非對稱路面設(shè)計的高速公路應(yīng)用

陳通杰（廣東省南粵交通河惠莞高速公路管理中心，廣東 河源 517300）

1 項目概況

云南某高速主線全長85.67 km，采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計行車速度80～100 km/h，瀝青混凝土路面設(shè)計年限15年。項目所在地區(qū)為云貴省界，是重要產(chǎn)煤區(qū)，且貴州的產(chǎn)煤會大量運往云南，重載與超限煤車較多，同時左右幅交通軸載組成差別較大。

2 非對稱路面設(shè)計方案

2.1 設(shè)計參數(shù)

2.1.1 自然氣候條件

項目所經(jīng)地區(qū)屬于以高原地貌形態(tài)為主的滇東高原，地處宣威市東北部，屬云南高原向貴州高原過渡的斜坡地帶，位于云南省滇東高原的北部，地勢西北高，東南低。境內(nèi)屬暖溫帶高原季風(fēng)氣候，具有冬暖夏涼，年溫差較小，日溫差較大，季節(jié)不明顯，干溫季分明的特征，自然區(qū)劃為V4區(qū)。

2.1.2 路段交通量

項目設(shè)計年限15年，車道系數(shù)0.45。根據(jù)工可交通量預(yù)測，交通量增長率為2013—2020年平均增長率8.78%；2020—2030年平均增長率2.13%；2030—2032年平均增長率1.68%。

2.1.3 交通組成

根據(jù)工可交通量換算結(jié)果與現(xiàn)場軸載補充調(diào)查結(jié)果，本項目公路運營初始年交通組成見表1、表2。平均噸（客）位選用代表車型見表3。

表1 云南至貴州方向（左幅）混合交通（輛/日）

表2 貴州至云南方向（右幅）混合交通（輛/日）

表3 代表車型

2.1.4 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)

公路等級系數(shù)為1.0，面層類型系數(shù)為1.0，路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)為1.0。材料計算參數(shù)見表4。

表4 材料計算參數(shù)

2.2 高速路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案及驗算結(jié)果

路面結(jié)構(gòu)見表5和表6。

表6 左幅主線路面結(jié)構(gòu)（云南至貴州方向）

路面設(shè)計以設(shè)計彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計指標(biāo)來驗證調(diào)整后的路面結(jié)構(gòu)是否能夠滿足規(guī)范[3]中的設(shè)計要求，并以容許彎拉應(yīng)力進(jìn)行驗算。根據(jù)交通部相關(guān)規(guī)范[3]的規(guī)定進(jìn)行軸載換算，按規(guī)范公式進(jìn)行計算。

2.2.1 右幅計算結(jié)果

項目右幅（貴州到云南方向）計算結(jié)果見表7。

表7 右幅（貴州到云南方向）的計算結(jié)果

按設(shè)計彎沉值驗證調(diào)整后的結(jié)構(gòu)設(shè)計彎沉值ld=18.8（0.01 mm），計算彎沉值lS= 14.6（0.01 mm）。所以，不使用10 cmATB-25柔性基層，用20 cm低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層替換20 cm級配碎石底基層后，滿足lS≤ld，故僅考慮彎沉?xí)r計算滿足要求。

按容許拉應(yīng)力驗算結(jié)構(gòu)設(shè)計調(diào)整后的結(jié)構(gòu)計算，瀝青層層底拉應(yīng)力σm=-0.031 MPa，小于容許應(yīng)力σR=0.20 MPa，滿足設(shè)計要求。

基層層底拉應(yīng)力σm=0.067 MPa，小于容許應(yīng)力σR=0.1 MPa，滿足要求。同時考慮彎沉和拉應(yīng)力，滿足要求。

經(jīng)計算，路面各結(jié)構(gòu)層及路基頂面竣工驗收彎沉值見表8。

表8 （貴州至云南方向）路面結(jié)構(gòu)竣工驗收彎沉（BZZ-100）

2.2.2 左幅計算結(jié)果

項目左幅（云南到貴州方向）計算結(jié)果見表9。

表9 左幅（云南到貴州方向）計算結(jié)果

按設(shè)計彎沉值驗證結(jié)構(gòu)結(jié)果為設(shè)計彎沉值ld= 21.7（0.01 mm），計算彎沉值lS= 17.0（0.01 mm），滿足lS≤ld，故僅考慮彎沉?xí)r計算滿足要求。

按容許拉應(yīng)力驗算結(jié)構(gòu)設(shè)計調(diào)整后的結(jié)構(gòu)結(jié)果，瀝青層層底拉應(yīng)力σm=-0.031 MPa，小于容許應(yīng)力σR=0.21 MPa，滿足相關(guān)要求；基層層底拉應(yīng)力σm=0.106 MPa，小于容許應(yīng)力σR=0.23 MPa，滿足相關(guān)要求。同時考慮彎沉和拉應(yīng)力，滿足要求。

經(jīng)計算，路面各結(jié)構(gòu)層及路基頂面竣工驗收彎沉值見表10。

表10 （貴州至云南方向）路面結(jié)構(gòu)竣工驗收彎沉（BZZ-100）

該高速公路左右幅路面結(jié)構(gòu)并非對稱的，貴州至云南方向交通量大，底基層采用低劑量水泥穩(wěn)定碎石代替一般的級配碎石，增強了整體路面的結(jié)構(gòu)承載能力。

3 檢測結(jié)果

工程結(jié)束后，在全線進(jìn)行了雙向?qū)Ρ葯z測，主要包括平整度、滲水系數(shù)、摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度等指標(biāo)，試驗結(jié)果見表11。從檢測結(jié)果看雙幅并無明顯差異，基本實現(xiàn)了設(shè)計意圖。

表11 工程結(jié)束后檢測結(jié)果

4 結(jié)語

該高速公路左右幅結(jié)構(gòu)層根據(jù)各自的交通量大小計算確定，在總厚度一致的情況下，底基層分別采用了級配碎石（輕交通）和低劑量水泥穩(wěn)定碎石（重交通）。既滿足了重交通對路面結(jié)構(gòu)的要求，也減小了輕交通建設(shè)的成本，特別適用于大交通量的運煤、采礦及建筑材料運輸專用通道。非對稱路面設(shè)計充分提升了高速公路的使用功效，讓我國的高速公路建設(shè)更加的科學(xué)和完善。