日本的道路修复技术:传统与革新

日本的道路修复技术:传统与革新

探寻日本持续领跑道路基础设施建设与修复的奥秘。

日本在道路修复领域的专业造诣与其自然灾害频发的多山地形息息相关,且历经数百年的实践锤炼已炉火纯青。从古老的交通要道到如今纵横全日本的复杂高速公路网络,其技术方法不断精进,始终保障着交通脉络的安全与畅通。此外,地震、台风和山体滑坡也进一步磨练了日本的道路修复技术。如今,在基础设施建设和重建过程中,日本既传承传统工艺,也应用先进科技。

从灾难和重建中习得的技术专长

日本之所以能如此迅速地应对基础设施损毁事件,是因为这个国家历经了多次大灾的洗礼,其中包括地震、洪涝和火山喷发。日本在二战后的重建为现代化建设和道路修复奠定了基础。战后重建加速了机械化设备、新型材料和标准化工法的应用。1995 年的阪神-淡路大震灾暴露了日本高速公路和桥梁系统的缺陷。这场灾难促使日本重新评估抗震设计标准,进而重塑了全国的土木工程格局。

1995 年的阪神-淡路大震灾据说导致至少 5,000 人罹难,这场悲剧促成了当今日本许多基础设施标准的建立。

1995 年的阪神-淡路大震灾据说导致至少 5,000 人罹难,这场悲剧促成了当今日本许多基础设施标准的建立。

2024 年能登半岛地震则证明了抢通道路以保障救援通道的重要性。地震发生后的 29 小时内,通往重灾区市政厅的核心干道已允许小型车辆通行;到震后 46 小时,大型车辆也已能够通行。道路快速抢通让应急救援人员得以在黄金 72 小时内抵达偏僻社区,为生命救援争取了宝贵时间。日本道路工程体现了一种极具韧性的文化,而上述种种抗灾经验只是这一文化的一小部分而已。正是这些经验持续推动着传统做法的传承与前沿技术的革新。

古法今用:土囊法

土囊法是日本一项源远流长的道路创新技术。土囊是指沙袋,其在日本的应用至少可追溯至公元五世纪。将小袋子装满泥土后层层堆叠,可填补坑洞,加固地基。该方法技术门槛低,所需装备极少,就地取材即可,社区居民稍加培训后便可实施。沙袋具有普适性,适用于多种道路修复场景。沙袋既能压住防水布,还可堆叠起来筑成防洪堤,甚至可作为交通标记物来引导车辆绕行坑洞。它们用途广泛,在日本大多数建筑工地随处可见。近年来,非洲的乡村地区及其他的道路欠发达地区开始采用土囊法进行道路维修。

手工填制的沙袋,即土囊,在历史上曾以多种方式应用于道路维修,甚至曾用于简单的区域划界。

手工填制的沙袋,即土囊,在历史上曾以多种方式应用于道路维修,甚至曾用于简单的区域划界。

CAE 稳定剂法:可持续的道路建设

日本的现代创新同样注重可持续发展和资源利用效率。水泥乳化沥青 (CAE) 稳定剂法于 20 世纪 80 年代在日本首次应用,通过将水泥和乳化沥青掺入路基土壤来加固路基。在此过程中,水泥在土壤颗粒间硬化,确保了支撑强度;乳化沥青则通过包覆黏结作用赋予材料柔性特质。采用这种方法建造的路基既坚固又具有韧性,能够在承受重载或温度变化的情况下保持抗裂性能。由于该方法是通过加固而非替换现有土体来修复道路,因此可实现原有道路材料的就地再利用,从而大幅减少对新材料的开挖、运输及进口需求。总体而言,CAE 稳定剂法是兼具经济效益和物流效率的良方。

酒井重工业株式会社率先使用 CAE 稳定剂法,该技术目前已在全球多个地区推广应用。在图中所示作业场景中,酒井 PM500 设备正在将现有路面材料与稳定剂现场拌和,使旧料焕发新生,构筑持久耐用的路基。(照片由 TOA ROAD CORPORATION 提供)

酒井重工业株式会社率先使用 CAE 稳定剂法,该技术目前已在全球多个地区推广应用。在图中所示作业场景中,酒井 PM500 设备正在将现有路面材料与稳定剂现场拌和,使旧料焕发新生,构筑持久耐用的路基。(照片由 TOA ROAD CORPORATION 提供)

用于应急抢修和道路恢复的快凝沥青

日本的道路施工技术不仅有助于建设持久耐用的基础设施,在需要快速响应的关键场景中也发挥着重要作用。灾难或冲突常导致道路瘫痪,延缓救援进程。常规沥青无法应用于潮湿环境,且通常需经过六至十二小时的硬化后,道路才能开放使用。日本研发的全天候快凝沥青能在不到一小时的时间内完成硬化,从而攻克了这一难题,让受损道路能迅速恢复通行。该材料甚至能在积水中固化,且无需重型设备即可施工。

在紧急情况下,能否用极少的设备完成道路修复往往至关重要。

在紧急情况下,能否用极少的设备完成道路修复往往至关重要。

路面坑洼看似危害不大,实则给车辆行驶带来了重大隐患。

路面坑洼看似危害不大,实则给车辆行驶带来了重大隐患。

日本道路工程领域的高新技术解决方案

数字技术的最新发展正在革新道路修复的作业方式。无人机可用于快速勘察受损区域,遥控机械则能在情况尚未稳定的地形中作业,从而有效规避人员伤亡风险。基于物联网的管理系统可实时监控施工状况,既能提升作业精度,又能有效减少工期延误。数字建模技术可以虚拟方式复现道路状况,以便规划修复工作并预判潜在的困难。这些现代化工具既能提升作业安全系数,又可加快道路恢复进程。

无人机集便携性与实用性于一身,是灾后重建的必备工具。

无人机集便携性与实用性于一身,是灾后重建的必备工具。

基于物联网的实时数据管理系统可用于生成详细的实时地图,有助于公众和道路作业人员掌握灾后恢复实况。

基于物联网的实时数据管理系统可用于生成详细的实时地图,有助于公众和道路作业人员掌握灾后恢复实况。

未来的道路

日本的道路发展史及其灾后重建经验共同孕育了一种基础设施创新文化,使其在道路技术领域始终立于前沿。除快速修复方法和可持续建造技术外,日本还在持续研发各类全新构想。持续的创新表明,日本的道路工程不仅聚焦于提升本国对抗自然灾害的韧性,更着眼于构建适应低碳未来的交通网络。