國(guó)省道路面大中修分車道設(shè)計(jì)探討

謝春林

（北京建達(dá)道橋咨詢有限公司 杭州 310019）

杭州某省道是杭州地區(qū)交通要道，也是經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的黃金通道。通車以來(lái)，交通量增長(zhǎng)迅速，超限車輛的劇增，嚴(yán)重破壞了公路路況，導(dǎo)致路面病害較多，主要為瀝青路面龜裂、塊裂、沉陷、車轍等，影響行車舒適性，存在一定的安全隱患，需要進(jìn)行處治。

1 對(duì)舊路現(xiàn)狀的調(diào)查與檢測(cè)

該省道為雙向4車道一級(jí)公路，現(xiàn)狀為瀝青路面，路基寬24.50 m，路面寬21.00 m。始建于1994年，在2004年對(duì)全幅路面進(jìn)行過(guò)大修改造，改造后路面結(jié)構(gòu)為：4 c m瀝青混凝土上面層＋5 c m瀝青混凝土下面層＋25 c m水泥穩(wěn)定碎石基層。管養(yǎng)單位在2011年又對(duì)左幅行車道進(jìn)行大修改造，改造措施為：挖除老路面層、基層后加鋪4 c m AC-16C＋6 c m AC-20C＋22 c m水泥穩(wěn)定碎石基層＋20 c m水泥穩(wěn)定碎石底基層。

根據(jù)調(diào)查及檢測(cè)，整條道路路面強(qiáng)度均較低，路面破損狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)左幅路面均為差，右幅路面以中為主［1］，左右幅路面破損情況差異較大，左幅路面龜裂非常嚴(yán)重，分布于整幅路面，大部分路段車轍在1 c m以上。右幅路面以輕中型龜裂為主，基本無(wú)車轍。道路平整度較差，行車時(shí)存在明顯顛簸，左幅平整度比右幅差。因此左幅大修以增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高面層抗車轍能力為主；右幅大修以改善路面行駛性能，延緩病害發(fā)育為主。調(diào)查狀況見(jiàn)表1。

表1 公路使用狀況評(píng)定表

2 交通組成分析

根據(jù)現(xiàn)有交通量觀測(cè)資料，大中修設(shè)計(jì)的交通組成和代表車型見(jiàn)表2，圖1。

表2 代表車型

圖1 近5年交通量組成

根據(jù)對(duì)區(qū)域交通系統(tǒng)分析，項(xiàng)目沿線分布有3處石料場(chǎng)，運(yùn)料車都是大型拖掛車、貨車，部分車輛超載現(xiàn)象嚴(yán)重，左幅大型車以礦場(chǎng)外運(yùn)的滿載或超載車為主，右幅大型車以空載回廠的車為主，因此道路左幅路面破損遠(yuǎn)遠(yuǎn)比右幅嚴(yán)重。

利用收費(fèi)站連續(xù)9個(gè)月的車輛超限資料和項(xiàng)目軸載分析成果，通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)，得出左幅道路貨車車輛超載的比例見(jiàn)表3。

表3 左幅道路貨車超限比例表 %

由表3可見(jiàn)，左幅道路超載最嚴(yán)重的是特大、大型貨車，超載比例達(dá)45.39%，左幅補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算時(shí)考慮45%的大貨車超載50%進(jìn)行計(jì)算。

大中修項(xiàng)目的交通量均為對(duì)項(xiàng)目交通流監(jiān)測(cè)或現(xiàn)有路網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，在項(xiàng)目完工后交通量會(huì)增長(zhǎng)，且交通流分配基本與大中修前保持一致，即左幅大型車仍以礦場(chǎng)外運(yùn)的滿載或超載車為主，右幅大型車以空載回廠的車為主。

3 彎沉計(jì)算和推薦路面結(jié)構(gòu)

根據(jù)交通分布特點(diǎn)，左幅以大型車滿載或超載為主，右幅以大型車空載為主，左幅按45%的大貨車超載50%計(jì)算，根據(jù)交通運(yùn)輸部路面10年不大修的精神，設(shè)計(jì)年限取10年。

根據(jù)交通組成分析結(jié)果，在大中修方案設(shè)計(jì)時(shí)，遵循以下原則：（1）根據(jù)交通量特征、現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)、彎沉強(qiáng)度、病害分布等特點(diǎn)，進(jìn)行分車道差異化設(shè)計(jì)［2］；（2）從節(jié)能環(huán)保角度出發(fā)，積極推廣新材料、新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，在分車道設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)病害充分、恰當(dāng)?shù)奶幚砗捅匾慕Y(jié)構(gòu)層加鋪達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并實(shí)現(xiàn)老路面的充分利用［3－4］，對(duì)瀝青混凝土舊料進(jìn)行再生利用。

經(jīng)計(jì)算［5］，左幅在設(shè)計(jì)年限內(nèi)彎沉設(shè)計(jì)累計(jì)軸次為6.2×106次，路面設(shè)計(jì)彎沉值為0.262 mm（半剛性基層）。行車道提出3個(gè)大修方案，見(jiàn)表4。

表4 左幅行車道方案比較表

鑒于左幅行車道主要為重載交通，同時(shí)本項(xiàng)目位于城區(qū)，泡沫瀝青方案抬高高度達(dá)20 c m，現(xiàn)狀路面已經(jīng)有42 c m水穩(wěn)基層，再采用水穩(wěn)補(bǔ)強(qiáng)將導(dǎo)致基層強(qiáng)度過(guò)高，容易產(chǎn)生反射裂縫，因此推薦采用方案三（5 c mAC-13C（SBS）＋7 c mSUP-20＋12 c m瀝青碎石），為增強(qiáng)路面抗車轍性能，下面層添加0.3%抗車轍劑。

左幅硬路肩大修推薦方案參照行車道，先對(duì)原路面9 c m瀝青混凝土面層進(jìn)行統(tǒng)一銑刨，對(duì)25 c m水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行就地再生處治，然后加鋪8 c m ATB-25密級(jí)配瀝青碎石＋7 c m－SUP-20＋5 c mAC－13C（SBS）。

右幅在設(shè)計(jì)年限內(nèi)彎沉累計(jì)軸次為2.0×106次，路面設(shè)計(jì)彎沉值為33.0 mm（半剛性基層）。行車道提出2個(gè)大修方案，見(jiàn)表5。鑒于右幅行車道重型車以空載為主，現(xiàn)狀道路雖然彎沉較大，但路面破損情況一般，也不存在重型車轍路段，為節(jié)能環(huán)保、節(jié)約投資，推薦采用方案一（4 c mAC-13C＋6 c mAC-20C＋16 c m泡沫瀝青冷再生）。

右幅硬路肩大修推薦方案參照行車道，先對(duì)原路面9 c m瀝青混凝土面層進(jìn)行統(tǒng)一銑刨，對(duì)基層病害進(jìn)行處理，然后加鋪13 c m泡沫瀝青冷再生基層＋6 c mAC-20C＋4 c mAC-13C。

表5 右幅行車道方案比較表

4 經(jīng)濟(jì)性與耐久性

在左右幅路況及交通軸載相差很大的國(guó)省道公路大中修項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)分車道路面設(shè)計(jì)具有明顯的優(yōu)越性。如果按照常規(guī)設(shè)計(jì)，在左右幅設(shè)計(jì)軸次及周期相同的條件下，交通軸載偏小的半幅及兩側(cè)硬路肩也需按照交通軸載偏大的半幅進(jìn)行設(shè)計(jì)，直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)浪費(fèi)。

進(jìn)行分車道設(shè)計(jì)由于充分考慮了車輛運(yùn)行的特點(diǎn)，對(duì)于重載車輛多的半幅，由于設(shè)計(jì)當(dāng)量軸次的提高，加上對(duì)路面適應(yīng)重載交通的特殊設(shè)計(jì)，使得重載交通的半幅耐久性比常規(guī)設(shè)計(jì)有明顯的提高，而增加的費(fèi)用不足常規(guī)設(shè)計(jì)費(fèi)用的12%。對(duì)于交通軸載偏小的半幅及兩側(cè)硬路肩，根據(jù)實(shí)際交通軸次進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，比常規(guī)設(shè)計(jì)減少的費(fèi)用達(dá)28%。對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目而已，總的工程建設(shè)費(fèi)將直接節(jié)約近16%。

綜合而言，國(guó)省道路面大中修采用分車道設(shè)計(jì)既能協(xié)調(diào)各幅路面的設(shè)計(jì)周期，又可以提高重載車道的路面耐久性，還可以明顯節(jié)約工程投資，值得在工程中加以實(shí)踐。

5 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)省道大中修設(shè)計(jì)中，由于路面呈現(xiàn)陰陽(yáng)面，部分車道軸載特別大，按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法往往導(dǎo)致部分車道加鋪厚度大，造價(jià)高。當(dāng)用設(shè)計(jì)彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，由于各車道分布軸次不同，在理論上各車道補(bǔ)強(qiáng)厚度是不同的。采用分車道進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，既能滿足路用性能，又符合實(shí)際車載軸次分布情況，且降低成本，為今后國(guó)省道路面大中修養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)提供了積極的借鑒意義。

［1］ JTJ H20－2007公路狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［2］ 謝春林.單側(cè)拓寬高速公路考慮交通渠化的路面設(shè)計(jì)方法［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2012.

［3］ 蘇婷婷，咼潤(rùn)華，林俊舟，等.超薄瀝青路面早期損害裂縫和車轍的特點(diǎn)分析［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)：交通科學(xué)與工程版，2014（1）：176-180.

［4］ 廖朝華，王家強(qiáng).多車道高速公路改擴(kuò)建工程路面分車道設(shè)計(jì)探討［J］.中外公路，2009（2）：241-246.

［5］ JTG D50－2006公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2006.