非对称路面设计的高速公路应用

陈通杰（广东省南粤交通河惠莞高速公路管理中心，广东 河源 517300）

1 项目概况

云南某高速主线全长85.67 km，采用双向四车道高速公路标准建设，设计行车速度80～100 km/h，沥青混凝土路面设计年限15年。项目所在地区为云贵省界，是重要产煤区，且贵州的产煤会大量运往云南，重载与超限煤车较多，同时左右幅交通轴载组成差别较大。

2 非对称路面设计方案

2.1 设计参数

2.1.1 自然气候条件

项目所经地区属于以高原地貌形态为主的滇东高原，地处宣威市东北部，属云南高原向贵州高原过渡的斜坡地带，位于云南省滇东高原的北部，地势西北高，东南低。境内属暖温带高原季风气候，具有冬暖夏凉，年温差较小，日温差较大，季节不明显，干温季分明的特征，自然区划为V4区。

2.1.2 路段交通量

项目设计年限15年，车道系数0.45。根据工可交通量预测，交通量增长率为2013—2020年平均增长率8.78%；2020—2030年平均增长率2.13%；2030—2032年平均增长率1.68%。

2.1.3 交通组成

根据工可交通量换算结果与现场轴载补充调查结果，本项目公路运营初始年交通组成见表1、表2。平均吨（客）位选用代表车型见表3。

表1 云南至贵州方向（左幅）混合交通（辆/日）

表2 贵州至云南方向（右幅）混合交通（辆/日）

表3 代表车型

2.1.4 路面结构设计参数

公路等级系数为1.0，面层类型系数为1.0，路面结构类型系数为1.0。材料计算参数见表4。

表4 材料计算参数

2.2 高速路面结构设计方案及验算结果

路面结构见表5和表6。

表6 左幅主线路面结构（云南至贵州方向）

路面设计以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标来验证调整后的路面结构是否能够满足规范[3]中的设计要求，并以容许弯拉应力进行验算。根据交通部相关规范[3]的规定进行轴载换算，按规范公式进行计算。

2.2.1 右幅计算结果

项目右幅（贵州到云南方向）计算结果见表7。

表7 右幅（贵州到云南方向）的计算结果

按设计弯沉值验证调整后的结构设计弯沉值ld=18.8（0.01 mm），计算弯沉值lS= 14.6（0.01 mm）。所以，不使用10 cmATB-25柔性基层，用20 cm低剂量水泥稳定碎石底基层替换20 cm级配碎石底基层后，满足lS≤ld，故仅考虑弯沉时计算满足要求。

按容许拉应力验算结构设计调整后的结构计算，沥青层层底拉应力σm=-0.031 MPa，小于容许应力σR=0.20 MPa，满足设计要求。

基层层底拉应力σm=0.067 MPa，小于容许应力σR=0.1 MPa，满足要求。同时考虑弯沉和拉应力，满足要求。

经计算，路面各结构层及路基顶面竣工验收弯沉值见表8。

表8 （贵州至云南方向）路面结构竣工验收弯沉（BZZ-100）

2.2.2 左幅计算结果

项目左幅（云南到贵州方向）计算结果见表9。

表9 左幅（云南到贵州方向）计算结果

按设计弯沉值验证结构结果为设计弯沉值ld= 21.7（0.01 mm），计算弯沉值lS= 17.0（0.01 mm），满足lS≤ld，故仅考虑弯沉时计算满足要求。

按容许拉应力验算结构设计调整后的结构结果，沥青层层底拉应力σm=-0.031 MPa，小于容许应力σR=0.21 MPa，满足相关要求；基层层底拉应力σm=0.106 MPa，小于容许应力σR=0.23 MPa，满足相关要求。同时考虑弯沉和拉应力，满足要求。

经计算，路面各结构层及路基顶面竣工验收弯沉值见表10。

表10 （贵州至云南方向）路面结构竣工验收弯沉（BZZ-100）

该高速公路左右幅路面结构并非对称的，贵州至云南方向交通量大，底基层采用低剂量水泥稳定碎石代替一般的级配碎石，增强了整体路面的结构承载能力。

3 检测结果

工程结束后，在全线进行了双向对比检测，主要包括平整度、渗水系数、摩擦系数和构造深度等指标，试验结果见表11。从检测结果看双幅并无明显差异，基本实现了设计意图。

表11 工程结束后检测结果

4 结语

该高速公路左右幅结构层根据各自的交通量大小计算确定，在总厚度一致的情况下，底基层分别采用了级配碎石（轻交通）和低剂量水泥稳定碎石（重交通）。既满足了重交通对路面结构的要求，也减小了轻交通建设的成本，特别适用于大交通量的运煤、采矿及建筑材料运输专用通道。非对称路面设计充分提升了高速公路的使用功效，让我国的高速公路建设更加的科学和完善。