古丽加娜提·巴塔宜
(乌鲁木齐公路管理局地窝堡分局,新疆 乌鲁木齐 830011)
新疆远离大海,冬季严寒漫长,尤其是受西伯利亚冷空气影响,每年冬季总会出现数次寒潮,导致大幅降温,特别是北疆地区,冬季气温普遍较低。按采暖期计算,新疆的冬季长达180余天。
以乌鲁木齐市为例,冬季相较北疆其他地区温暖,但仍然寒冷干燥,年均降雪天数30余天,冬季平均气温基本保持在-20℃左右,极值出现在2012年,为-29℃。
图1 2011年~2015年乌鲁木齐市冬季气候特征图
在这种气候条件下,降雪、积雪、结冰、冻雨成为当地冬季的常态,造成车辆打滑、行走困难、交通拥堵,甚至造成严重的交通事故。如果除雪除冰不及时、不彻底,会对公路本身造成伤害,更会造成极大的经济损失。
人工除雪,顾名思义就是使用铁锨、推雪板、扫把等工具除雪。此法效率低、耗费人力物力、影响交通,甚至存在安全隐患,只适于小面积精细化除雪。
机械除雪,即使用大型机械铲除冰雪、吹雪等,虽效率高,使用范围广,可清除较厚冰雪,但除雪不够彻底、影响交通,无法解决路面湿滑问题。
融雪剂可降低冰点,加速冰雪融化。此法高效、便捷、对交通影响小,被广泛使用。但腐蚀道路、污染环境。
通过在沥青中加入一定量的化学抑制冻结材料,如氯盐、CMA等盐化物替代部分填料,形成新型沥青。这种沥青会析出可溶盐,降低冰点。但其与融雪剂相似,会污染环境、腐蚀混凝土及金属,破坏植被。
顾名思义就是在路面配装材料内添加如废旧轮胎加工的橡胶颗粒,当车辆通过时产生的自应力,使得弹性材料局部变形,破碎路面冰雪,从而抑制路面的冰雪形成。虽然这种技术能够利用废旧轮胎,但是它只能物理类抑制破冰,不能真正做到除雪除冰,并不适用于气温较低地区。
该技术是通过在路面铺装时预先埋设的发热管道及相关控制系统,通过将地热能、风能、太阳能、电能等能量转化成热能,再通过路面材料传导给冰雪,从而达到除雪除冰的目的。新疆日照时间长、部分地区常年刮风、冬季采暖期长,如能有效利用,是一个不错的选择。
随着科技飞速发展,除雪技术不断涌现,如发热电缆除雪技术、微波与磁铁耦合效应除雪技术、环保沥青路面除雪涂层技术等。
北疆冬季漫长又寒冷,除雪工作成为公路养护的重点,尤其是高速公路、国省干线冬季养护是重中之重。如何高效、节约成本地清除冰雪,成为关注热点。
选择合理的除雪方法,避免资源浪费,提高工作效率尤为关键。当降雪10mm左右时,如日间室外气温在零度左右,可使用吹雪车除雪;如日间室外气温降至零度以下,就需要使用融雪剂。
关于融雪剂的选择与用量,一般我国冬季融雪剂以氯盐类为主,它的主要特性就是降低冰点,再者就是醋酸类有机融雪剂,前者可使冰点至零下十几摄氏度,后者可达-30℃。醋酸类有机融雪剂腐蚀低,但成本高,极少使用。当日间室外气温在-7℃以上,融雪剂用量为5g/m2~20g/m2,低于此温度可使用20g/m2~35g/m2。
当降雪50mm以上时,融雪剂的效果与经济性已不理想,需用铲雪车将超车道的积雪铲至行车道,车速不宜太快,控制在40km/h~60km/h即可,铲雪车还需安装防滑链。非市区可使用吹雪车将积雪吹至路面外,市内需使用抛雪车及自卸车将积雪运输至郊外。对于除雪不彻底或机械无法进入的区域需使用人工除雪。几种方法的除雪协调配合,先后顺序、选择时机尤为重要。
例如,平地机可用于冬季道路除雪作业。该机械具有很高的灵活度,可实现铲刀的平面回转、外倾斜、左右引伸及左右升降四种作业动作,特别是水平切削角、调整角范围大、易控制,非常适宜除雪工作。平地机除雪适应性好、作业灵活、速度较高,多数大中型平地机能适应公路弯道等作业面边界呈曲线状路段的除雪作业。多功能养护车和重型雪犁具有除雪时行驶速度快,可以撒融雪剂和推雪,重型雪犁配备的侧犁可以清除宽幅路面的积雪等,这两种机械也可以配备抛雪头作为抛雪机使用,在撒布北疆融雪剂时可以精确控制撒布量及宽度,除雪效率较高,目前在各地公路养护部门配备较多。
除雪工作受气温影响,一天当中的气温又不尽相同,选择合适的时段非常重要。降雪量较大、室外气温在零度以下时,最佳作业段为10:00~14:00,应集中人力物力除雪。白天行车道残留未融化积雪,一般因残留融雪剂不会形成冰,但是为了加快融雪,在车流量增大前应再撒一层融雪剂,通过车辆的碾轧,可加快雪融。经过验证,液体融雪剂效果更佳。降雪前1h~2h撒布一些融雪剂,能防降雪结冰,5g/m2~10g/m2即可,撒布前可使用设备将融雪剂融化。
实践证明,气温在-5℃~-15℃时,融雪剂应选用氯化钠,而在-15℃~-25℃时,氯化钙的冰点更低,效果更佳。新疆的公路目前主要使用这两种融雪剂,至于融雪剂具体的用量,与融雪剂的成分、环境温度、路面状况等有关。不能认为积雪越厚融雪剂使用就越多,积雪超过20mm,必须先用机械除雪,当积雪较厚时,融雪剂只能作为机械除雪的辅助手段。
融雪剂对路面特别是钢筋的腐蚀不言而喻,这无疑会增加雪季后路面的维修费用,采用以下手段可降低氯盐类融雪剂的腐蚀和破坏:在融雪剂中添加缓蚀剂,减弱氯离子的破坏作用;路面特别是桥面,设计时增加隔离层和排水系统,减少融雪剂在路面的滞留时间。
南疆地区不同于北疆地区,冬季降雪量少,风沙大、气温较高,主要集中在昆仑山等区域,积雪量少、融化快,不易造成灾害,不宜照搬北疆的经验。
南疆地区即使形成灾害,也主要以风吹雪、涎流冰等病害为主,依靠机械除雪即可,储备防滑砂,防范雪阻、冰阻等险情。南疆山区路段与北疆公路的冬季养护模式类似,可适当借鉴。
如何做到除雪过程中高效、环保、低成本、不影响交通,这不是简单使用某种技术、某种机械就能达到的,需要不断地探索创新,利用科技手段、总结经验教训、组合使用多种除雪手段,加上勤劳勇敢、顽强拼搏的精神,才能保障公路发挥应有的效能,做到畅通无阻。