孫維

(上海市市政規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，上海 200031)

1 引言

路基是指按照路線位置和特定的技術(shù)要求，修建而成的作為路面基礎(chǔ)的帶狀構(gòu)造物。通常情況下，修建路基的原材料為土和石料，整體呈現(xiàn)線性結(jié)構(gòu)。路面是指應(yīng)用筑路材料攤鋪在路基結(jié)構(gòu)頂面，壓實后供車輛、行人直接在其表面上經(jīng)行的一層或多層道路結(jié)構(gòu)層。對公路而言，路基路面的設(shè)計質(zhì)量均至關(guān)重要。二者若分別具備各自的功能并良好地配合，則公路的質(zhì)量和使用壽命均可得到保證，反之則會遺留大量安全隱患，必須予以重視。

2 公路路基路面設(shè)計安全方面存在的問題

2.1 路基厚度設(shè)計不達標

通過文獻收集分析法得出，公路路基設(shè)計方面存在的常見問題為路基的厚度不達標。公路路基設(shè)計在路面之下，負責(zé)承載路面自重以及在路面上方通行的車輛和行人的重量[1]。如果路基厚度不達標，導(dǎo)致路基較薄，無法有效承載壓力，則整條公路輕則出現(xiàn)裂縫，重則塌陷。公路路基越厚，從理論上來看，公路整體能夠承受的載荷雖然會提升，但施工原材料、填埋用料的應(yīng)用量必定會隨之增加，公路建造的成本投入會超過預(yù)期。在是公路建設(shè)總預(yù)算有限的情況下，路基過厚，意味著路肩、路面設(shè)計建造時能夠使用的材料量便會減少，對應(yīng)位置的綜合質(zhì)量很可能無法達到要求?？傮w而言，公路路基較薄或較厚都違反設(shè)計原則，且是路基設(shè)計建造常出現(xiàn)的問題。

2.2 路基穩(wěn)定性設(shè)計不達標

路基能夠保證公路的質(zhì)量，在一定程度上降低公路災(zāi)害的發(fā)生率。如果路基的穩(wěn)定性不足，意味著在路基的設(shè)計階段，設(shè)計人員在巖體力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)等方面的知識應(yīng)用出現(xiàn)了問題，甚至有可能在某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)的計算方面出現(xiàn)錯誤。除了專業(yè)知識應(yīng)用不佳導(dǎo)致路基穩(wěn)定性設(shè)計不達標之外，公路沿線存在凹凸不平處、斜坡等均會影響路基的穩(wěn)定性。正常情況下，設(shè)計人員必須重點考慮這些因素，而設(shè)計人員往往容易忽略這些問題，造成路基穩(wěn)定性不佳。

2.3 路面設(shè)計不達標問題

2.3.1 基礎(chǔ)設(shè)計不達標

我國公路的路面結(jié)構(gòu)一般分為面層、聯(lián)結(jié)層、基層、底基層、墊層等。公路路面類型有很多種，需根據(jù)公路的應(yīng)用區(qū)域、經(jīng)行的主要車輛類型、公路周邊環(huán)境等因素進行選擇。但無論選擇哪一種類型，都要達到如下標準：(1）具有足夠的強度，至少需要保證過往車輛通過時，路面不會因為車輛自重過大而發(fā)生形變，最終引發(fā)裂縫[2]。(2）與路基相同，路面的穩(wěn)定性同樣重要，投入使用期間不能因為常規(guī)的自然氣候變化(如溫度變化、降雨降水、風(fēng)力強度變化等）而導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。(3）路面的平整度同樣重要，該因素決定行駛在路面上的車輛是否安全。如果路面凹凸不平，甚至有明顯的尖銳凸起物，則車輛經(jīng)行過程中，一旦在速度過快的情況下與之接觸，極有可能引發(fā)車輛側(cè)翻等嚴重事故。

2.3.2 功能設(shè)計不達標

路面應(yīng)該具備的功能包含：(1）防水抗滑能力。當出現(xiàn)雨雪天氣，或是灑水車作業(yè)剛剛完成之后，路面表面不能有水積存。此外，車輛正常行駛、啟動、制動期間，路面均應(yīng)能提供一定的摩擦力，防止車輛出現(xiàn)滑溜危險。(2）路面應(yīng)該具有一定的塵土吸附功能，避免有泥沙積存時，受過往車輛影響而導(dǎo)致塵土飛揚，最終對環(huán)境造成破壞[3]。

總體而言，很多公路的路面設(shè)計在不同程度上忽視了對路面基礎(chǔ)、路面功能的要求，遺留很多隱患。

3 公路路基路面設(shè)計安全性的具體檢查要素

3.1 公路路基設(shè)計安全檢查

3.1.1 路基橫斷面以及行車道方面的設(shè)計安全檢查

公路的設(shè)計級別不同，投入使用后承載的交通量也存在差異。因此，不同級別的公路對應(yīng)的性能存在一定的差異。比如，高速公路和一級公路，除了滿足正常的車輛行駛要求外，還需按要求設(shè)置加速車道、減速車道、爬坡車道等。特別是高速公路，如果缺少了這些特定情況下使用的行車道，意味著公路的保護設(shè)施不到位。針對低級別的公路進行設(shè)計時，在路面寬度設(shè)計方面同樣需要提高重視程度。比如，在我國很多城市中，為了防止出現(xiàn)交通堵塞問題，做好分流工作，要求一些主干道路旁邊的臨近公路采用“單向停車”的交通管理方法。但“單向行車”并不意味著“道路寬度同時只夠單臺車輛行駛”，而是在寬度設(shè)計時，至少應(yīng)該預(yù)留充足的錯車空間，保證兩輛車能夠“并排”通過。在一些地形條件比較復(fù)雜的區(qū)域，則在設(shè)計時必須重點考慮緊急避險車道?？傮w而言，針對不同位置、不同等級、不同用途的公路進行設(shè)計時，在滿足上述基礎(chǔ)要求之外，還應(yīng)注重下列要點：(1）重點審查公路路基標準橫斷面以及典型橫斷面的設(shè)計圖，必須首先指出其中存在的根本性錯誤；(2）應(yīng)該檢查橫斷面中各個組成部分對應(yīng)的功能，應(yīng)確保完備，沒有任何遺漏；(3）應(yīng)該檢查各種功能對應(yīng)的附加車道的長度、寬度、坡角度等參數(shù)是否滿足要求；(4）還應(yīng)重點檢查一些道路中的附加車道設(shè)計方案與主線干道之間的銜接協(xié)調(diào)性問題。

3.1.2 公路緊急避險車道路基性能設(shè)計相關(guān)參數(shù)檢驗

為了盡量保證車輛的行車安全，需要設(shè)計緊急避險車道。如果避險車道本身存在設(shè)計缺陷，則會大幅度提高車輛遇險的概率。基于此，在設(shè)計完成之后，技術(shù)人員需要對避險車道的路基性能，相關(guān)參數(shù)進行全方位審查。圖1為某條新建公路避險車道制動床示意圖。設(shè)計人員在看到設(shè)計圖和相關(guān)數(shù)據(jù)之后，應(yīng)該首先檢查相關(guān)公式的應(yīng)用是否準確，并代入相關(guān)參數(shù)進行計算，確定結(jié)果是否準確。如制動床的設(shè)置長度應(yīng)按式(1）計算：

式中，L′為制動床的設(shè)置長度，m；L 為制動床的計算長度，m

制動床計算長度L 的計算公式如式(2）：

式中，V 為制動床入口處的車輛行駛速度，km/h；R 為制動床面層的阻力系數(shù)，需根據(jù)使用材料的不同對應(yīng)具體值(可經(jīng)由實車試驗確定）；G 為應(yīng)急避險車道制動床的坡度，%。

安全檢驗人員需要根據(jù)對應(yīng)的公式，代入相關(guān)數(shù)據(jù)進行計算，將求得的數(shù)據(jù)與設(shè)計方案中給出的原始數(shù)據(jù)進行比對。如果多次計算結(jié)果與設(shè)計方案一致，則表明相關(guān)參數(shù)的結(jié)果計算正確，如果多次計算結(jié)果均與設(shè)計方案不符，則需請第三方機構(gòu)或個人進行計算，并再次比對結(jié)果，得出結(jié)論?？傮w而言，這類具有特殊功能的公路路基相關(guān)參數(shù)計算結(jié)果必須保證準確性和精確程度。

3.1.3 路基穩(wěn)定性檢驗

在一些常規(guī)路段，如果公路路堤邊坡高度超過20 m，或是地面的斜坡陡峭比率超過1∶2.5，公路路基一旦受到較為惡劣的水文地質(zhì)條件影響，極有可能出現(xiàn)道路整體下陷、部分道路區(qū)段滑移等現(xiàn)象。面對此種情況，設(shè)計安全檢驗人員的工作重點為：(1）對公路高路堤的邊坡坡率進行檢查；(2）對高路堤的整體穩(wěn)定性進行計算，并就相關(guān)結(jié)果與設(shè)計方案進行比對；(3）對設(shè)計方案中是否給出有效防止公路失穩(wěn)的保護、補救措施等進行檢查。如果缺少上述內(nèi)容中的任何一項，應(yīng)該視為設(shè)計方案不合格，需退回修改。

3.2 公路路面設(shè)計安全檢查——路面瀝青混合料和多種集料的設(shè)計應(yīng)用檢查

目前，我國公路路面構(gòu)成主料為瀝青，輔以多種混合材料。這樣的路面經(jīng)過壓實作業(yè)之后，平整度及觀感均較強，能夠滿足社會公眾的需求。但為了降低路面因強度等性能不足，有車輛經(jīng)過后因發(fā)生形變進而引發(fā)裂縫的概率，需要對路面的瀝青混合料以及其他集料混合后形成的路面整體結(jié)構(gòu)的性能、強度等進行檢測，確保公路路面符合要求。根據(jù)公路的分類，同一類指標對應(yīng)的參數(shù)設(shè)計要求如表1所示。

表1 公路路面瀝青面層設(shè)計性能檢測對應(yīng)標準

具體用于測量公路路面設(shè)計方案是否達到相關(guān)標準的方法為：(1）按照表1中所示的數(shù)據(jù)，對設(shè)計方案中給出的公路路面瀝青面層相關(guān)集料的配比情況進行調(diào)查。在條件允許的情況下，可進行實驗室檢驗——按照設(shè)計方案中給出的材料配比方案，制作成路面面層混合料之后，模擬小規(guī)模施工過程，之后檢驗混合料的性能是否符合相關(guān)標準。(2）通過文獻收集法，查找設(shè)計方案中給出的混合料配比方法的實際應(yīng)用效果。

4 結(jié)語

針對公路路基路面設(shè)計安全性進行檢查時，首先應(yīng)該圍繞公路的級別、修建位置、對應(yīng)功能的設(shè)計是否完善進行檢查。理論上，缺少任何一項都應(yīng)視為公路路基路面設(shè)計不合格?；竟δ堋⒒緱l件均滿足相關(guān)標準后，技術(shù)人員還需對公路路基路面設(shè)計方案中給出的相關(guān)參數(shù)的計算方法、適用標準等進行查驗、計算、比對，若二者相互符合，意味著有關(guān)參數(shù)的結(jié)果較為準確；如果不符，則表明計算有誤，連帶著很多參數(shù)可能存在錯誤，需進行全面檢查，保證設(shè)計方案的完善性，確保后續(xù)施工期間不出現(xiàn)差錯。