高速公路路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)及降低造價(jià)措施

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的交通基礎(chǔ)工程建設(shè)在不斷加快進(jìn)程，公路交通網(wǎng)絡(luò)在逐步完善。在高速公路工程的建設(shè)中，路面工程是非常重要的一部分，而且這一部分的造價(jià)在工程整體造價(jià)中占據(jù)較大的比例，對(duì)高速公路的路面進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并且在滿足公路使用功能的基礎(chǔ)上有效降低造價(jià)，對(duì)高速公路工程建設(shè)有十分重要的意義。鑒于此，本文主要以某高速公路為例，分析路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及降低造價(jià)的措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：路面設(shè)計(jì)要點(diǎn);高速公路;降低造價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：U415.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

由于我國(guó)交通基礎(chǔ)工程建設(shè)的不斷開(kāi)展，高速公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在逐步完善，以更好的滿足人們的出行需求。而在高速公路工程的建設(shè)中，路面工程是非常重要的一環(huán)，對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目有較大的影響，路面工程的造價(jià)在整個(gè)工程項(xiàng)目中占比較大，路面設(shè)計(jì)的成效會(huì)影響工程的造價(jià)，所以，掌握高速公路路面設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，合理制定設(shè)計(jì)方案，有效降低造價(jià)對(duì)高速公路建設(shè)有重要作用。

1 工程概況

以某高速公路建設(shè)為例，該高速公路路線的總建設(shè)里程達(dá)到39.2 km，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為120 km/h，4車(chē)道，路面寬度10.5 m，路基寬12.5 m，路基土石方量為142萬(wàn)立方米，排水、防護(hù)大概5.3萬(wàn)立方米，各種大中小型橋共11座，其中小橋2座，一共含有4座隧道，共長(zhǎng)45.4 km，其中包括3座特長(zhǎng)隧道和1座中長(zhǎng)隧道。該高速公路設(shè)有服務(wù)區(qū)1處、立體交叉1處、交通樞紐1處、主線收費(fèi)站1處。根據(jù)該高速公路具體情況以及所處地理環(huán)境進(jìn)行綜合分析，合理的制定路面設(shè)計(jì)體系。

2 交通量分析

關(guān)于交通量的計(jì)算主要依據(jù)對(duì)該工程項(xiàng)目的可研究報(bào)告，在設(shè)計(jì)年限內(nèi)各個(gè)時(shí)段的交通量增長(zhǎng)率為：2020-2025年為8.9%，2025-2030年為5.1%，2030-2035年為3.8%[1]。

2.1 彎沉值計(jì)算

彎沉值主要是指在路基路面受到荷載作用后，所產(chǎn)生的形變大小，其中計(jì)算單位為1/100 mm。在對(duì)彎沉值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，主要是根據(jù)在某一路段20 m間距范圍內(nèi)，使用一定軸載的車(chē)輛作用于路基路面，對(duì)形成的殘余變形量計(jì)算加權(quán)平均值。有關(guān)彎沉值的計(jì)算和路面設(shè)計(jì)的強(qiáng)度有較大的關(guān)聯(lián)，彎沉值小則強(qiáng)度高。高速公路在完成建設(shè)后，通過(guò)彎沉測(cè)量，能夠檢驗(yàn)路面施工建設(shè)是否滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求。在該工程項(xiàng)目中，路表設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算結(jié)果為0.229 mm。

2.2 軸載換算

根據(jù)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，我國(guó)在高速公路路面的設(shè)計(jì)中，標(biāo)準(zhǔn)軸載主要是依照雙輪單軸載100 kN計(jì)算，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，以不同的交通量作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并且明確掌握年累積當(dāng)量軸次和彎沉值等有關(guān)參數(shù)，從而確定設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)的厚度，再對(duì)結(jié)構(gòu)層拉應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)過(guò)計(jì)算，設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)為1 240.6萬(wàn)次，累積當(dāng)量軸次數(shù)為943.77萬(wàn)次，路面交通荷載等級(jí)為中等。

3 路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 主線路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

依照上述計(jì)算的交通量，根據(jù)該高速公路工程建設(shè)的實(shí)際要求，在設(shè)計(jì)主線路面結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)面層主要使用三層瀝青層，兩層水穩(wěn)基層。具體來(lái)講，瀝青瑪蹄脂碎石

3.5 cm、中粒式改性瀝青混凝土5 cm、粗粒式普通瀝青混凝土7 cm，還有廠拌水泥穩(wěn)定碎石20 cm、廠拌水泥穩(wěn)定碎石15 cm級(jí)配碎石[2]。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體厚度為70.5 cm，

能夠達(dá)到公路的抗凍性要求。路面瀝青設(shè)計(jì)使用SBS改性瀝青和石油瀝青，表面層的集料成分主要為玄武巖，中面層以及下面層的集料成分主要為石灰?guī)r。為了能夠使工程建設(shè)的造價(jià)得到有效的降低，基于該工程中互通立交的交通量相對(duì)較小，所以樞紐立交外的互通立交匝道都采取兩層瀝青層設(shè)計(jì)。其路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為：瀝青瑪蹄脂碎石3.5 cm，

中粒式改性瀝青混凝土7 cm，廠拌水泥穩(wěn)定碎石20 cm，廠拌水泥穩(wěn)定碎石20 cm級(jí)配碎石[3]。總體厚度仍然保持一樣，將匝道的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整后，工程總體的造價(jià)降低大概240萬(wàn)元。另外，高速公路緊急停車(chē)帶的設(shè)置主要是在應(yīng)急通行時(shí)使用，一般來(lái)講所承受的荷載較低，所以在該工程中，緊急停車(chē)帶的外側(cè)2 m區(qū)域內(nèi)表面層不滿鋪，以有效減少造價(jià)。但在超高高側(cè)區(qū)段，為了能夠達(dá)到路面排水的標(biāo)準(zhǔn)要求，緊急停車(chē)帶采取滿鋪設(shè)計(jì)。

3.2 橋面和隧道路面設(shè)計(jì)

高速公路立交橋面的結(jié)構(gòu)建設(shè)主要包含水泥混凝土和瀝青混凝土，兩層結(jié)構(gòu)之間通過(guò)防水層進(jìn)行連接，其中防水層的建設(shè)質(zhì)量和橋面鋪設(shè)質(zhì)量有較大的關(guān)聯(lián)。根據(jù)對(duì)有關(guān)的高速公路橋面問(wèn)題研究得知，瀝青混凝土面層出現(xiàn)較大損壞的原因大都是由于防水層出現(xiàn)損壞，并且對(duì)水泥混凝土的修復(fù)需要有一定時(shí)間的養(yǎng)護(hù)期，需要阻斷交通的時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)交通產(chǎn)生不利的影響。在該工程設(shè)計(jì)中，橋面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案主要分兩種情況。如果橋梁長(zhǎng)度在300 m以下，橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為：改性瀝青混凝土5 cm，改性瀝青馬蹄脂碎石混合料5 cm，在對(duì)瀝青混凝土進(jìn)行鋪設(shè)時(shí)，需要先通過(guò)鑿毛、噴砂以及銑刨等操作處理好混凝土，等到滿足構(gòu)造深度要求且清理塵灰完成后，在開(kāi)始建設(shè)SBS改性瀝青防水層，設(shè)計(jì)的具體用量為1.0 L/m2[4]。如果橋梁長(zhǎng)度超過(guò)300 m，橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為：300 m內(nèi)的橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改性瀝青混凝土5 cm，改性瀝青馬蹄脂碎石混合料5 cm，300 m以外的橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改性瀝青馬蹄脂碎石混合料防水層2 cm，2層改性瀝青馬蹄脂碎石混合料3.5 cm。由于改性瀝青馬蹄脂碎石混合料在孔隙率、油石比以及粒徑方面具有良好的表現(xiàn)，防水性能較好且有一定的承載能力，能夠提升橋面結(jié)構(gòu)的耐久性，防止橋面水泥混凝土面層發(fā)生損壞。另外，隧道路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和橋面一樣，需要注意在設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)中要加入一定量的阻燃劑和溫拌劑，以有效降低后續(xù)工程建設(shè)過(guò)程中的有害氣體排放。

3.3 特殊路段路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該工程項(xiàng)目建設(shè)所在的地區(qū)坡度路段相對(duì)較多，具有較大的地勢(shì)起伏，氣候變化較大，在較小的交通量情況下也容易出現(xiàn)車(chē)轍病害，所以，在該工程設(shè)計(jì)中，針對(duì)路線縱坡3%以上的上坡路段，路面設(shè)計(jì)為下面層使用改性瀝青，以此有效防止發(fā)生車(chē)轍損害，并且能夠優(yōu)化路面低溫下的性能。在該高速公路的收費(fèi)站區(qū)段路面中，常規(guī)結(jié)構(gòu)主要是水泥混凝土路面，但是容易產(chǎn)生較大的揚(yáng)塵和噪音，而且行車(chē)體驗(yàn)較差、需要的養(yǎng)護(hù)成本較大，由于受氣候條件的影響，路面也容易出現(xiàn)多種形式的損壞。該工程設(shè)計(jì)中為了有效延長(zhǎng)路面的使用年限，設(shè)計(jì)方案主要是在常規(guī)水泥混凝土結(jié)構(gòu)的前提下增加改性瀝青混凝土5 cm，改性瀝青馬蹄脂碎石混合料3.5 cm，同時(shí)在水泥混凝土面層頂面設(shè)計(jì)防水層，以構(gòu)建復(fù)合式的路面結(jié)構(gòu)，這樣路面的承載能力和使用性能都能得到較好的提升，后期養(yǎng)護(hù)的成本費(fèi)用也得到一定的節(jié)約，車(chē)輛通行的舒適度也有所提升。

3.4 路面排水和附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

路面排水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要注重預(yù)防和排水相互結(jié)合，高速公路路面的排水主要是集中式排水，以有效預(yù)防公路兩側(cè)邊坡水土流失。在超高路段中，排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要為大小集水井，而且有縱向的排水管和混凝土橫向排水管，其中排水管的出口設(shè)計(jì)在超高低側(cè)的邊坡泄水槽或者挖方邊溝處，路基邊溝的設(shè)計(jì)需要注意邊溝底部的標(biāo)高問(wèn)題，如果是需要進(jìn)行挖方的路段，要符合超高排水的要求。集水井以及橫向排水管主要設(shè)計(jì)使用C50高強(qiáng)抗凍抗鹽腐蝕混凝土，混凝土的混合中需要加入適量的硅粉，使排水設(shè)施更加可靠。此外，為了降低因路面空隙滲水造成路面基層損壞，在土路肩位置設(shè)計(jì)鋪設(shè)碎石盲溝，同時(shí)保證瀝青面層的底部和盲溝底部高程一致，這樣路面結(jié)構(gòu)中的水可以及時(shí)排出，不會(huì)對(duì)路面基層產(chǎn)生影響[5]。再者，為了能夠有效降低對(duì)高速公路中分帶綠化維護(hù)的成本，設(shè)計(jì)不采用以往的綠植種植方案，而是采取鋪設(shè)級(jí)配碎石同時(shí)設(shè)置中央防眩板的設(shè)計(jì)方案。在中分帶的底部設(shè)計(jì)滲溝和橫向排水出口，這樣雨水就不會(huì)通過(guò)中分帶進(jìn)入路基路面中。

4 降低造價(jià)的措施

在高速公路的路面設(shè)計(jì)中，為了能夠有效降低造價(jià)，對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要充分重視，對(duì)以往落后的工程建設(shè)觀念進(jìn)行改變，尤其設(shè)計(jì)人員在對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要全面協(xié)調(diào)好工程質(zhì)量和進(jìn)度、造價(jià)之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)時(shí)注重造價(jià)合理管控思想，在保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上最大化的減少工程建設(shè)成本。在開(kāi)展高速公路路面設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要提前一定的時(shí)間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，尤其工程建設(shè)地區(qū)處在較復(fù)雜的環(huán)境中，設(shè)計(jì)工作開(kāi)始前，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及工程建設(shè)團(tuán)隊(duì)都要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘查，對(duì)工程設(shè)計(jì)和建設(shè)中可能存在的問(wèn)題進(jìn)行全面預(yù)測(cè)，綜合考慮所有的影響因素，完善制定預(yù)案，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行多角度對(duì)比，避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)方案和實(shí)際建設(shè)不相符的情況。高速公路項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，對(duì)于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要進(jìn)行良好的選擇，確保設(shè)計(jì)的整體水平過(guò)硬，使工程設(shè)計(jì)方案能夠保證科學(xué)合理，對(duì)工程造價(jià)也能進(jìn)行良好的控制。高速公路工程建設(shè)中，路面結(jié)構(gòu)的造價(jià)占比較大，對(duì)這部分造價(jià)的有效控制，需要在設(shè)計(jì)時(shí)做出多個(gè)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其進(jìn)行多次比較驗(yàn)證，最后選擇出能夠在符合工程建設(shè)質(zhì)量要求的前提下造價(jià)最低的方案。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在高速公路工程的建設(shè)中，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平直接影響工程整體建設(shè)質(zhì)量，而且路面工程的造價(jià)在整個(gè)高速公路工程中占據(jù)的比例較大，設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性會(huì)對(duì)造價(jià)有較大的影響。所以，在高速公路的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮各方面因素，比如交通量、地理環(huán)境、行駛車(chē)輛的主要類(lèi)型等，對(duì)路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行全面掌握，設(shè)計(jì)方案要保證符合工程質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上達(dá)到造價(jià)最低，這樣高速公路工程建設(shè)才能長(zhǎng)久健康發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：全中鵬（1987-），男，河北石家莊人，本科，助理工程師，從事高速公路養(yǎng)護(hù)工作。