譚賽杰

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高速公路瀝青路面中修設(shè)計(jì)若干問題探討

譚賽杰

（海南儒藝交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)有限公司，海南 海口 570206）

針對(duì)目前高速公路瀝青路面中修設(shè)計(jì)中存在的若干問題，從路面性能指標(biāo)、中修方案選擇、上跨凈空高度、波形護(hù)欄立柱高度、交通安全組織等方面展開分析，在此基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的解決方法。

道路工程；瀝青路面；大中修；養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)；路面質(zhì)量指數(shù)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)強(qiáng)勁，高速公路得到了快速發(fā)展。截止至2016年底，我國(guó)公路通車總里程為469.63萬(wàn)公里，其中，高速公路通車?yán)锍踢_(dá)13.1萬(wàn)公里，位居世界第一。在高速公路快速建設(shè)的同時(shí)，也伴隨著高速公路路面養(yǎng)護(hù)里程的增長(zhǎng)，路面養(yǎng)護(hù)任務(wù)日趨繁重，如何對(duì)高速公路路面進(jìn)行有效養(yǎng)護(hù)已成為日益關(guān)注的熱點(diǎn)[1-3]。工程設(shè)計(jì)是影響高速公路路面大中修工程實(shí)施質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，但目前我國(guó)高速公路路面大中修還缺乏設(shè)計(jì)依據(jù)。交通運(yùn)輸部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路瀝青路面大中修養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》正在制定過程中，至今尚未出臺(tái)。浙江省結(jié)合路面大中修文件編制方面存在的諸多問題，于2008年底出臺(tái)了《浙江省公路路面大中修工程設(shè)計(jì)文件編制指南（試行）》，為該地區(qū)路面大中修設(shè)計(jì)文件規(guī)范化起到了非常重要的作用。北京市結(jié)合自身大中修的實(shí)際情況，于2013年出臺(tái)了《北京市瀝青路面大中修設(shè)計(jì)指南（試行）》，為北京市瀝青路面大中修設(shè)計(jì)提供參考[4,7]。本文針對(duì)目前高速公路瀝青路面中修設(shè)計(jì)中存在的若干問題，從路面性能指標(biāo)、中修方案選擇、上跨凈空高度、波形護(hù)欄立柱高度、交通安全組織等方面展開分析，在此基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的解決方法。

1 中修設(shè)計(jì)的若干問題

1.1 路面性能指標(biāo)計(jì)算

（1）路面狀況指數(shù)PCI的計(jì)算

我國(guó)現(xiàn)行《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG H10-2009）在計(jì)算PCI時(shí)，將瀝青路面損壞分為11類21項(xiàng)。然而，我國(guó)高速公路路面瀝青路面病害一般都是以某一種或某幾種破損為主，同時(shí)出現(xiàn)多種病害的情況較為少見。因此，采用養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范中針對(duì)一般公路特點(diǎn)的損害狀況分類和計(jì)算方法應(yīng)用于高速公路瀝青路面有失偏頗，導(dǎo)致計(jì)算所得的路面破損率值偏小，PCI值偏高。

（2）路面使用性能指數(shù)PQI的計(jì)算

《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ073.2-2001）中PQI的計(jì)算由路面狀況指數(shù)（PCI）、行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）、抗滑性能指數(shù)SFC或BPN、路面強(qiáng)度指數(shù)（SSI）組成?！豆佛B(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG H10-2009）將車轍作為單獨(dú)指標(biāo)考慮，PQI包括路面損壞、平整度、車轍、抗滑性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度五項(xiàng)指標(biāo)，其中，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為抽樣評(píng)定指標(biāo)，單獨(dú)計(jì)算與評(píng)定。PQI的計(jì)算公式如下：

式（1）在確定各單項(xiàng)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，考慮各單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重來計(jì)算PQI。因此，規(guī)范中PQI的計(jì)算值均由分項(xiàng)指標(biāo)的加權(quán)算術(shù)平均值獲得，但加權(quán)算術(shù)平均具有線性補(bǔ)償特性，會(huì)造成各分項(xiàng)指標(biāo)在計(jì)算過程中出現(xiàn)優(yōu)劣互補(bǔ)的現(xiàn)象。假如某段路面車轍病害較為嚴(yán)重，其它性能較好，加權(quán)幾何平均后，因指標(biāo)優(yōu)劣平均，使得最終PQI值較高，掩蓋了該路面車轍病害較多的缺陷，降低了PQI在養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)中的指導(dǎo)作用。

為解決這一問題，PQI計(jì)算可以考慮采用加權(quán)幾何平均，計(jì)算公式見式（2）。采用加權(quán)幾何平均計(jì)算PQI時(shí)各指標(biāo)之間互補(bǔ)不顯著，當(dāng)一項(xiàng)指標(biāo)較差時(shí)，而其它指標(biāo)均很好，PQI計(jì)算結(jié)果也可能會(huì)不好，特別是在分項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重較大時(shí)更為明顯。加權(quán)幾何平均各指標(biāo)間不偏廢，這在一定程度上部分消除量綱變化對(duì)PQI計(jì)算結(jié)果的影響[4]。

式（2）中：P1、P2、P3、P4分別為權(quán)重。

1.2 中修路面方案選擇

目前我國(guó)路面設(shè)計(jì)中采用彎沉作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)路面整體的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。但路面結(jié)構(gòu)是由土基、墊層、底基層、基層（下基層、上基層）、面層（下面層、中面層、上面層）等多層結(jié)構(gòu)組成的層狀結(jié)構(gòu)。彎沉與路面各結(jié)構(gòu)層之間難以建立一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系，彎沉評(píng)價(jià)路面結(jié)構(gòu)狀況存在一定不足之處。此外，對(duì)于各級(jí)公路的中修、罩面和改擴(kuò)建工程，一般采用經(jīng)過彎沉盆反算得到的回彈模量作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，而設(shè)計(jì)彎沉是通過驗(yàn)算得到的。實(shí)際施工過程中，收到環(huán)境條件和自身材料特性的影響，土基的回彈模量、路面各結(jié)構(gòu)層的剛度和厚度均存在一定的變異性，造成路面結(jié)構(gòu)的實(shí)際彎沉并不具備唯一性[5]。因此，如何合理在中修設(shè)計(jì)方案中采用合理的設(shè)計(jì)指標(biāo)值得重視。

為此，中修設(shè)計(jì)過程中應(yīng)研究合適的路面狀況評(píng)價(jià)體系，確定合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)，充分反映土基和路面各結(jié)構(gòu)層的實(shí)際情況，客觀、全面把握現(xiàn)有的路基路面的使用狀況，準(zhǔn)確掌握現(xiàn)有路面各類病害出現(xiàn)的成因，為中修設(shè)計(jì)提供全面、扎實(shí)、可靠的資料。

1.3 加鋪層設(shè)計(jì)方法

路面中修工程有些是需要加鋪的，目前我國(guó)瀝青路面加鋪層的設(shè)計(jì)思路是補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。而實(shí)際上，路面結(jié)構(gòu)的加鋪分為功能性加鋪和結(jié)構(gòu)性加鋪。所謂功能性加鋪，指的是路面的整體結(jié)構(gòu)承載力依舊可以滿足行車荷載的需求，但路面的部分使用功能減低或不滿足要求，需通過加鋪等手段以改善路面的行駛狀況，提高路面的行車舒適性。而結(jié)構(gòu)性加鋪指的是由于路面整體結(jié)構(gòu)承載力存在不足，需要通過加鋪一定厚度的結(jié)構(gòu)層來提高路面的承載力。

與新建路面設(shè)計(jì)不同的是，加鋪層是鋪筑在既有路面結(jié)構(gòu)層上面的，既有路面的狀況在很大程度上決定了加鋪層結(jié)構(gòu)的使用壽命。既有瀝青路面存在不同程度的裂縫、坑槽、龜裂等損壞現(xiàn)象，在溫度和交通荷載的作用下，這些病害位置容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，而當(dāng)集中的應(yīng)力超過路面材料本身的斷裂強(qiáng)度時(shí)，病害就會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展，并會(huì)向加鋪層擴(kuò)展，造成加鋪層使用壽命的降低。因此，控制與防治既有路面病害已成為加鋪層設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

但以往加鋪層設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)追求抗裂效果，一味增加加鋪層厚度，從而導(dǎo)致高溫季節(jié)瀝青路面加鋪層出現(xiàn)擁包、推移、車轍等病害[6]。此外，由于加鋪層結(jié)構(gòu)厚度的增加，往往導(dǎo)致加鋪層與既有路面的排水結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性較差，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)排水不暢等現(xiàn)象，增大了發(fā)生路面水損壞的機(jī)率。因此，中修設(shè)計(jì)應(yīng)考慮采用綜合處治技術(shù)，把加鋪層厚度控制在合理的范圍內(nèi)，突破過往加鋪層厚度設(shè)計(jì)的思路，進(jìn)一步完善路面排水設(shè)計(jì)。此外，加大對(duì)超薄瀝青混凝土等功能性磨耗層在高等級(jí)公路瀝青路面中修中的應(yīng)用也具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.4 跨線橋凈空高度

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2014）規(guī)定高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路的凈空高度標(biāo)準(zhǔn)為5.00 m，除特殊原因外，已運(yùn)營(yíng)高速公路跨線橋凈空高度均應(yīng)滿足要求。但隨著通車時(shí)間的增長(zhǎng)，有些高速公路已經(jīng)歷過若干次的中修或技術(shù)改造，現(xiàn)有路面高度較原路面高度已提高不少，原先剛滿足5.00 m凈空高度的跨線橋就難以滿足要求。以海南某高速公路為例，該高速公路自通車以來，由于經(jīng)過兩輪中修，路面厚度增加了近20 cm，現(xiàn)需進(jìn)行新一輪的中修養(yǎng)護(hù)。全線共有跨線橋34座，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，已有5座跨線橋的凈空高度不滿足要求，另外還有2座跨線橋的凈空高度小于5.04 m，也就是說，如果中修養(yǎng)護(hù)路面再加鋪4 cm面層結(jié)構(gòu)，這兩座跨線橋的凈空高度也將難以滿足規(guī)范要求。

目前，解決高速公路跨線橋凈空高度不足的技術(shù)措施主要為橋梁頂升，橋梁頂升施工一方面需要施工作業(yè)的空間，勢(shì)必對(duì)現(xiàn)有交通造成一定程度的影響，施工作業(yè)人員安全也存在一定隱患；另一方面，若跨線橋凈空高度與規(guī)定要求相差較大，而頂升高度有限；最后，頂升后跨線橋自身的處理也存在一定的技術(shù)問題。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)不具備頂升條件時(shí)，可采用降低路面高程的方法，確?？缇€橋的凈空高度滿足規(guī)定要求。

為根本解決高速公路跨線橋凈空高度問題，可以考慮在新建高速公路的設(shè)計(jì)階段，綜合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境特點(diǎn)、交通組成、路面結(jié)構(gòu)、養(yǎng)護(hù)特點(diǎn)等因素，給予橋梁凈空一定富余值，從而滿足路面中修設(shè)計(jì)后跨線橋凈空高度的要求。

1.5 波形護(hù)欄立柱高度

高速公路路面中修設(shè)計(jì)一般不涉及交通安全設(shè)施，但中修設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮路側(cè)和中央分隔帶護(hù)欄立柱高度是否滿足規(guī)范要求。

我國(guó)高速公路路側(cè)與中央分隔帶護(hù)欄大多采用波形護(hù)欄，我國(guó)與波形護(hù)欄相關(guān)規(guī)范主要有：《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D81-2006）、《公路交通安全設(shè)施施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F71-2006）和《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D81-2006）。三本規(guī)范對(duì)波形護(hù)欄立柱高度的設(shè)計(jì)與施工提出了明確的技術(shù)要求。

以高速公路一般事故或重大事故護(hù)欄防撞等級(jí)A、Am級(jí)為例，路側(cè)與中央分隔帶波形梁護(hù)欄的構(gòu)造見圖1和圖2。

圖1 路側(cè)A級(jí)波形梁護(hù)欄構(gòu)造（單位：mm）

圖2 中央分隔帶分設(shè)型Am級(jí)波形梁護(hù)欄構(gòu)造（單位：mm）

從圖1和圖2可知，規(guī)范要求波形梁護(hù)欄立柱從路面（或路緣石頂面）算起至連接螺栓孔中心的距離為600 mm，至立柱頂面的距離為750 mm。路面中修若需加鋪，路面高程增加，將造成路側(cè)和中央分隔帶波形梁護(hù)欄立柱高度不滿足上述要求，從而影響波形梁護(hù)欄的安全作用。

目前在路面中修設(shè)計(jì)階段，這一問題還沒有較為理想的解決方法。現(xiàn)常規(guī)采用兩種方法處理，一是不予考慮，波形梁立柱高度問題等待下一次中修加以解決；另外一種方式是對(duì)護(hù)欄重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。第一種處理方法存在一定的安全隱患，若出現(xiàn)交通事故，主管部門和設(shè)計(jì)部門勢(shì)必承擔(dān)一定責(zé)任；第二種處理方法造價(jià)較高，不經(jīng)濟(jì)。

為滿足高速公路路面中修后護(hù)欄立柱高度的要求，新建高速公路設(shè)計(jì)階段可以考慮增加立柱外露高度，并考慮我國(guó)的公路條件、材料規(guī)格等因素后，確定波形梁護(hù)欄的結(jié)構(gòu)型式。條件允許時(shí)，也可進(jìn)行一系列的足尺碰撞試驗(yàn)，以進(jìn)一步對(duì)護(hù)欄的結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

1.6 交通安全組織

交通安全組織關(guān)系到中修施工過程中的人身和財(cái)產(chǎn)安全，值得深入探討與關(guān)注。目前，在中修施工前，雖然高速公路主管部門與高速交警會(huì)聯(lián)合發(fā)布中修路段的交通管制的公告和相關(guān)路況信息，但實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些信息的發(fā)布對(duì)車輛分流影響不大，施工過程中容易導(dǎo)致中修施工作業(yè)區(qū)及附近產(chǎn)生嚴(yán)重交通擁堵。此外，在高速公路中修施工期間，盡管施工單位按照《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》（GB 5768-2009）、《道路作業(yè)交通安全標(biāo)志》（GA 182-1998）和《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》（JTG H30-2015）等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)程布置中修施工現(xiàn)場(chǎng)，但各類交通事故依舊屢見不鮮。

目前，我國(guó)與高速公路瀝青路面中修交通組織相關(guān)的規(guī)范有：《高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 074-2003）、《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范（JTJ073.2-2001）》、《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線（GB 5768-2009）》，各地方也依據(jù)相關(guān)規(guī)范制定了相應(yīng)的管理辦法。但有些管理規(guī)范及地方部門制定的管理辦法沒有反映實(shí)際的施工規(guī)模、交通流量、行車特點(diǎn)等，大多只是闡述了一些指導(dǎo)性建議和簡(jiǎn)易的操作要求，缺乏可操作性。突出表現(xiàn)在養(yǎng)護(hù)作業(yè)設(shè)置方法、安全設(shè)施技術(shù)、交通組織等方面不盡合理，致使有些中修工程實(shí)施過程中高速公路嚴(yán)重?fù)矶?，通行能力和服?wù)水平大大降低，影響了高速公路的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益的正常發(fā)揮。

2 結(jié)語(yǔ)

（1）建議計(jì)算PQI時(shí)采用加權(quán)幾何平均值替代加權(quán)算術(shù)平均值。

（2）建立合適的路面狀況評(píng)價(jià)體系，確定合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)，客觀、全面把握現(xiàn)有的路基路面的使用狀況，準(zhǔn)確掌握現(xiàn)有路面各類病害出現(xiàn)的成因，為中修設(shè)計(jì)提供全面、扎實(shí)、可靠的資料。

（3）高速公路路面中修設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮超薄瀝青混凝土磨耗層的應(yīng)用。

（4）新建高速公路的設(shè)計(jì)階段，綜合各方面因素，給予橋梁凈空和波形梁護(hù)欄立柱外露高度一定的富余值，從而在路面中修設(shè)計(jì)后令跨線橋凈空高度和波形護(hù)欄立柱高度滿足要求。

（5）進(jìn)一步完善養(yǎng)護(hù)作業(yè)設(shè)置方法、安全設(shè)施技術(shù)、交通組織等方面。

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U418.6

B

1009-7716（2017）09-0050-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.015

2017-04-28

譚賽杰（1984-），女，滿族，河北承德人，工程師，主要從事道路橋梁工程設(shè)計(jì)工作。