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)
云南某高速主線全長85.67 km,采用雙向四車道高速公路標準建設,設計行車速度80~100 km/h,瀝青混凝土路面設計年限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。
2.1.1 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
項目設計年限15年,車道系數(shù)0.45。根據(jù)工可交通量預測,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)工可交通量換算結果與現(xiàn)場軸載補充調(diào)查結果,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 路面結構設計參數(shù)
公路等級系數(shù)為1.0,面層類型系數(shù)為1.0,路面結構類型系數(shù)為1.0。材料計算參數(shù)見表4。
表4 材料計算參數(shù)
路面結構見表5和表6。
表6 左幅主線路面結構(云南至貴州方向)
路面設計以設計彎沉值為路面整體剛度的設計指標來驗證調(diào)整后的路面結構是否能夠滿足規(guī)范[3]中的設計要求,并以容許彎拉應力進行驗算。根據(jù)交通部相關規(guī)范[3]的規(guī)定進行軸載換算,按規(guī)范公式進行計算。
2.2.1 右幅計算結果
項目右幅(貴州到云南方向)計算結果見表7。
表7 右幅(貴州到云南方向)的計算結果
按設計彎沉值驗證調(diào)整后的結構設計彎沉值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,故僅考慮彎沉時計算滿足要求。
按容許拉應力驗算結構設計調(diào)整后的結構計算,瀝青層層底拉應力σm=-0.031 MPa,小于容許應力σR=0.20 MPa,滿足設計要求。
基層層底拉應力σm=0.067 MPa,小于容許應力σR=0.1 MPa,滿足要求。同時考慮彎沉和拉應力,滿足要求。
經(jīng)計算,路面各結構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)路面結構竣工驗收彎沉(BZZ-100)
2.2.2 左幅計算結果
項目左幅(云南到貴州方向)計算結果見表9。
表9 左幅(云南到貴州方向)計算結果
按設計彎沉值驗證結構結果為設計彎沉值ld= 21.7(0.01 mm),計算彎沉值lS= 17.0(0.01 mm),滿足lS≤ld,故僅考慮彎沉時計算滿足要求。
按容許拉應力驗算結構設計調(diào)整后的結構結果,瀝青層層底拉應力σm=-0.031 MPa,小于容許應力σR=0.21 MPa,滿足相關要求;基層層底拉應力σm=0.106 MPa,小于容許應力σR=0.23 MPa,滿足相關要求。同時考慮彎沉和拉應力,滿足要求。
經(jīng)計算,路面各結構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)路面結構竣工驗收彎沉(BZZ-100)
該高速公路左右幅路面結構并非對稱的,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構承載能力。
工程結束后,在全線進行了雙向?qū)Ρ葯z測,主要包括平整度、滲水系數(shù)、摩擦系數(shù)和構造深度等指標,試驗結果見表11。從檢測結果看雙幅并無明顯差異,基本實現(xiàn)了設計意圖。
表11 工程結束后檢測結果
該高速公路左右幅結構層根據(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構的要求,也減小了輕交通建設的成本,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更加的科學和完善。