公路冬季除雪融冰方法浅析

公路物流运输，一头关系民生保供，一头连着企业生产，重要性不言而喻。冬季大部分地区均会出现降雪冻雨等恶劣天气，公路因为积雪冰冻也会造成物流运输通行不畅，对经济、民生、社会管理等产生严重影响。因此，研究公路冬季除雪融冰方法就更具有重要的现实意义。

一、公路除雪融冰的方法

除雪融冰的方法可分为被动型技术和主动型技术。

1.被动型除雪融冰技术有人工法、化学法、机械法、热力法四种：

1.1人工法是比较古老的方法，是养护人员利用除雪工具，如铁锹、镐头等清除路面结冰及积雪，目前低等级公路还在使用。

1.2化学法是被广泛使用的一种方法，原理是撒布化学药剂来降低冰雪的融点。

1.3机械法是目前被广泛使用的另一种方法，是利用机械设备除雪。

1.4热力法是依靠热力作用使积雪积冰融化的方法，按热源可分为高温气体、微波、电加热、红外线等。

2.主动型除雪融冰技术有铺装结构技术、能量转化技术、涂层技术、抗冰雪材料混合料技术、智能预警喷洒系统五种。

2.1铺装结构技术由外掺橡胶颗粒、镶嵌弹性材料、粗糙表面铺装组成，通过行车载荷作用下产生的自应力，使冰雪破碎融化。

2.2能量转化技术是在路面材料铺装前预先埋设热能转化设备，如发热材料、地热管道、微波加热、太阳能发热、导电混凝土、相变储能材料等，基本原理均是热能通过路面材料向上传导，达到除冰融雪及防止结冰的效果。

2.3涂层技术是在路面上部涂上一层抗凝冰材料，在低温雨雪天气，能融雪并防止结冰。

2.4抗冰雪材料混合料技术是在沥青混合料中掺入具有融雪抑冰的颗粒材料，该材料在低温下能够迅速被激活，利用路面自身孔隙的浸透压力慢慢析出，降低路面冰点来防止和延缓路面结冰。

2.5积雪凝冰智能预警喷洒系统布设于易凝冰路段，前端的凝冰监测设备实时监测路面是否降雪结冰，在降雪结冰发生或将要发生时自动启动喷洒控制装置，将储藏罐中的融冰液通过管道和喷头喷洒至路面，实现自动化处置。

二、公路除雪融冰各种方法的优缺点

1.人工法：优点是在任何条件下都能利用人工除雪破冰；缺点是工法原始，效率低效果差，施工人员安全性差，要求长时间断交。

2.化学法：优点是效率高；缺点是化学药剂容易造成土壤环境污染并腐蚀公路设施，降低使用寿命，同时对较厚的冰雪作用不大。

3.机械法：优点是效率高，尤其是对比较厚的冰雪效果很好；缺点是不能彻底清除冰雪，而且在施工过程中容易破坏公路设施，降低使用寿命，要求短时间断交。

4.热力法：优点是具有很高的融雪除冰除净率；缺点是成本高、能耗大，不能单独使用必须配套其它设备，要求短时间断交。

5.铺装结构技术：优点是比较环保且一次成型长时间作用造价比较低，不用断交；缺点是冰雪达到一定厚度就不会达到显著的融雪除冰效果。

6.能量转化技术：优点是基本能达到即时除雪，不用断交；缺点是前期投入成本过高，后期维修维护成本高，能耗高等。

7.涂层技术：优点是成本低，对中小雪效果比较好，不需要断交；缺点是耐久性差，喷涂后可能造成路面摩擦系数降低。

8.抗冰雪材料混合料技术：优点是成本比较低，对中小雪效果比较好，不用断交；缺点是耐久性很差，对路面沥青混凝土搅拌工艺要求比较高。

9.积雪凝冰智能预警喷洒系统：优点是智能代替人工，初期建设成本适中，中期运维成本可控，耐久性好可长期使用，对大中小雪效果比较好，不用断交；缺点是融雪溶剂的选择很重要，有可能会造成环境污染、混凝土腐蚀等次生灾害，还有对特大雪效果比较差，对低等级公路比较不友好等。

三、除雪融冰技术在公路的实用效果

1.人工法是低等级公路普遍采用的除雪融冰方法，也有部分撒布融雪剂和较简单的机械设备除雪融冰，随着整体经济实力的逐步提高，人工法必然淘汰。

2.化学法和机械法是目前高速公路、国省干线及城市道路普遍使用的除雪融冰方法，预测未来多年也是比较主流的方法，随着生物化学、5G通讯、AI科技、卫星遥感技术的快速发展，撒布的高氯融雪剂逐步被淘汰，由无氯的融雪剂替代（如醋酸钙镁盐、极索融雪剂等）。除冰融雪机械设备，在不久的未来融合无人驾驶技术、自动检测技术、无排放动力技术（电动力、氢燃料动力）、AI技术，将更加智能环保，不仅效率更高效果更好，而且成本更低安全性更高。

3.热力法、铺装结构技术在我国各级公路应用的比较少。

4.能量转化技术在公路还没有大面积使用，在少数公路有长短不一的试验段：

4.1发热材料如发热电缆、发热碳纤维格栅。麻昭高速公路采用内置碳纤维发热电缆的融冰桥面系统，将碳纤维发热系统与恶劣天气道路检测管理系统有机结合，可做到路面智能化融冰。

4.2地热管道在新川九路有所应用，研发了智能化环路热管融雪系统。

4.3美国上世纪提出了利用微波加热并结合机械除冰装置来清除道路积冰的理论，尚未实现真正的应用。

4.4光伏公路段试验段，位于济南南绕城高速，是世界上首条以高速公路为载体，实现高荷载高流量复杂交通情况下多车道路面光伏发电的高速公路。

4.5美国RocaSpur桥是世界上第一座采用导电混凝土桥面板除冰融雪的桥。

4.6相变储能材料技术处于室内试验阶段并未在公路得到应用。

5.涂层技术的应用：G217线冬季养护工作实际,选取“抗凝冰涂层”工艺；众多公路部分路段有所使用。降低成本增强耐久性，今后争取大面积推广使用。

6.抗冰雪材料混合料技术的应用：延崇高速公路等众多公路部分路段有所使用，今后争取大面积推广使用。

7.积雪凝冰智能预警喷洒系统的应用：福银高速等有所使用。相关技术有极大提升空间，增强智能化、自动化降低成本，今后争取更多高速公路、国省干线、城市道路使用。

四、公路除雪融冰技术的有机结合

1.化学法与机械法相结合，小雪化学法，中大雪甚至暴雪先机械法然后化学法；

2.抗冰雪材料混合料技术与积雪凝冰智能预警喷洒系统及机械法相结合，管养部门建立智能化的统一指挥平台，通过各种传感器随时监测天气变化，如出现中小雪，温度不是高于-5℃，完全可以依靠抗冰雪材料混合料技术来融雪；如出现中大雪并低于-5℃，应立即启动积雪凝冰智能预警喷洒系统；如出现大到暴雪及大暴雪，应立即启动机械设备，清除路面积雪积冰，这样不仅可以提高效率和除净率，还可以大幅度降低成本。

总之，公路除雪防冻保畅是一项技术含量极高的工作，经过多年与冰雪作战的经验，公路管养部门都建立了一套比较完备的保畅应急预案，可以比较从容的应对各种级别冰雪天气，基本能保障道路畅通，但要达到全天候完全通畅无阻，还有很长的路要走。因此，为践行建设创新型国家和世界科技强国，相关科研人员一定会继续不懈努力，在不久的将来完全解决冰雪等极端天气对道路影响，让道路更好为和谐社会、生态文明及现代化服务。

（审核专家 王一臣）