机功率，姚怀新教授毫不留情地批判到，单纯提高发动机功率，而不加大螺旋驱动功率，根本无法实现抗离析摊铺。抗离析摊铺机可以提高摊铺速度，提高摊铺厚度，提高作业效率，而这些效果必须都是在满足作业质量的前提下实现。无法满足作业质量，单独提到任何一项效果都是一种不负责任的浮夸。

因此，姚怀新教授强烈建议将摊铺机螺旋料位高度、封闭料仓、驱动功率等抗离析条件作为摊铺机的技术条件和施工规范的约束条件。以此正本清源，抵制利用抗离析摊铺的概念混淆视听、浮夸营销的错误行径。

“交通强国要依靠一个又一个的品质工程来实现，而打造品质工程最经济有效的办法是采用先进的设备和工艺。”

党的十九大报告明确指出，坚持质量第一、效益优先，突出关键共性技术、现代工程技术创新，在质量变革、效率变革、动力变革中推动高质量发展，为建设质量强国、交通强国等提供有力支撑。这些重要要求，从全局和战略高度指明了公路水运工程质量提升的主要目标和努力方向。

在以往高等级公路的建设中，路面的底基层、基层和面层摊铺，同一种集料本应全宽全厚摊铺，由于受摊铺设备和压实设备能力限制，水稳层的分层并机摊铺和沥青层的并机摊铺，是不得已而为之的办法。如今，陕西中大机械抗离析摊铺工艺设备已经越来越成熟，经过时间的验证，使用抗离析、大宽度、大厚度整体成型新工艺及其配套的特种成套高端设备建设的路面，很多都通车十年仍然无坑洞、补丁，使高速公路的使用寿命延长了一倍以上，并且成功实现了20米泉州湾跨海大桥的一次性抗离析摊铺，得到越来越多公路建设者的青睐。在举世瞩目的港珠澳大桥岛隧工程路面摊铺建设中也立下赫赫战功，被中央电视台新闻联播报道，代表中国自主研制的大国重器在伶仃洋上铺出最美彩虹。

满埋螺旋二次搅拌是解决粒料离析的关键

在广西崇靖高速摊铺水稳层的DT1800

在黄延高速上摊铺作业的DT1900

20年弹指一挥间，中国通车的高速公路已经超过13万公里，中大机械设备参建了其中的4万多公里，获得赞誉无数。面对成绩，姚怀新教授始终保持着传统老中医的内敛和坚韧。“交通强国要依靠一个又一个的品质工程来实现，而打造品质工程最经济有效的办法是采用先进的设备和工艺。”

路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。