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        國省道路面大中修分車道設(shè)計(jì)探討

        2014-05-09 08:26:12謝春林
        交通科技 2014年3期
        關(guān)鍵詞:右幅行車道大修

        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)開發(fā)區(qū)的黃金通道。通車以來,交通量增長迅速,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 對舊路現(xiàn)狀的調(diào)查與檢測

        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年對全幅路面進(jìn)行過大修改造,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,整條道路路面強(qiáng)度均較低,路面破損狀況評價(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)查狀況見表1。

        表1 公路使用狀況評定表

        2 交通組成分析

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

        表2 代表車型

        圖1 近5年交通量組成

        根據(jù)對區(qū)域交通系統(tǒng)分析,項(xiàng)目沿線分布有3處石料場,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,通過分析統(tǒng)計(jì),得出左幅道路貨車車輛超載的比例見表3。

        表3 左幅道路貨車超限比例表 %

        由表3可見,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)目的交通量均為對項(xiàng)目交通流監(jiān)測或現(xiàn)有路網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測分析,在項(xiàng)目完工后交通量會(huì)增長,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)上通過對病害充分、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,先對原路面9 c m瀝青混凝土面層進(jìn)行統(tǒng)一銑刨,對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,先對原路面9 c m瀝青混凝土面層進(jìn)行統(tǒng)一銑刨,對基層病害進(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)行針對性設(shè)計(jì),比常規(guī)設(shè)計(jì)減少的費(fèi)用達(dá)28%。對于整個(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

        在國省道大中修設(shè)計(jì)中,由于路面呈現(xiàn)陰陽面,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.

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