建設(shè)探索看山西

文/圖 山西省公路局 馬德文

山西省是全國重要的能源重化工基地，憑借其得天獨(dú)厚的煤炭資源和地處中部的地理位置，形成了以煤炭及其煤化制品為主的運(yùn)輸模式，公路承擔(dān)主要運(yùn)輸任務(wù)，由于收費(fèi)的杠桿作用，國省干線承載的任務(wù)更為繁重。在強(qiáng)力治超、超限超載率低于0.02%的情況下，重載交通仍然是山西公路，特別是國省干線公路運(yùn)輸?shù)闹饕攸c(diǎn)，如何應(yīng)對(duì)重載交通的挑戰(zhàn)，成為亟待解決的問題。

山西地處黃土高原，總面積15.67萬平方公里，山嶺丘陵區(qū)面積占70%以上。截至2020年，山西全省公路通車?yán)锍?4.4萬公里，公路密度為每百平方公里92.09公里，國省干線通車?yán)锍?.25萬公里。

2017年9月，《國務(wù)院關(guān)于支持山西進(jìn)一步深化改革促進(jìn)資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的意見》（國發(fā)〔2017〕42號(hào)）把山西列為普通公路重載交通建設(shè)試點(diǎn)。山西省委省政府高度重視，制定了《貫徹落實(shí)國務(wù)院支持山西省進(jìn)一步深化改革促進(jìn)資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展意見行動(dòng)計(jì)劃》，山西省交通運(yùn)輸廳隨即印發(fā)了《關(guān)于貫徹落實(shí)國務(wù)院支持山西省進(jìn)一步深化改革促進(jìn)資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展意見行動(dòng)計(jì)劃的實(shí)施意見》。

普通公路重載交通建設(shè)試點(diǎn)任務(wù)由山西省交通運(yùn)輸廳建設(shè)與管理處牽頭，山西省公路局作為承辦單位成立了工作領(lǐng)導(dǎo)組，并制訂了《山西省普通國省干線公路重載交通建設(shè)試點(diǎn)方案》，按照準(zhǔn)備、試驗(yàn)、總結(jié)推廣、實(shí)施4個(gè)階段著力推進(jìn)，力爭(zhēng)提煉出重載交通的山西解決方案。

實(shí)施全面調(diào)研 剖析重載交通

山西國省干線重載交通及以上路段里程比例為64.1%

2017年，山西省公路局委托具有較強(qiáng)科研能力且對(duì)山西重載交通有研究基礎(chǔ)的山西省交通科學(xué)研究院作為技術(shù)支持單位，組織各公路分局成立臨時(shí)機(jī)構(gòu)，形成了由省局牽頭、技術(shù)支持單位承辦、各公路分局配合的工作機(jī)制，通過召開專門會(huì)議安排動(dòng)員，在短期內(nèi)分組調(diào)研了山西全省1萬多公里國省干線。

調(diào)研分為基礎(chǔ)資料收集與分析、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)兩部分。各公路分局提供國省干線上交通量調(diào)查站、公路超限檢測(cè)站、公路收費(fèi)站關(guān)于交通量、車型車重等信息的海量數(shù)據(jù)，技術(shù)支持單位負(fù)責(zé)歸類整理分析；技術(shù)支持單位還在各公路分局的配合下在治超站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)了過往車輛的車型、軸重、輪胎壓力等信息，并調(diào)查了交通流情況、道路建養(yǎng)情況和地區(qū)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)狀況。

此次調(diào)研共涉及11個(gè)地市近5年的交通量，收集到近4千萬條數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)了54個(gè)公路超限檢測(cè)站連續(xù)3日的交通量，以及100組典型重載車輛輪胎接地壓強(qiáng)。在分析研究提煉調(diào)研數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上形成了初步成果，并修訂形成了《山西普通國省干線公路重載交通情況報(bào)告》（以下簡(jiǎn)稱《情況報(bào)告》）。

《情況報(bào)告》揭示了山西國省干線重載交通現(xiàn)狀：山西國省干線平均日交通量車輛組成中，貨車占比平均58.8%，嚴(yán)重者如朔州地區(qū)貨車比例高達(dá)79%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國國省干線貨車比例35.2%的平均水平；國省干線貨車平均裝載率為88.1%、滿載率為82.7%，其中嚴(yán)重者如呂梁、陽泉滿載率達(dá)到95%以上，高于全國水平；全省36.78%的貨車軸載大于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載，82%的貨車輪胎接地壓強(qiáng)大于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

《情況報(bào)告》基于承擔(dān)貨物運(yùn)輸?shù)呢涇嚮旧暇鶠?57型、1127型、115型的情況，經(jīng)過反復(fù)的分析對(duì)比，把“設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道累計(jì)大型客車和貨車交通量”不小于8×106輛、“典型貨車（157+1127+115）日交通量”不小于1200輛且“統(tǒng)計(jì)年份日平均當(dāng)量軸次N1”不小于2100次的交通組成定義為重載交通?！肚闆r報(bào)告》依據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)重交通、特重交通、極重交通的規(guī)定，反算出對(duì)應(yīng)指標(biāo)定義重載交通，共分為三級(jí)。全省范圍內(nèi)，重載交通一級(jí)、重載交通二級(jí)、重載交通三級(jí)、非重載交通里程比例分別為：3.4%、24.1%、36.6%、35.9%；重載交通及以上路段里程比例為64.1%。

《情況報(bào)告》分析了重載交通形成的主要原因，一是受山西資源型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響，煤炭資源區(qū)域運(yùn)輸占主導(dǎo)地位；二是受位于中部交通區(qū)位的影響，跨省運(yùn)輸相互疊加；三是受路網(wǎng)布局局限和中短途運(yùn)輸?shù)挠绊?，致部分國省干線交通流量集中；四是受高速公路收費(fèi)經(jīng)濟(jì)杠桿的影響，重載交通向國省干線傾斜。

《情況報(bào)告》還簡(jiǎn)單分析了重載交通的影響，全省64.1%的國省干線為重載交通公路，因重載貨車數(shù)量多且軸載過重、量級(jí)過大，更容易對(duì)路基、路面、橋涵、隧道、交通工程及沿線設(shè)施造成損壞，既影響國省干線公路的通行能力和交通安全，也給現(xiàn)行的建設(shè)養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)重載交通帶來了挑戰(zhàn)。

表1 重載交通等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

表1 重載交通等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

表2 山西省各地區(qū)重載交通所占比例

表2 山西省各地區(qū)重載交通所占比例

開展科研攻關(guān) 提煉關(guān)鍵技術(shù)

2018年7月，經(jīng)山西省交通運(yùn)輸廳批復(fù)立項(xiàng)，由交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院作為技術(shù)支持單位啟動(dòng)了《普通干線公路重載交通關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用示范》（以下簡(jiǎn)稱《應(yīng)用示范》）課題?！稇?yīng)用示范》課題明確，以普通干線公路的耐久、安全、綠色和智能為目標(biāo)，確定擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，在道路、橋梁、交通安全、信息化4個(gè)專業(yè)方向，分7個(gè)子課題實(shí)施全面的理論性和應(yīng)用性研究。

《應(yīng)用示范》課題在以往研究成果的基礎(chǔ)上，實(shí)施了大量的理論分析和室內(nèi)試驗(yàn)，并在建設(shè)項(xiàng)目晉城國道207線新房洼至省界瓶頸路段和國道207線長(zhǎng)治過境工程鋪筑試驗(yàn)段實(shí)施驗(yàn)證。

2020年12月30日，《應(yīng)用示范》課題通過了山西省交通運(yùn)輸廳組織的專家驗(yàn)收，與會(huì)專家充分肯定課題研究的現(xiàn)實(shí)意義和取得的成果，認(rèn)為該課題成果的推廣應(yīng)用前景廣闊，總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

通過此次和以往的科研攻關(guān)，并結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)做法，《應(yīng)用示范》課題提出了應(yīng)對(duì)重載交通的相關(guān)技術(shù)方案，形成了一批成果，也驗(yàn)證了以往做法的科學(xué)性。一是通過換算，把重載交通大軸載加入路面設(shè)計(jì)計(jì)算，使路面設(shè)計(jì)計(jì)算更符合實(shí)際；二是按照專家研究成果在重載交通路段推行雙層改性瀝青路面，效果明顯；三是推廣柔性基層（底基層）和增設(shè)應(yīng)力吸收層，瀝青路面裂縫明顯減少；四是通過空心板橋設(shè)計(jì)在橫向連接、橋面鋪裝方面的技術(shù)改造，極大改善了重載下橋面損壞、橫向連接失效、單板受力致斷板的問題；五是力推新建二級(jí)公路（一級(jí)重載交通路段）隧道雙洞設(shè)計(jì)，確保交通安全等。

《普通干線公路重載交通關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用示范》成果

★提出了重載下基于剪切疲勞等效的軸載換算方法和基于基層粒料剪切穩(wěn)定性的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；

★研發(fā)了斷級(jí)配懸浮密實(shí)型高模量抗疲勞瀝青混合料、乳膠水泥砂漿灌入式半柔性路面材料；

★建立了乳化瀝青冷再生混合料早期強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法；

★提出了基于碾壓工藝智能監(jiān)控與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋的瀝青路面碾壓集群協(xié)同壓實(shí)控制技術(shù)；

★提出了重載交通公路橋梁安全鑒定荷載的分類、標(biāo)準(zhǔn)及汽車荷載模型；

★研發(fā)了適用于重載交通的橋梁隱形波紋板無縫式伸縮縫；

★提出了以重載貨車作為標(biāo)準(zhǔn)車型的普通公路通行能力及服務(wù)水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、平面幾何線形和平面交叉設(shè)計(jì)指標(biāo)；

★提出了重載交通普通公路護(hù)欄選型和防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)方法。

打造示范工程 總結(jié)山西經(jīng)驗(yàn)

山西省公路局晉城分局、長(zhǎng)治分局及項(xiàng)目單位依托課題建成了2個(gè)具有山西特色的重載交通典型示范工程。

晉城國道207線重載交通山區(qū)道路典型示范工程

晉城國道207線建設(shè)工程地處晉豫兩省交界，舊路坡陡彎急標(biāo)準(zhǔn)低，因發(fā)生河南客車翻入深溝造成15死19傷的惡性事故而被交通運(yùn)輸部掛牌立項(xiàng)改造，按照二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，行車速度每小時(shí)40公里，全長(zhǎng)27.59公里，其中14.23公里為原路改造，13.36公里為改建。

螺旋展線解決高差問題

晉城國道207線建設(shè)工程開發(fā)了“BIM+GIS”技術(shù)，利用無人機(jī)和人工結(jié)合的手段，采用螺旋展線的方式解決了溝深峰峭高差大導(dǎo)致的，展線困難的問題；因路線展線占用澗深且窄的白澗河河道，而修建了4個(gè)8米乘9米的可滿足百年一遇泄洪要求的過水隧道，設(shè)置了兩處跨路軟梯獼猴通道，形成了“車有車道、水有水道、猴有猴道”，與自然友好和諧的局面，解決了環(huán)境保護(hù)的難題；基于山區(qū)重載交通道路易發(fā)生推移、車轍的情況，復(fù)核、優(yōu)化了路面結(jié)構(gòu)，上面層為4厘米SBS改性瀝青混凝土，下面層設(shè)置6厘米高模量瀝青混凝土，路肩改用片石混凝土，還采用智能監(jiān)控技術(shù)全過程監(jiān)控路面施工，以求材料摻配合規(guī)、施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)；基于山區(qū)道路改建的特點(diǎn)，充分利用廢棄舊路做成臨時(shí)停車區(qū)、錯(cuò)車區(qū)、降溫池，并把新舊路防排水聯(lián)通成系統(tǒng)，既做到及時(shí)排水不給行車造成安全隱患，又做到不沖刷和浸蝕路面；基于道路安全的考量，提高了路側(cè)安全防護(hù)等級(jí)，除設(shè)置避險(xiǎn)車道、安全警示標(biāo)志、凸面鏡及工程防護(hù)外，還在隧道口設(shè)置柔性鋼結(jié)構(gòu)門洞；基于服務(wù)和應(yīng)急的考慮，在重點(diǎn)路段安設(shè)攝像裝置、設(shè)置門架式情報(bào)板和車速檢測(cè)、限速提示一體的測(cè)速反饋儀器，保證及時(shí)的安全預(yù)警，一旦發(fā)生事故能及時(shí)救援，解決了重載交通與急彎陡坡最不利組合行車安全的難題；另外在重載交通調(diào)節(jié)機(jī)制方面也做了一些探索。

長(zhǎng)治國道環(huán)線公路重載交通城市過境典型示范工程

歷史上曾為城市的發(fā)展做出過不朽貢獻(xiàn)的原國道207線、208線、309線在長(zhǎng)治市不同方向穿城而過，運(yùn)煤的重載交通和城市交通及非機(jī)動(dòng)車形成混合交通流，道路擁堵、事故頻發(fā)、污染嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。

長(zhǎng)治國道環(huán)城公路新改建路段全長(zhǎng)112公里，其中利用原有公路30公里，新改建82公里，由國道207線長(zhǎng)治過境段（48.24公里）、國道208線長(zhǎng)治過境段（13.6公里）、國道208線屯留小河北至常金段（13.11公里）和國道309線潞城西村至史迴段（6.76公里）4段組成。全線按雙向四車道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)行車速度每小時(shí)80公里，沿線設(shè)置互通式立交9處、分離式立交10處、服務(wù)區(qū)2處、收費(fèi)站2處、超限站2處、管理中心1處，共有隧道1座、大橋26座、中小橋30座，總投資54億元。

長(zhǎng)治國道環(huán)城公路串聯(lián)起長(zhǎng)治市潞州區(qū)、上黨區(qū)、屯留區(qū)、潞城區(qū)、平順縣、壺關(guān)縣6個(gè)縣區(qū)，形成一級(jí)公路閉合環(huán)線，實(shí)現(xiàn)了重載交通與城市交通的完全分離，城市交通和中長(zhǎng)途重載運(yùn)輸均更加安全通暢；通過9座互通式立交，實(shí)現(xiàn)了干線公路與城市主干線、縣鄉(xiāng)公路等不同道路的互聯(lián)互通，使長(zhǎng)治市主城區(qū)與周邊縣區(qū)連成一體，形成了覆蓋604平方公里的經(jīng)濟(jì)發(fā)展新廊帶。

根據(jù)山西省交通運(yùn)輸廳《關(guān)于普通國省道重載交通建設(shè)試驗(yàn)路段有關(guān)事宜的函》及省公路局《關(guān)于山西省普通干線公路品質(zhì)工程攻關(guān)試點(diǎn)行動(dòng)方案（2018—2020）》，長(zhǎng)治國道環(huán)城公路開展了瀝青穩(wěn)定碎石與半剛性組合式基層、倒裝式基層及組合式基層三種重載交通典型路面結(jié)構(gòu)試驗(yàn)1.8公里。

長(zhǎng)治國道環(huán)城公路采用了高模量抗疲勞瀝青混合料，用于下面層，包括采用“低標(biāo)號(hào)瀝青+高模量劑路面材料新技術(shù)”3.708公里、“高模量劑路面材料新技術(shù)”1.2公里。在重載路段瀝青路面上面層運(yùn)用玄武巖纖維改性瀝青技術(shù)，有效提高瀝青結(jié)合料的抗剪切性能和拉伸性能，最大程度上消除車轍、推移和擁包等病害，同時(shí)在纖維“加筋”“橋接”等效應(yīng)的作用下，明顯減少反射裂縫和自身疲勞裂縫的產(chǎn)生。

針對(duì)重載交通局部壓力大的特點(diǎn)，長(zhǎng)治國道環(huán)城公路為減少重載交通因伸縮縫病害導(dǎo)致的沖擊損傷和噪聲，提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，采用了抵御重載交通的橋梁隱形伸縮縫技術(shù)。運(yùn)用生產(chǎn)智能化監(jiān)控及預(yù)警技術(shù)在瀝青拌和站、水穩(wěn)拌和站、實(shí)驗(yàn)室標(biāo)養(yǎng)間、壓力機(jī)設(shè)置了4套施工過程智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過安裝在拌和樓主機(jī)上的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，集成數(shù)據(jù)通訊、傳輸、存儲(chǔ)模塊，對(duì)公路混凝土拌和樓、水穩(wěn)拌和樓、瀝青拌和樓的原料配合比、各檔集料用量、攪拌時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)皆贫朔?wù)器上，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)讀取和業(yè)主、監(jiān)理、施工及各級(jí)質(zhì)監(jiān)部門的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 持續(xù)推廣應(yīng)用

為充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化在公路行業(yè)的基礎(chǔ)性、引領(lǐng)性作用，結(jié)合重載交通研究成果和實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，從2018年開始，山西省公路局著手開展了相關(guān)地方技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的編撰和推廣工作，到目前為止共發(fā)布技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)和指南6項(xiàng)，分別是《普通干線公路重載交通瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（DB14T 1982-2020）《普通干線公路重載交通隧道設(shè)計(jì)技術(shù)指南》（DB14T 1983-2020）《高模量抗疲勞瀝青混合料設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DB14T2282-2021）《重載交通普通公路護(hù)欄設(shè)置要求》（DB14T2281-2021），以及《山西普通干線公路重載交通建設(shè)提升技術(shù)指南》《重載交通瀝青路面典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南》《重載交通條件下普通公路安全設(shè)計(jì)和保障技術(shù)指南》《重載交通普通公路瀝青路面冷再生應(yīng)用技術(shù)指南》《山西省高疲勞壽命高模量瀝青混凝施工技術(shù)指南》《乳膠水泥砂漿灌入式高性能瀝青路面施工技術(shù)指南》，與已有的重載交通有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)一起組成了山西重載交通標(biāo)準(zhǔn)體系，為后續(xù)有序推廣提供了有效支撐。

在已形成標(biāo)準(zhǔn)和典型示范經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，山西省公路局還持續(xù)加大推廣實(shí)施力度。2020年，山西全省超過1000公里重載交通路面改造工程應(yīng)用了重載交通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使瀝青路面再生材料結(jié)構(gòu)組合形式及重載交通普通公路抗車轍技術(shù)得到充分應(yīng)用；“十三五”后期及2020年以來，山西開工實(shí)施的近300公里新改建項(xiàng)目應(yīng)用了重載交通相關(guān)技術(shù)；在“十四五”規(guī)劃中，新改建項(xiàng)目已在設(shè)計(jì)階段引入應(yīng)用了重載交通相關(guān)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。

目前，山西省公路系統(tǒng)對(duì)重載交通的認(rèn)識(shí)、對(duì)重載交通應(yīng)對(duì)技術(shù)的認(rèn)知及推廣意愿達(dá)到了空前的高度，應(yīng)用效果比較明顯。