市政道路工程路基路面的規(guī)劃設(shè)計(jì)探究

滕龍

（貴陽建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司，貴州貴陽 550000）

0 引言

市政道路工程是我國(guó)建設(shè)工程的重要組成部分，研究市政道路工程的路基路面規(guī)劃設(shè)計(jì)，不僅能夠提升市政道路工程的建設(shè)水平，還能為其他各項(xiàng)工程建設(shè)提供參考。研究市政道路工程的路基路面規(guī)劃設(shè)計(jì)，要從路基路面的設(shè)計(jì)要求以及影響其規(guī)劃設(shè)計(jì)的因素出發(fā)。

1 市政道路工程路基路面設(shè)計(jì)的要求

對(duì)市政道路工程路基路面進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)要滿足以下3點(diǎn)要求：①路基路面要具備承載能力。行駛在路面上的車輛會(huì)對(duì)路基及底基層造成影響，使路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的碎裂或位移情況，造成道路條件惡化，引起交通事故和人員傷亡。因此在對(duì)路基路面進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)要重點(diǎn)考慮其承載力問題。路基路面的承載能力主要包括剛度和強(qiáng)度兩個(gè)方面。路基路面要能承受住車輛的壓力，其自身的各層面結(jié)構(gòu)也要有足夠的剛性，避免出現(xiàn)變形、碎裂等情況；②路基路面的結(jié)構(gòu)要有足夠的耐久性，隨著時(shí)間變化，溫度影響及路面車輛對(duì)道路的磨損程度就會(huì)越大，路基路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要能滿足使用時(shí)長(zhǎng)的需求；③路基路面的設(shè)計(jì)要能滿足功能性需求。在設(shè)計(jì)路基路面時(shí)，要對(duì)經(jīng)濟(jì)性及功能性充分考慮，設(shè)計(jì)出的路基路面不僅要滿足成本需求，也要保證路面光滑、平整程度。

2 影響市政道路路基路面設(shè)計(jì)的因素

影響市政道路路基路面設(shè)計(jì)的主要因素為以下兩方面：一方面，路基路面設(shè)計(jì)要充分考慮道路穩(wěn)定性因素，包括道路周邊的地質(zhì)條件、氣候和水文條件以及地基土的主要類別；另一方面，承載能力及周邊環(huán)境也是影響路基路面設(shè)計(jì)的重要因素，包括對(duì)周圍交通流量的估計(jì)、周邊車輛的種類及重量、車輛對(duì)路面所造成損害的程度、車輛軸承載力及承載效果換算、此條道路的使用時(shí)長(zhǎng)以及周圍交通情況等。這兩方面因素共同影響著市政道路路基路面的規(guī)劃設(shè)計(jì)。

3 市政道路路基路面具體規(guī)劃設(shè)計(jì)研究

3.1 路基規(guī)劃設(shè)計(jì)

路基主要是由路基本體與其相關(guān)設(shè)施所構(gòu)成，其中路基本體指的是路基斷面中需要挖填的那部分，而路基設(shè)施是指與路基相關(guān)的工程設(shè)計(jì)建設(shè)，主要為了保障路基的穩(wěn)定性，如防護(hù)欄、排水溝、加固設(shè)施等。市政道路，多為主高速公路或支線高速公路，路基作為路面的基礎(chǔ)部分，是整個(gè)道路建設(shè)的承重主體，承載著路面結(jié)構(gòu)及路面上面車輛的重量。根據(jù)我國(guó)的《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定，路基的壓實(shí)工作要在含水量至少2%的環(huán)境下進(jìn)行，以潮濕環(huán)境為宜。在進(jìn)行實(shí)際壓實(shí)工作時(shí)，要測(cè)試潮濕環(huán)境下的CBR值，再依據(jù)此處路面的土質(zhì)，可在公路的每1km處進(jìn)行1～2次的CBR實(shí)驗(yàn)，如果此處道路的土質(zhì)類型變化不大，就可以選擇此段公路的平均CBR值來作為此條公路路面的設(shè)計(jì)值[1]。以貴遵復(fù)線為例，其周邊地形多為山嶺，基于此種地形，在設(shè)計(jì)路基高度時(shí)，要將路堤設(shè)計(jì)在2.6m以上，以方面進(jìn)行后續(xù)的通道設(shè)計(jì)工作。保持路基的穩(wěn)定性和干燥程度，可避免其受到地表水及地下水的影響。設(shè)計(jì)方面加入擋土墻能夠減少建設(shè)公路占用耕地及農(nóng)田的面積，挖掘方式上多采用半填半挖方式。據(jù)調(diào)查，建設(shè)此條高速公路需要面對(duì)最大的不良地質(zhì)就是軟土，可以采取換填土、碎石加墊、塑料排水裝置等處理方式來解決。此條高速公路的總排水工程為103729m3、片石護(hù)坡工程總體積為456718m3、網(wǎng)格植被坡總工程體積為327819m3、噴錨式護(hù)坡總體積為928173m3、其中不良地段共有2456m，占用了7892.2畝土地。

3.2 路面規(guī)劃設(shè)計(jì)

如圖1所示，市政道路工程建設(shè)的路面結(jié)構(gòu)由墊層、基層以及面層所構(gòu)成。墊層在整個(gè)路面的最下方，其功能是防凍、隔水以及排水，可以在一定程度上改善基層的環(huán)境條件；基層位于墊層以上，是主要負(fù)責(zé)承載路面上車輛重量的結(jié)構(gòu)，其在承載重量的同時(shí)，也能夠?qū)⒅亓糠稚⒌綁|層之中，因此屬于路面結(jié)構(gòu)當(dāng)中最重要的部分。基層需要有較好的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，能夠承受大型車輛的重量；面層作為路面最頂上的一層需要平整和光滑，也要能夠經(jīng)受車輛的摩擦，同時(shí)要有良好的溫度穩(wěn)定性和不透水性，以避免積水侵入地下對(duì)基層和墊層造成損害。路面各個(gè)結(jié)構(gòu)的厚度及建設(shè)選材要根據(jù)路上交通量、車輛重量以及具體的功能要求來設(shè)計(jì)，路面各結(jié)構(gòu)層最小厚度如表1所示。

圖1 市政道路路面結(jié)構(gòu)

表1 路面各結(jié)構(gòu)層最小厚度

3.2.1 混凝土路面

混凝土路面設(shè)計(jì)方面。由于混凝土結(jié)構(gòu)延展性差，土板較堅(jiān)硬，在長(zhǎng)期使用中，路面上車輛會(huì)對(duì)路面造成損傷，其損傷形式包括錯(cuò)臺(tái)、擠壓導(dǎo)致路面混凝土塊碎裂以及斷裂等[2]。因此在進(jìn)行混凝土路面設(shè)計(jì)時(shí)要設(shè)計(jì)焊接縫，以路面在經(jīng)過高溫及車輛長(zhǎng)期摩擦產(chǎn)生的損害為主要損害方式，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及交通規(guī)定范圍內(nèi)，車輛的承載力以及路面溫度影響的綜合應(yīng)該不超過混凝土路邊能夠承受的壓力強(qiáng)度，基于此將某段市政道路的使用期限定為20年，穩(wěn)定性概率定為80%，而穩(wěn)定性指標(biāo)定為0.86，其路面承受等級(jí)分別為中級(jí)以及高級(jí)?；炷谅访娴木唧w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要包含以下5方面內(nèi)容：①混凝土路面設(shè)計(jì)要依據(jù)穩(wěn)定性概率及穩(wěn)定性指標(biāo)來建設(shè)；②調(diào)查此條公路附近的交通情況，通過調(diào)查確定此條公路建成后每日的車輛承載次數(shù)，以此確定交通等級(jí)，基于此對(duì)路面的具體結(jié)構(gòu)厚度及材料情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，初步擬定數(shù)值；③選擇這一路段使用混凝土材料的最低拉彎程度的標(biāo)準(zhǔn)值，通過一定次數(shù)的測(cè)試確定整體混凝土路面的拉彎性程度，再與墊層及基層的材料確定所有使用材料的回彈標(biāo)準(zhǔn)值，以進(jìn)行配比來完成設(shè)計(jì)；④根據(jù)整個(gè)公路所在的區(qū)域及路基土類型來確定路床頂部的回彈標(biāo)準(zhǔn)值，通過回彈標(biāo)準(zhǔn)值來計(jì)算路基層頂部的回彈模量值；⑤計(jì)算隨時(shí)間變化車輛對(duì)路面的磨損程度以及溫度對(duì)路邊的損傷程度，以此判斷設(shè)計(jì)方案是否能夠滿足混凝土路面建設(shè)的功能性需求，若滿足，就可開展施工建設(shè)，若不滿足，則要對(duì)路基各部分結(jié)構(gòu)厚度重新進(jìn)行計(jì)算，此處需要注意，在設(shè)計(jì)市政道路工程建設(shè)時(shí)，要將道路路基的防凍厚度放入設(shè)計(jì)考慮之中。

3.2.2 瀝青路面

瀝青路面相較于混凝土路面來說結(jié)構(gòu)相對(duì)較軟，其對(duì)變形的適應(yīng)能力也更強(qiáng)。設(shè)計(jì)瀝青路面的方式多以經(jīng)驗(yàn)法及力學(xué)法為主，而我國(guó)多采用力學(xué)方法進(jìn)行瀝青路面設(shè)計(jì)。一般情況下，瀝青路面設(shè)計(jì)多為非線性，其路面結(jié)構(gòu)是一種多層的體系，由不同材料的土基及結(jié)構(gòu)層所構(gòu)成，車輛對(duì)路面產(chǎn)生的變形作用會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化。車輛在瀝青路面上多為瞬間性作用，在路面結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應(yīng)力可以看做是一個(gè)彈性體，通過應(yīng)用彈性層狀體系的相關(guān)理論來進(jìn)行路面設(shè)計(jì)。瀝青路面設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)層由底基、基層和面層所組成[3]。在設(shè)計(jì)過程中，要根據(jù)公路的具體功能性需求，選取當(dāng)?shù)乇容^充足的材料，以分期施工的設(shè)計(jì)原則，建設(shè)成既能發(fā)揮各結(jié)構(gòu)層材料的最大效能，又能承載住路面上的車輛的合理結(jié)構(gòu)體系。瀝青路面的厚度設(shè)計(jì)包括以下5部分：①計(jì)算該公路一個(gè)車道內(nèi)的車輛累積標(biāo)準(zhǔn)量，若是雙向道路，就要在計(jì)算的基礎(chǔ)上乘以0.6～0.8之間的系數(shù)來加以調(diào)節(jié)。再根據(jù)土塊的類型及路基斷面的形式來確定此路段路基的回彈標(biāo)準(zhǔn)值，其計(jì)算公式為ld=600Ne-0.2AcAb，其中：ld-這條公路設(shè)計(jì)的彎沉值；Ac-這條公路的等級(jí)系數(shù)，一般高速公路取1.4；而Ab-基層的系數(shù)值，一般柔性路面系數(shù)值設(shè)置為1.7；②根據(jù)計(jì)算出的數(shù)值來初步設(shè)計(jì)路面的結(jié)構(gòu)方案，再對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)材料的抗壓性回彈指數(shù)及剛性強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，計(jì)算拉力范圍，以此確定各個(gè)結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)參數(shù)；③計(jì)算底層的拉力范圍以及路基表面的回彈彎沉度；④在計(jì)算完拉力范圍及回彈彎沉標(biāo)準(zhǔn)值后檢驗(yàn)是否滿足此段道路的功能性要求，若不滿足，就要改變路面結(jié)構(gòu)層及材料設(shè)計(jì)，重新進(jìn)行計(jì)算；⑤比較幾種設(shè)計(jì)方案的技術(shù)要求及施工成本，選擇性價(jià)比最高的一種方案確定路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

4 結(jié)論

綜上所述，在進(jìn)行路基規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，壓實(shí)作業(yè)最好要在潮濕的環(huán)境下進(jìn)行；在對(duì)具有較強(qiáng)剛性度的混凝土路面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮其各部分結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定指數(shù)；對(duì)瀝青路面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要注意拉力范圍及回彈彎沉的標(biāo)準(zhǔn)值，若設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)不滿足功能性需求，還要對(duì)各結(jié)構(gòu)層厚度進(jìn)行重新規(guī)劃。