農(nóng)村公路大中修養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)研究

劉寶偉

（濰坊昌通工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 濰坊 261072）

0 引言

截至2021年，我國(guó)農(nóng)村公路的總里程達(dá)438.2 萬(wàn)公里，占公路總里程的84.3%，農(nóng)村公路占比如此之高，其在公路網(wǎng)中的支撐作用顯而易見(jiàn)。隨著農(nóng)村公路路網(wǎng)日趨完善，目前，大多農(nóng)村公路改造項(xiàng)目由前期的規(guī)劃建設(shè)轉(zhuǎn)型到“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的日常大中修養(yǎng)護(hù)階段，以此提高公路路基路面的整體狀況，延長(zhǎng)其使用壽命。公路建設(shè)項(xiàng)目的資金來(lái)源以政府財(cái)政投資為主?，F(xiàn)階段，項(xiàng)目建設(shè)資金短缺或不到位，財(cái)政投入不足問(wèn)題較為嚴(yán)重，是制約農(nóng)村公路建設(shè)的主要因素。因此，在勘察設(shè)計(jì)階段選用科學(xué)、合理的大中修改造設(shè)計(jì)方案尤為重要。結(jié)合山東某地沂膠路大中修養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)案例，對(duì)養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中的調(diào)查、評(píng)價(jià)、病害分析和養(yǎng)護(hù)對(duì)策進(jìn)行分析。

1 工程概況

沂膠路地處魯東平原區(qū)，為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度60km/h，路面寬16m，土路肩寬1m，路基寬18m，路線由北向南延伸，全長(zhǎng)3.414km。該公路修建于2001年，為瀝青混凝土路面，路面結(jié)構(gòu)層為2×15cm 石灰土+15cm 水泥穩(wěn)定碎石+5cmAC-13 細(xì)粒式瀝青混凝土，公路兩側(cè)警告標(biāo)志、禁令標(biāo)志、指路標(biāo)志、線形誘導(dǎo)標(biāo)志等安全設(shè)施基本齊全。設(shè)計(jì)院采取人工現(xiàn)場(chǎng)觀察、測(cè)量等方式對(duì)該公路進(jìn)行路面調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該段道路交通量大，且因超期服役，路面破壞較嚴(yán)重，全線有大面積的龜裂病害，以中度龜裂居多，同時(shí)存在少量的小面積松散、擁包、泛油、車轍、路面污染等其他病害。路面服務(wù)水平大大降低，影響車輛正常通行，行車舒適性、安全性降低，不能滿足日益增長(zhǎng)的交通需求，降低了公路的運(yùn)輸效能，一定程度上制約了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，亟須對(duì)該段道路進(jìn)行維修改造。路面病害情況見(jiàn)圖1。

圖1 路面病害情況

該項(xiàng)目中，泊村道路兩側(cè)、東牟西村道路右側(cè)現(xiàn)有排水管道，但排水管道年久失修，淤堵?lián)p壞情況嚴(yán)重，排水狀況較差；東牟西村道路左側(cè)、前疃村道路右側(cè)無(wú)排水設(shè)施，存在積水現(xiàn)象；其余路段道路兩側(cè)現(xiàn)有梯形土邊溝，路面雨水通過(guò)泄水槽排至道路邊溝內(nèi)，現(xiàn)有泄水槽布置間距較大且損壞情況嚴(yán)重，排水狀況不良。

2 調(diào)查與評(píng)價(jià)過(guò)程

該項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)主要考慮以下兩個(gè)原則。第一，盡量利用原路面結(jié)構(gòu)層，降低工程建設(shè)規(guī)模，節(jié)約投資，降低造價(jià)。第二，銑刨材料充分再利用，保護(hù)環(huán)境，降低污染。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，以《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 5421—2018）為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)人員對(duì)該段公路進(jìn)行了交通量調(diào)查、鉆孔取芯、路面技術(shù)狀況評(píng)定、挖探、彎沉檢測(cè)等一系列調(diào)查研究。

2.1 交通量調(diào)查

該項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)初期，設(shè)計(jì)人員在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了兩處交通量觀測(cè)點(diǎn)，分別位于上泊村村南（K0+350）和前疃橋（K3+200）。采用4 小時(shí)交通量觀測(cè)方式，觀測(cè)時(shí)段為8:00～12:00，整理觀測(cè)數(shù)據(jù)得出：9:00～10:00為高峰小時(shí)，折算交通量為759 輛/小時(shí)，高峰小時(shí)交通量如表1所示。

表1 高峰小時(shí)交通量觀測(cè)結(jié)果（輛/小時(shí)）

根據(jù)我國(guó)公路部門近年來(lái)對(duì)各交通量觀測(cè)站的初步統(tǒng)計(jì)，得出：高峰小時(shí)的流量比約為9%～10%，結(jié)合項(xiàng)目所在地區(qū)的交通狀況，折算得出，現(xiàn)階段年平均日交通量為8349 輛/日，如表2所示。

表2 年平均日交通量（輛/日）

結(jié)合項(xiàng)目所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況與交通運(yùn)輸相關(guān)數(shù)據(jù)，采用彈性系數(shù)法進(jìn)行交通量預(yù)測(cè)。一般情況下，公路的遠(yuǎn)景交通量由趨勢(shì)交通量、誘增交通量和轉(zhuǎn)移交通量三部分組成，由于其他運(yùn)輸方式對(duì)該項(xiàng)目交通量的影響非常小，故不考慮轉(zhuǎn)移交通量，則該項(xiàng)目遠(yuǎn)景交通量包括趨勢(shì)交通量及誘增交通量?jī)刹糠?。根?jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 5421—2018）表3.3.2 條規(guī)定，“二級(jí)公路瀝青路面結(jié)構(gòu)性修復(fù)設(shè)計(jì)年限為8～12年”，該項(xiàng)目為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)交通量預(yù)測(cè)年限取10年。該項(xiàng)目計(jì)劃通車年為2022年，則設(shè)計(jì)交通量預(yù)測(cè)末年為2031年，年均增長(zhǎng)率為3.56%，各特征年交通量及預(yù)測(cè)末年車型比例見(jiàn)表3、表4。

表3 各特征年交通量預(yù)測(cè)結(jié)果（pcu/d）

表4 交通量預(yù)測(cè)末年車型比例（絕對(duì)數(shù)）（%）

2.2 路面取芯調(diào)查

對(duì)沂膠路路面病害進(jìn)行鉆孔取芯檢測(cè)，共8 處，鉆頭長(zhǎng)度40cm，取芯樣長(zhǎng)度4～17cm，從取芯結(jié)果看，路面病害有以下特點(diǎn)：中度龜裂處面層破碎，基層較完整；重度龜裂處面層、基層取芯多為破碎、不成型。瀝青面層早期老化、本身路面強(qiáng)度狀況和行車荷載重復(fù)作用是形成塊狀裂縫、龜裂的主要原因。取芯情況見(jiàn)圖2。

圖2 取芯情況

2.3 路況評(píng)定結(jié)果

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料、該路段的瀝青混凝土路面狀況，依據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018），通過(guò)綜合計(jì)算，將路面損壞狀況指數(shù)PCI 評(píng)定為差，根據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 5421—2018）規(guī)定，應(yīng)采取修復(fù)養(yǎng)護(hù)措施。路面破損狀況評(píng)定情況見(jiàn)表5。

表5 路面破損狀況評(píng)定一覽表

2.4 挖探情況

通過(guò)探坑調(diào)查，原路龜裂病害處水泥穩(wěn)定碎石有少量裂縫，石灰土無(wú)明顯裂縫，結(jié)合開挖過(guò)程來(lái)看，原路水泥穩(wěn)定碎石及石灰土強(qiáng)度較高?，F(xiàn)場(chǎng)挖探情況見(jiàn)圖3。

圖3 探坑照片

2.5 路面彎沉檢測(cè)

委托專業(yè)試驗(yàn)室對(duì)該項(xiàng)目路段進(jìn)行彎沉檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)及計(jì)算，得出路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI 值，具體情況見(jiàn)表6。

表6 路面彎沉檢測(cè)值情況

3 修復(fù)養(yǎng)護(hù)對(duì)策

通過(guò)一系列基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查、路面技術(shù)狀況數(shù)據(jù)調(diào)查、路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)，確定該項(xiàng)目的修復(fù)養(yǎng)護(hù)對(duì)策為：該段道路路面發(fā)生較大面積損壞，整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，需對(duì)該段道路進(jìn)行結(jié)構(gòu)性修復(fù)。

3.1 路線設(shè)計(jì)方案

考慮到要減少棄方、降低工程建設(shè)規(guī)模及節(jié)省投資，可適當(dāng)抬高非穿村路段K0+000～K1+250 段設(shè)計(jì)高程，路線設(shè)計(jì)與路基路面設(shè)計(jì)相配合，建成后路面擬抬高0.23m。其余路段為穿村路段，因受限于兩側(cè)房屋，確定縱斷面設(shè)計(jì)維持原路面高程。

3.2 路基路面設(shè)計(jì)方案

對(duì)路面高程需順接段K0+000～K0+050 和K1+100～K3+414 穿村路段，挖除原路面結(jié)構(gòu)5cm 瀝青+15cm 水泥穩(wěn)定碎石+2×15cm 石灰土，并超挖16cm 素土后，路基采用20cm8%石灰土原槽拌和壓實(shí)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，壓實(shí)度≥95%。然后，新做路面結(jié)構(gòu)形式為：4cmAC-13 細(xì)粒式SBS 改性瀝青混凝土+6cmAC-20中粒式SBS 改性瀝青混凝土+2×18cm 水泥穩(wěn)定碎石+20cm12%石灰土。

對(duì)K0+050～K1+100 非穿村路段，銑刨原路5cm瀝青層后，對(duì)基層進(jìn)行挖補(bǔ)處理。因?yàn)r青面層已被銑刨，故中度龜裂、輕度龜裂等病害不進(jìn)行處理，僅對(duì)重度龜裂處基層進(jìn)行挖補(bǔ)處理。處治方案為：銑刨原路15cm 水泥穩(wěn)定碎石基層后，采用15cm 水泥穩(wěn)定碎石填補(bǔ)壓實(shí)，壓實(shí)度≥95%，然后加鋪18cm 水泥穩(wěn)定碎石+6cmAC-20 中粒式SBS 改性瀝青混凝土+4cmAC-13 細(xì)粒式SBS 改性瀝青混凝土，養(yǎng)護(hù)后新建路面高程比原路面約抬高0.23m。

3.3 排水設(shè)計(jì)方案

對(duì)該項(xiàng)目途經(jīng)的上泊村段、東牟西村段、前疃村段增設(shè)排水管道，選擇DN600、DN800、DN1000 管徑的排水管道。在路側(cè)無(wú)邊溝路段開挖土邊溝，其余路段利用原有公路兩側(cè)土邊溝，土邊溝路段設(shè)置現(xiàn)澆混凝土泄水槽，集中排出路面積水。

3.4 路線交叉工程設(shè)計(jì)方案

對(duì)起終點(diǎn)道路做路面搭接設(shè)計(jì)，路面結(jié)構(gòu)及路基處理與主路相同。

對(duì)鄉(xiāng)村道路及門口做順接處理。因非穿村路段路面高程抬高0.23m，故：第一，原瀝青路面銑刨舊面層后加鋪18cm 水泥穩(wěn)定碎石+ 透層+ 下封層+4cmAC-13 瀝青面層，順接長(zhǎng)度15m；第二，原水泥混凝土路面村道及水泥門口鑿毛處理后，采用C30 混凝土順接，順接長(zhǎng)度10m；第三，其他土路采用主路銑刨料順接，順接長(zhǎng)度10m。

3.5 交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)方案

因項(xiàng)目定位為養(yǎng)護(hù)工程，路側(cè)警告標(biāo)志、禁令標(biāo)志、指路標(biāo)志、線形誘導(dǎo)標(biāo)志等安全設(shè)施較為齊全，標(biāo)志面板下緣距路面凈空5.5m，非穿村路段設(shè)計(jì)高程比原路面約抬高0.23m，其余路段維持原路面高程，現(xiàn)有標(biāo)志凈空滿足二級(jí)公路5m 凈空標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于標(biāo)志基礎(chǔ)在路基處理范圍內(nèi)的部分，重做標(biāo)志基礎(chǔ)，剩余原有標(biāo)志繼續(xù)使用即可。對(duì)新建路面施劃路面標(biāo)線，標(biāo)線主要包括對(duì)向車行道分界線、車行道邊緣線、停車讓行線、減速標(biāo)線等。

該項(xiàng)目路段的公路等級(jí)為二級(jí)，路側(cè)凈區(qū)范圍內(nèi)邊溝或池塘常水位深度≥1.5m，事故嚴(yán)重程度為中，依據(jù)規(guī)范，設(shè)置A 級(jí)波形護(hù)欄，上游為外展地錨式端頭，下游為外展圓頭式端頭。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在農(nóng)村公路大中修養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合路面技術(shù)狀況數(shù)據(jù)和相關(guān)的專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)，分析路面病害的形成原因，結(jié)合項(xiàng)目自身情況，從技術(shù)與造價(jià)經(jīng)濟(jì)性等角度，合理制定修復(fù)養(yǎng)護(hù)對(duì)策。同時(shí)，合理、充分利用原路面結(jié)構(gòu)，條件允許時(shí)，可考慮對(duì)廢舊材料循環(huán)利用，注重環(huán)境保護(hù)，并積極探索養(yǎng)護(hù)新技術(shù)、新工藝、新材料。