高壓水射流技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

楊晨光 ,李 彧 ,彌海晨 ,鄒珦洋

(1.西安公路研究院有限公司,西安 710065;2.陜西交通控股集團(tuán)有限公司藍(lán)商分公司,西安 710065)

高壓水射流技術(shù)被廣泛應(yīng)用于消防滅火、船舶清洗、煤礦開采、隧道開鑿、軍用爆炸裝置拆除、機(jī)械加工乃至外科手術(shù)等領(lǐng)域。依據(jù)射流形態(tài)的不同,高壓水射流通常被劃分為高壓純水射流、高壓磨料水射流、空化射流及脈沖射流[1]。高壓水射流技術(shù)起源于20 世紀(jì)50 年代,Bowden 等[2]研發(fā)了基于擠壓供能原理的高壓純水射流設(shè)備,驗(yàn)證了高壓純水射流對(duì)巖石具有沖蝕、破壞作用。20 世紀(jì)50 年代至80 年代,提高高壓水射流的穩(wěn)定性、持續(xù)性與沖蝕動(dòng)力是重點(diǎn)研究方向[3]。20 世紀(jì)90 年代至今,流體力學(xué)等領(lǐng)域的科研人員熱衷于對(duì)高壓純水射流進(jìn)行建模與數(shù)值分析,旨在以更低的成本確定高壓射流技術(shù)的流場(chǎng)模式、沖蝕動(dòng)力、噴嘴組成等參數(shù)[4]。此外,基于提升加工效率的目的,20 世紀(jì)80 年代起出現(xiàn)了高壓磨料水射流技術(shù)[5],其利用動(dòng)力傳遞原理,增大了射流的沖擊力,更適合切削結(jié)構(gòu)物。但高壓磨料水射流的內(nèi)在機(jī)理復(fù)雜,工作模型涉及的參數(shù)與邊界條件眾多,多影響因素的完全量化至今仍有很大難度[5-7]。21 世紀(jì)初期,空化射流技術(shù)與脈沖射流技術(shù)逐漸發(fā)展。因局部液-氣相變機(jī)理復(fù)雜,空化射流技術(shù)對(duì)設(shè)備要求較高,目前應(yīng)用仍限于深水切割、清洗核反應(yīng)堆等行業(yè)[8];脈沖射流技術(shù)基于水錘效應(yīng),使射流形成類似炮彈的水團(tuán),目前在航空航天、電纜清洗、破巖以及餐具清洗等方面有初步應(yīng)用,但在工程中的實(shí)際應(yīng)用較少[9-12]。

道路工程中的高壓水射流技術(shù)是以水或帶磨料的液體等為載體,經(jīng)特定噴嘴、增壓組件等設(shè)備,同時(shí)配合自行式施工裝置、人工水槍與推車等附件,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)物的清洗、破碎與切割等。由于當(dāng)前道路工程對(duì)高壓水射流技術(shù)的應(yīng)用有限,對(duì)沖蝕深度及沖蝕精度的要求低于機(jī)械等行業(yè),目前使用最為廣泛的仍是高壓純水射流技術(shù)[13]。

1 高壓水射流在道路工程中的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀

1.1 清洗

高壓純水射流的清洗功能在道路工程中的應(yīng)用主要包括以下兩個(gè)方面:一是路面覆層的清洗,二是道路標(biāo)線的清洗。其中清除結(jié)構(gòu)表面的覆蓋層,是高壓純水射流技術(shù)最初嘗試應(yīng)用的方向,近幾年,該技術(shù)開始被應(yīng)用于道路標(biāo)線清除[14]。

高壓水射流的清洗功能的相關(guān)研究重點(diǎn)在于射流橫向范圍作用的均勻性[15]。1991 年,Watson 等[16]提出多孔、小尺寸噴嘴的工作效率優(yōu)于單孔、大尺寸噴嘴。Leu 等[17]提出噴嘴直徑越大,覆層清洗的效果(寬度、深度與覆層的清除量)越好。1994—1995 年,Momber 等[18-19]研發(fā)了圓形與平面組合的扇形噴嘴,其可沿同一中軸線平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng),與傳統(tǒng)的圓形噴嘴和平面噴嘴相比具有更大的沖擊動(dòng)能與更靈活的清除方式,且扇形噴嘴在靶距短、清除范圍大時(shí)效果更佳。Scott 等[20]通過性能測(cè)試確定了噴霧量和清洗效率的空間分布,推薦了扇形噴嘴在清洗方面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。Singh 等[21]依據(jù)表面清除情況,將同一速度下水射流的不同區(qū)域分為不完全清除段、完全清除段和基體破壞段。Kong 等[22]基于高壓純水射流銑削試驗(yàn)提出表面破壞分為塑性變形致初始裂紋、應(yīng)力波發(fā)展及裂紋擴(kuò)展形成微坑3 個(gè)階段。Lu 等[23]提出高壓水射流隨時(shí)間發(fā)展分為水錘壓力階段和滯止壓力階段。Leu 等[24]提出了關(guān)鍵靶距的概念,以及關(guān)鍵靶距對(duì)應(yīng)的最佳清洗效率范圍。高道明[25]基于模糊推理與ANFIS(自適應(yīng)神經(jīng)模糊系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)的清洗率預(yù)測(cè)模型,研究了噴嘴、清洗參數(shù)與清洗效果間的關(guān)系,提出高壓純水射流清洗路面設(shè)備的效果評(píng)價(jià)和性能優(yōu)化的方法,推薦了路面高壓清洗車的合理配置參數(shù)。

道路標(biāo)線所用涂料通常為合成樹脂,老化或污損后需及時(shí)清除更換。但標(biāo)線與路面附著緊密,若采用化學(xué)法溶蝕,易影響瀝青路面功能,而利用高壓純水射流技術(shù)清洗道路標(biāo)線是更高效、綠色、低碳的處治措施。研究人員發(fā)現(xiàn),使用高壓水射流技術(shù)清洗道路標(biāo)線時(shí),設(shè)備壓力及噴嘴是影響清洗效率及清洗效果的核心因素,較路面覆層清洗,標(biāo)線清洗對(duì)沖蝕壓力及沖蝕深度的要求更高。張東速等[26]基于附壁效應(yīng),對(duì)比常見的清洗型噴嘴(圓柱形、圓錐形及錐直型)的射流速度及壓力,提出錐直型噴嘴的清洗效果更優(yōu)。楊國(guó)來等[27]仿真了高壓水射流錐直型噴嘴的參數(shù),認(rèn)為射流速度最優(yōu)時(shí)對(duì)應(yīng)的噴嘴長(zhǎng)徑比為2～4。侯榮國(guó)等[28]仿真了磨料的射流噴嘴內(nèi)外流場(chǎng),提出內(nèi)錐面的長(zhǎng)度、錐角影響射流分布速度。王曉龍[29]針對(duì)道路標(biāo)線的清洗,采用仿真技術(shù),提出壓力、靶距和沖擊角度均為清洗效果的重要影響因素。劉力紅等[30]采用Fluent分析軟件,推薦高壓水射流清洗道路標(biāo)線的參數(shù),即錐直型噴嘴的入口直徑為5 mm,出口直徑為1 mm,收縮角為30°,長(zhǎng)徑比為3。

1.2 破碎

高壓水射流在道路工程中還可用于破碎公路、橋梁的混凝土結(jié)構(gòu),以重新翻修。常見的混凝土破碎技術(shù)有使用振動(dòng)錘、風(fēng)鎬等機(jī)械方式和爆破、加入混凝土膨脹劑等化學(xué)方式,但上述方法易損壞設(shè)施的原有結(jié)構(gòu),成本高,且無法保證修復(fù)質(zhì)量[31-32]。高壓水射流技術(shù)是利用高壓水泵沖擊混凝土,通過應(yīng)力集中、水錘效應(yīng)等作用產(chǎn)生層間開裂、結(jié)構(gòu)分離等效果,可達(dá)到精準(zhǔn)破碎的目的。相比傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)破碎方式,高壓水射流技術(shù)綠色環(huán)保、精度高、效率高且危害性小。

高壓水射流破碎功能的相關(guān)研究起源于煤巖開采,Erdmann-Jesnitzer 等[33]基于試驗(yàn)提出脈沖射流的沖蝕深度和速度明顯優(yōu)于連續(xù)射流。Rehbinder[34]研究了脈沖射流的頻率對(duì)沖蝕速度及沖蝕深度的影響規(guī)律,提出100 Hz 沖蝕頻率下的破碎效果最顯著。Hloch 等[35]通過試驗(yàn)提出了不同速率、噴嘴直徑下脈動(dòng)水射流切割不銹鋼樣品的顯微硬度。Dehkhoda 等[36]利用花崗巖進(jìn)行試驗(yàn),建立脈沖水射流模型,提出內(nèi)部疲勞損傷、受沖擊部位的拉伸裂紋與空腔的作用機(jī)理。Liu 等[37]研究了間斷式脈沖水射流沖擊花崗巖的應(yīng)力波傳播路徑,提出巖石的宏觀破裂和固定深度侵蝕孔作用機(jī)理。Xue 等[38]采用計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)及數(shù)字圖像處理法,結(jié)合煤巖受力場(chǎng),提出射流動(dòng)能的衰減導(dǎo)致豎直方向的損傷范圍隨之減小。Liu 等[39]采用ALE(任意拉格朗日-歐拉)算法對(duì)高壓水射流破碎煤巖途徑進(jìn)行耦合,提出沖蝕速度與影響區(qū)煤巖孔隙發(fā)展呈正相關(guān),即沖蝕速度越快,破碎范圍越大。司鵠等[40]基于高壓磨料射流破碎巖石模型,發(fā)現(xiàn)沖擊破壞是巖石破碎的主要類型,局部作用效應(yīng)使破碎途徑呈現(xiàn)多個(gè)漏斗式交連深入。林曉東等[41]通過SPH(光滑粒子流體動(dòng)力學(xué))等算法模擬了高壓磨料射流的破碎巖石流程,提出隨著沖蝕深度的加大,巖石沖蝕坑的演變過程依次呈現(xiàn)“漏斗狀—V 形剖面—圓形截面組成的子彈體”3 個(gè)階段,遠(yuǎn)離沖蝕受力中心的部位損傷急劇降低,驗(yàn)證了高壓磨料射流的破碎范圍精準(zhǔn),對(duì)外界環(huán)境影響小。杜曉琳[42]研究發(fā)現(xiàn)高壓純水射流泵壓超過325 MPa 方可破碎混凝土結(jié)構(gòu)物。張娣[43]采用CT 法,研究高壓純水射流破碎混凝土結(jié)構(gòu)物的損傷分布特征,提出可將破碎度作為混凝土破碎程度的表征指標(biāo)。李坤元等[44]采用環(huán)氧固化體系配制透明混凝土,基于光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)原理,建立高壓磨料水射流沖擊均質(zhì)混凝土與內(nèi)蘊(yùn)裂紋數(shù)值模型,揭示均質(zhì)材料路面結(jié)構(gòu)物內(nèi)外部裂紋擴(kuò)展特征及其力學(xué)機(jī)理。阮佳琪等[45]從高壓純水射流的旋轉(zhuǎn)破碎方式方面評(píng)價(jià)了破壞混凝土的效率及其影響因素,發(fā)現(xiàn)噴嘴載體在橫斷面上的移動(dòng)速度與破碎深度呈負(fù)相關(guān),但與破碎效率呈正相關(guān)。

1.3 雕刻與切割

近年來,高壓水射流亦被用于局部刷毛、噴砂打毛、鹽酸腐蝕等,應(yīng)用高壓水射流鑿毛處理普通混凝土逐漸得到推廣。與傳統(tǒng)鑿毛技術(shù)相比,高壓水射流基本無揚(yáng)塵,且噪聲低、可控性強(qiáng),不影響深層及周邊結(jié)構(gòu)物,處理后的水泥混凝土表面潔凈、濕潤(rùn)。近年來,高壓純水射流開始被應(yīng)用于橋面待修補(bǔ)混凝土的鑿毛。

雕刻功能與切割功能都是側(cè)重于射流縱向的沖蝕作用,區(qū)別在于所需的沖蝕深度、泵壓參數(shù)等。Taggart 等[46]使用高壓水射流進(jìn)行冬季路面除冰,研究了除冰切割深度與水射流參數(shù)間的關(guān)系,但其雖強(qiáng)調(diào)了水射流的切割功能,卻仍直接采用高壓水射流路面清洗車進(jìn)行除冰,欠缺針對(duì)除冰目的的高壓水射流設(shè)備改進(jìn)與參數(shù)優(yōu)化。切割功能目前在道路工程中的應(yīng)用僅限于路表除冰,對(duì)于道路工程中特定深度的結(jié)構(gòu)物切割的研究及應(yīng)用尚屬空白。張建國(guó)等[47]采用出口壓力100 MPa 以上的高壓水沖擊混凝土表面砂漿層,并推薦了適用于混凝土拉毛的設(shè)備參數(shù):水射流工作壓力100～135 MPa,射距5～10 cm,流量30～50 L/min,主機(jī)功率120 kW。陳俊[48]針對(duì)摻鋼纖維的高性能水泥混凝土的修補(bǔ)問題,嘗試采用高壓水射流(水刀)進(jìn)行鑿毛,推薦刀頭噴嘴的行走速率為1 200 mm/min、射流壓力為270 MPa、行走間距2.2 mm,鑿毛效率6 m/h,經(jīng)驗(yàn)證高壓水射流的鑿毛效果佳,不擾動(dòng)深層結(jié)構(gòu)及其中的鋼纖維,建議增大噴嘴直徑及行走間距以提高效率。胡鑫等[49]在漳河特大橋混凝土橋面應(yīng)用了高壓水射流的切割功能,提出射流壓力、射流流量均與沖蝕強(qiáng)度的增幅呈負(fù)相關(guān)。王龍飛等[50]結(jié)合濟(jì)青高速改擴(kuò)建工程,闡述了高壓水射流清除混凝土技術(shù)的施工組織及工藝要點(diǎn),驗(yàn)證了其破除效率是傳統(tǒng)混凝土破除技術(shù)的10～15 倍。莊欠偉等[51]基于數(shù)值模擬與仿真,提出采用磨料水射流與刀具組聯(lián)合切割可改善刀具組切割C55 混凝土?xí)r的鋼筋纏繞刀具等現(xiàn)狀,大幅度降低刀組磨損率。

2 高壓水射流技術(shù)應(yīng)用在道路工程中的技術(shù)限制

2.1 具有破碎功能的高壓水射流受力復(fù)雜

高壓水射流作用下混凝土的破碎時(shí)間為微秒級(jí),單一學(xué)科難以分析出動(dòng)態(tài)破碎過程中流體-固體的碰撞動(dòng)力耦合以及坑洞與裂縫的非線性擴(kuò)展規(guī)律?，F(xiàn)有技術(shù)如CT、斷層成像等可揭示混凝土破碎后的結(jié)構(gòu)裂縫擴(kuò)展程度及損傷終極形態(tài),焦散線與光彈性法等可記錄沖擊瞬間混凝土的結(jié)構(gòu)表層動(dòng)態(tài)損傷過程,但因混凝土結(jié)構(gòu)不透明、非均質(zhì),其表面至內(nèi)部的裂縫沖蝕、貫通過程難以直觀表達(dá),且數(shù)值模擬涉及的參數(shù)過于復(fù)雜,現(xiàn)有分析軟件將非均質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為單一介質(zhì)結(jié)構(gòu),與混凝土實(shí)際損傷過程吻合度不高。目前,有關(guān)高壓水射流對(duì)混凝土破碎的研究多采用透明質(zhì)環(huán)氧樹脂脆性材料及高速攝像法,構(gòu)建高壓水射流沖擊其破碎區(qū)演化及裂紋擴(kuò)展檢測(cè)系統(tǒng),但由于環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)仍為均質(zhì),故難以完全模擬混凝土實(shí)際的破損途徑。鑒于此,混凝土受瞬時(shí)高壓水射流沖蝕的內(nèi)部受力分析存在以下問題:①高壓水射流作用下的非均質(zhì)混凝土破碎規(guī)律不明朗;②混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部不透明,難以直觀展示破碎過程中的裂縫擴(kuò)展情況;③非均質(zhì)、非透明的混凝土在高壓水射流作用下的破碎機(jī)理有待研究;④磨料高壓水射流已被試用于混凝土的結(jié)構(gòu)破碎,但其破碎機(jī)理仍有待明確。

2.2 具有雕刻或切割功能的高壓水射流技術(shù)的可控性有待提高

對(duì)于沖蝕深度及沖蝕寬度的控制,是道路工程中使用高壓水射流技術(shù)進(jìn)行雕刻與切割時(shí)的關(guān)鍵點(diǎn)。不同結(jié)構(gòu)物的雕刻與切割對(duì)沖蝕深度和沖蝕寬度的要求各不相同,但沖蝕寬度范圍內(nèi)沖蝕深度的一致性應(yīng)得到嚴(yán)格控制。依據(jù)行業(yè)規(guī)范,雕刻功能如刻槽、鑿毛等應(yīng)具備不同的沖蝕寬度。將高壓水射流應(yīng)用于道路工程的結(jié)構(gòu)物切割時(shí),首先應(yīng)明確是需要就地切割還是工廠化切割。就地切割應(yīng)注意以下幾點(diǎn):①保證動(dòng)力的持續(xù)性供應(yīng);②明確不同切割深度對(duì)應(yīng)的設(shè)備參數(shù)及工藝;③明確切割深度與設(shè)備各參數(shù)間的影響因素,建立切割深度與高壓水射流設(shè)備參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系,以便實(shí)現(xiàn)調(diào)整設(shè)備參數(shù)即可切割不同深度的結(jié)構(gòu)物;④明確高壓水射流設(shè)備的哪些參數(shù)影響沖蝕寬度,推薦雕刻、切割功能所需的設(shè)備參數(shù)合理范圍。工廠化切割與雕刻應(yīng)注意以下幾點(diǎn):①保證大面積結(jié)構(gòu)物在運(yùn)輸與作業(yè)過程中的無損;②明確高壓水射流作用后復(fù)位時(shí)采用哪種措施恢復(fù)整體結(jié)構(gòu)物的完整性與耐久性?，F(xiàn)有高壓水射流設(shè)備未專門針對(duì)道路工程的特定結(jié)構(gòu)物進(jìn)行設(shè)備參數(shù)調(diào)整,相關(guān)研究多為水泥混凝土路面的高壓水射流鑿毛設(shè)備的參數(shù)分析,對(duì)于上述道路工程中高壓水射流的切割、雕刻功能的沖蝕深度、沖蝕寬度與沖蝕均勻性的研究尚屬空白,道路工程用高壓水射流的雕刻、切割控制技術(shù)尚在起步階段。

2.3 高壓水射流設(shè)備研究欠缺

高效、穩(wěn)定、成熟的高壓水射流裝置是其在道路工程中實(shí)現(xiàn)清洗、雕刻或切割等功能的核心。只要高壓水射流裝置能實(shí)現(xiàn)不同的沖蝕深度與沖蝕寬度并保證沖蝕均勻性,便可將其在精密機(jī)械、軍工等領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)在道路工程中進(jìn)行探索性應(yīng)用,道路工程中高壓水射流技術(shù)存在的缺陷終將得到彌補(bǔ)。然而,道路工程領(lǐng)域?qū)τ诟邏荷淞骷夹g(shù)的運(yùn)用多局限于清洗功能。截至目前,市面上應(yīng)用較為成熟的是基于高壓純水射流的道路清洗車與標(biāo)線清洗車,個(gè)別廠家采用高壓磨料水射流技術(shù)進(jìn)行橋面聯(lián)結(jié)層的鑿毛處治,但因現(xiàn)有裝置配備的泵壓及動(dòng)力裝置有限,效率較低,應(yīng)用受限。對(duì)于道路工程用高壓水射流設(shè)備,相關(guān)人員應(yīng)依據(jù)適用范圍,結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,進(jìn)行裝置增壓、動(dòng)力持續(xù)性、工程效率提升等方面的研究。

2.4 高壓水射流技術(shù)適應(yīng)性及安全性的研究不足

傳統(tǒng)高壓水射流技術(shù)采用的沖蝕介質(zhì)為水,因而在內(nèi)陸、水資源匱乏地區(qū)的應(yīng)用受到較大限制。建議根據(jù)實(shí)際需要,采用能溶蝕覆蓋層但不溶蝕結(jié)構(gòu)層的清洗液代替水,拓展高壓水射流技術(shù)的適用范圍。此外,高壓水射流裝置就地作用時(shí),普遍采用柴油作為動(dòng)力源,在大范圍應(yīng)用時(shí),容易造成環(huán)境污染,與“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)相悖,建議大力推廣清潔型能源如電能等作為沖蝕動(dòng)力。

使用高壓水射流技術(shù)進(jìn)行破碎、雕刻及切割需要較大的沖擊壓強(qiáng),對(duì)操作人員的安全存在一定的威脅。因此,需開展全過程全智能化施工設(shè)備及工藝研究,或?qū)⒔Y(jié)構(gòu)物切割、運(yùn)輸并進(jìn)行工廠化預(yù)制作業(yè),保障操作人員的安全。

3 高壓水射流技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用展望

3.1 舊水泥混凝土的就地破碎與切割

舊水泥混凝土養(yǎng)護(hù)多采用機(jī)械破碎法,存在以下不足:采用多錘頭或單錘頭破碎時(shí)水泥混凝土板內(nèi)易橫向分層[50];振動(dòng)破碎工藝及設(shè)備使用較少,經(jīng)驗(yàn)不足;采用汽錘破碎時(shí)波及范圍廣,影響兩側(cè)路面與交通;切割機(jī)的切割深度大,鋸片大,能耗高。因此,現(xiàn)行舊水泥混凝土的養(yǎng)護(hù)急需一種對(duì)周邊結(jié)構(gòu)物無影響、效率高、能耗低、適用范圍精準(zhǔn)的新工藝。截至目前,高壓水射流技術(shù)的破碎功能在舊橋墩拆除方面、切割功能在橋面鑿毛方面均有初步嘗試應(yīng)用,但在破碎路面結(jié)構(gòu)物方面的應(yīng)用尚屬空白。高壓水射流技術(shù)具有作用范圍精準(zhǔn)、能耗低等優(yōu)勢(shì),是實(shí)現(xiàn)破碎路面結(jié)構(gòu)物這一目標(biāo)的新方向,其就地破碎、切割舊水泥混凝土的核心在于目標(biāo)作用深度的實(shí)現(xiàn)以及作用的均勻性,以實(shí)現(xiàn)舊水泥混凝土的高效就地破碎或原位切割,并將舊料進(jìn)行工廠化預(yù)制再生、補(bǔ)強(qiáng)。建議針對(duì)脈沖射流開展破碎功能的研究,針對(duì)高壓磨料水射流開展切割功能的研究。

3.2 隧道瀝青路面的雕洗工藝

安全與綠色是交通領(lǐng)域的長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo),也是高速公路運(yùn)營(yíng)與養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)方向。隧道具有濕度大、空氣流動(dòng)緩慢等特點(diǎn),灰塵和尾氣中油污的混合物長(zhǎng)期積聚,緊密膠附于瀝青路面的紋理空隙,致使構(gòu)造深度持續(xù)衰減,遇貨車剎車水時(shí)路表濕滑,易致車輛側(cè)翻。傳統(tǒng)人工處治方法效率極低、油污塵垢難清洗,操作人員人身安全難保障,而雕洗工藝采用高壓純水射流技術(shù),可有效清除隧道瀝青路面上的油污和灰塵混合物,恢復(fù)路面構(gòu)造深度,提高摩擦系數(shù)。該方向的重點(diǎn)在于改進(jìn)高壓純水射流的設(shè)備與工藝參數(shù),以達(dá)到提高防滑功能且不損傷原路面微觀結(jié)構(gòu)的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓水射流技術(shù)因具有精度高、無污染、能耗低、影響范圍小等優(yōu)勢(shì),受到了研究人員的廣泛關(guān)注,但其在道路工程中的應(yīng)用有限,主要涉及道路標(biāo)線清洗、橋梁水泥混凝土雕刻、隧道瀝青路面雕刻與清洗等領(lǐng)域。本文對(duì)高壓水射流技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用狀況與發(fā)展前景總結(jié)如下:

(1) 按照使用功能劃分,道路工程中可使用高壓水射流進(jìn)行清洗、破碎、雕刻與切割等,且依據(jù)實(shí)際工程需要,高壓水射流可實(shí)現(xiàn)多種功能的交叉。截至目前,具有清洗與雕刻功能的隧道瀝青路面雕洗技術(shù)已有初步成效,有助于提升路面抗滑性能。

(2)按照射流形態(tài)劃分,道路工程中可采用高壓純水射流、高壓磨料水射流及脈沖射流。其中高壓純水射流宜用于道路結(jié)構(gòu)物的清洗及雕刻,高壓純水射流、高壓磨料水射流宜用于道路結(jié)構(gòu)物的切割與雕刻,脈沖射流、高壓磨料水射流宜用于道路結(jié)構(gòu)物的破碎。

(3) 現(xiàn)有的高壓水射流技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用研究存在理論建模復(fù)雜、開裂過程難以探測(cè)、目標(biāo)應(yīng)用范圍狹窄、設(shè)備可控性有待提高等問題,致使其在道路工程中的大范圍應(yīng)用局限于清洗功能,且高壓射流設(shè)備應(yīng)用于道路工程的安全性、在各類型氣候地理?xiàng)l件下的適用性及其動(dòng)力源類型等仍有待深入研究。

(4) 清洗與雕刻功能復(fù)合的隧道瀝青路面雕洗工藝、切割與破碎功能復(fù)合的舊水泥混凝土路面的預(yù)制復(fù)位養(yǎng)護(hù)技術(shù)作為新方向,綠色、便捷、安全,符合“碳中和、碳達(dá)峰”的目標(biāo),將是道路工程養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域的重大革新,具有非常廣闊的應(yīng)用前景。