公路路基路面設計安全檢查問題分析

孫維

(上海市市政規(guī)劃設計研究院有限公司，上海 200031)

1 引言

路基是指按照路線位置和特定的技術(shù)要求，修建而成的作為路面基礎(chǔ)的帶狀構(gòu)造物。通常情況下，修建路基的原材料為土和石料，整體呈現(xiàn)線性結(jié)構(gòu)。路面是指應用筑路材料攤鋪在路基結(jié)構(gòu)頂面，壓實后供車輛、行人直接在其表面上經(jīng)行的一層或多層道路結(jié)構(gòu)層。對公路而言，路基路面的設計質(zhì)量均至關(guān)重要。二者若分別具備各自的功能并良好地配合，則公路的質(zhì)量和使用壽命均可得到保證，反之則會遺留大量安全隱患，必須予以重視。

2 公路路基路面設計安全方面存在的問題

2.1 路基厚度設計不達標

通過文獻收集分析法得出，公路路基設計方面存在的常見問題為路基的厚度不達標。公路路基設計在路面之下，負責承載路面自重以及在路面上方通行的車輛和行人的重量[1]。如果路基厚度不達標，導致路基較薄，無法有效承載壓力，則整條公路輕則出現(xiàn)裂縫，重則塌陷。公路路基越厚，從理論上來看，公路整體能夠承受的載荷雖然會提升，但施工原材料、填埋用料的應用量必定會隨之增加，公路建造的成本投入會超過預期。在是公路建設總預算有限的情況下，路基過厚，意味著路肩、路面設計建造時能夠使用的材料量便會減少，對應位置的綜合質(zhì)量很可能無法達到要求。總體而言，公路路基較薄或較厚都違反設計原則，且是路基設計建造常出現(xiàn)的問題。

2.2 路基穩(wěn)定性設計不達標

路基能夠保證公路的質(zhì)量，在一定程度上降低公路災害的發(fā)生率。如果路基的穩(wěn)定性不足，意味著在路基的設計階段，設計人員在巖體力學、工程地質(zhì)學、土力學等方面的知識應用出現(xiàn)了問題，甚至有可能在某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)的計算方面出現(xiàn)錯誤。除了專業(yè)知識應用不佳導致路基穩(wěn)定性設計不達標之外，公路沿線存在凹凸不平處、斜坡等均會影響路基的穩(wěn)定性。正常情況下，設計人員必須重點考慮這些因素，而設計人員往往容易忽略這些問題，造成路基穩(wěn)定性不佳。

2.3 路面設計不達標問題

2.3.1 基礎(chǔ)設計不達標

我國公路的路面結(jié)構(gòu)一般分為面層、聯(lián)結(jié)層、基層、底基層、墊層等。公路路面類型有很多種，需根據(jù)公路的應用區(qū)域、經(jīng)行的主要車輛類型、公路周邊環(huán)境等因素進行選擇。但無論選擇哪一種類型，都要達到如下標準：(1）具有足夠的強度，至少需要保證過往車輛通過時，路面不會因為車輛自重過大而發(fā)生形變，最終引發(fā)裂縫[2]。(2）與路基相同，路面的穩(wěn)定性同樣重要，投入使用期間不能因為常規(guī)的自然氣候變化(如溫度變化、降雨降水、風力強度變化等）而導致路面結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。(3）路面的平整度同樣重要，該因素決定行駛在路面上的車輛是否安全。如果路面凹凸不平，甚至有明顯的尖銳凸起物，則車輛經(jīng)行過程中，一旦在速度過快的情況下與之接觸，極有可能引發(fā)車輛側(cè)翻等嚴重事故。

2.3.2 功能設計不達標

路面應該具備的功能包含：(1）防水抗滑能力。當出現(xiàn)雨雪天氣，或是灑水車作業(yè)剛剛完成之后，路面表面不能有水積存。此外，車輛正常行駛、啟動、制動期間，路面均應能提供一定的摩擦力，防止車輛出現(xiàn)滑溜危險。(2）路面應該具有一定的塵土吸附功能，避免有泥沙積存時，受過往車輛影響而導致塵土飛揚，最終對環(huán)境造成破壞[3]。

總體而言，很多公路的路面設計在不同程度上忽視了對路面基礎(chǔ)、路面功能的要求，遺留很多隱患。

3 公路路基路面設計安全性的具體檢查要素

3.1 公路路基設計安全檢查

3.1.1 路基橫斷面以及行車道方面的設計安全檢查

公路的設計級別不同，投入使用后承載的交通量也存在差異。因此，不同級別的公路對應的性能存在一定的差異。比如，高速公路和一級公路，除了滿足正常的車輛行駛要求外，還需按要求設置加速車道、減速車道、爬坡車道等。特別是高速公路，如果缺少了這些特定情況下使用的行車道，意味著公路的保護設施不到位。針對低級別的公路進行設計時，在路面寬度設計方面同樣需要提高重視程度。比如，在我國很多城市中，為了防止出現(xiàn)交通堵塞問題，做好分流工作，要求一些主干道路旁邊的臨近公路采用“單向停車”的交通管理方法。但“單向行車”并不意味著“道路寬度同時只夠單臺車輛行駛”，而是在寬度設計時，至少應該預留充足的錯車空間，保證兩輛車能夠“并排”通過。在一些地形條件比較復雜的區(qū)域，則在設計時必須重點考慮緊急避險車道?？傮w而言，針對不同位置、不同等級、不同用途的公路進行設計時，在滿足上述基礎(chǔ)要求之外，還應注重下列要點：(1）重點審查公路路基標準橫斷面以及典型橫斷面的設計圖，必須首先指出其中存在的根本性錯誤；(2）應該檢查橫斷面中各個組成部分對應的功能，應確保完備，沒有任何遺漏；(3）應該檢查各種功能對應的附加車道的長度、寬度、坡角度等參數(shù)是否滿足要求；(4）還應重點檢查一些道路中的附加車道設計方案與主線干道之間的銜接協(xié)調(diào)性問題。

3.1.2 公路緊急避險車道路基性能設計相關(guān)參數(shù)檢驗

為了盡量保證車輛的行車安全，需要設計緊急避險車道。如果避險車道本身存在設計缺陷，則會大幅度提高車輛遇險的概率?；诖?，在設計完成之后，技術(shù)人員需要對避險車道的路基性能，相關(guān)參數(shù)進行全方位審查。圖1為某條新建公路避險車道制動床示意圖。設計人員在看到設計圖和相關(guān)數(shù)據(jù)之后，應該首先檢查相關(guān)公式的應用是否準確，并代入相關(guān)參數(shù)進行計算，確定結(jié)果是否準確。如制動床的設置長度應按式(1）計算：

式中，L′為制動床的設置長度，m；L 為制動床的計算長度，m

制動床計算長度L 的計算公式如式(2）：

式中，V 為制動床入口處的車輛行駛速度，km/h；R 為制動床面層的阻力系數(shù)，需根據(jù)使用材料的不同對應具體值(可經(jīng)由實車試驗確定）；G 為應急避險車道制動床的坡度，%。

安全檢驗人員需要根據(jù)對應的公式，代入相關(guān)數(shù)據(jù)進行計算，將求得的數(shù)據(jù)與設計方案中給出的原始數(shù)據(jù)進行比對。如果多次計算結(jié)果與設計方案一致，則表明相關(guān)參數(shù)的結(jié)果計算正確，如果多次計算結(jié)果均與設計方案不符，則需請第三方機構(gòu)或個人進行計算，并再次比對結(jié)果，得出結(jié)論。總體而言，這類具有特殊功能的公路路基相關(guān)參數(shù)計算結(jié)果必須保證準確性和精確程度。

3.1.3 路基穩(wěn)定性檢驗

在一些常規(guī)路段，如果公路路堤邊坡高度超過20 m，或是地面的斜坡陡峭比率超過1∶2.5，公路路基一旦受到較為惡劣的水文地質(zhì)條件影響，極有可能出現(xiàn)道路整體下陷、部分道路區(qū)段滑移等現(xiàn)象。面對此種情況，設計安全檢驗人員的工作重點為：(1）對公路高路堤的邊坡坡率進行檢查；(2）對高路堤的整體穩(wěn)定性進行計算，并就相關(guān)結(jié)果與設計方案進行比對；(3）對設計方案中是否給出有效防止公路失穩(wěn)的保護、補救措施等進行檢查。如果缺少上述內(nèi)容中的任何一項，應該視為設計方案不合格，需退回修改。

3.2 公路路面設計安全檢查——路面瀝青混合料和多種集料的設計應用檢查

目前，我國公路路面構(gòu)成主料為瀝青，輔以多種混合材料。這樣的路面經(jīng)過壓實作業(yè)之后，平整度及觀感均較強，能夠滿足社會公眾的需求。但為了降低路面因強度等性能不足，有車輛經(jīng)過后因發(fā)生形變進而引發(fā)裂縫的概率，需要對路面的瀝青混合料以及其他集料混合后形成的路面整體結(jié)構(gòu)的性能、強度等進行檢測，確保公路路面符合要求。根據(jù)公路的分類，同一類指標對應的參數(shù)設計要求如表1所示。

表1 公路路面瀝青面層設計性能檢測對應標準

具體用于測量公路路面設計方案是否達到相關(guān)標準的方法為：(1）按照表1中所示的數(shù)據(jù)，對設計方案中給出的公路路面瀝青面層相關(guān)集料的配比情況進行調(diào)查。在條件允許的情況下，可進行實驗室檢驗——按照設計方案中給出的材料配比方案，制作成路面面層混合料之后，模擬小規(guī)模施工過程，之后檢驗混合料的性能是否符合相關(guān)標準。(2）通過文獻收集法，查找設計方案中給出的混合料配比方法的實際應用效果。

4 結(jié)語

針對公路路基路面設計安全性進行檢查時，首先應該圍繞公路的級別、修建位置、對應功能的設計是否完善進行檢查。理論上，缺少任何一項都應視為公路路基路面設計不合格?；竟δ?、基本條件均滿足相關(guān)標準后，技術(shù)人員還需對公路路基路面設計方案中給出的相關(guān)參數(shù)的計算方法、適用標準等進行查驗、計算、比對，若二者相互符合，意味著有關(guān)參數(shù)的結(jié)果較為準確；如果不符，則表明計算有誤，連帶著很多參數(shù)可能存在錯誤，需進行全面檢查，保證設計方案的完善性，確保后續(xù)施工期間不出現(xiàn)差錯。