浅谈国省道路面改造工程设计

杨 婕

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

随着我国公路网络的逐步完善，公路通车里程再创新高。公路管养工作量剧增。另一方面，随着交通量的增加加之路面材料自身的老化，路面养护维修设计的重要性日益凸显。秉承正确的设计理念，控制好关键设计流程，梳理常见病害类型，掌握常见设计方案，是高效准确地服务于公路管养的时代要求。

1 设计理念

a）坚持因地制宜、就地取材、循环利用、绿色环保的原则，设计方案应做到科学、合理、经济环保。

b）按照“分段设计、分类处理、合理决策”的基本要求进行方案设计。

c）统筹考虑交通荷载、地质状况、结构组合、材料组成、结构厚度、排水状况和路域环境等因素，采用科学决策方法，开展路面改造方案设计。

d）采用全寿命养护周期经济分析方法，按照适度超前的原则，合理增加结构强度储备，做到技术指标和经济指标兼顾。

e）充分考虑地方路面改造工程实践经验、基层管养管理掌握的旧路实际情况和养护方案建议，并结合现代化检测设备得出的路面相关重要技术指标的检测数据资料，综合评价路面技术状况，合理选择养护对策。

2 设计内容

路面改造方案设计包括旧路调查与评价、路面病害诊断与养护对策选择、养护方案设计等内容。

2.1 旧路调查与评价

对拟改造路段的交通量、轴载分布、路面技术状况、路面结构、排水系统状况、道路建养历史等基础数据进行资料收集，并对其进行分析评价。

2.2 路面病害诊断与养护对策选择

依据旧路调查与评价结果，合理划分养护设计单元，确定各设计单元的主导病害类型，结合交通特点及周边环境等分析病害产生原因，从而为确定设计方案提供依据。

2.3 设计方案

根据路面养护工程处治深度的不同，将养护类型划分为功能性修复及结构性修复两类，其中：

a）功能性修复 针对路面结构的一般性损坏和功能衰减进行定期的维修，以恢复至不低于路面原有技术状况的养护工程。本项目中将针对现有路面表面层的处治及修复或单层直接加铺罩面归为功能性修复。

b）结构性修复 针对沥青路面结构整体或部分发生严重破损或使用功能严重丧失的路段，实施的以修复沥青路面病害，恢复路面功能且不低于原路面结构承载能力为目的的养护工程。本项目中将针对现有路面整体面层或基层的处治及修复或两层以上的直接加铺归为结构性修复。

2.3.1 确定设计目标

公路沥青路面养护设计应根据养护目标，结合现有路况特点提出设计年限要求。

a）结构性修复设计年限可参照表1选用，有特殊要求时可适当调整。结构性修复设计年限应综合考虑交通状况、路面使用性能、养护目标等因素进行选择，作为路面结构验算的计算参数。其中，仅处治沥青面层的养护措施，可选用规定下限值；既有面层及基层均进行处治的养护措施，可选用规定上限值。

表1 结构性修复设计年限[1]

b）功能性修复预期使用年限可参照表2选用，有特殊要求时可适当调整。功能性修复预期使用年限应与养护目标相匹配，结构组合设计时应选择能够满足预期使用年限要求的结构组合形式及材料类型。

表2 功能性修复预期使用年限

2.3.2 确定设计单元

设计单元为养护设计及工程实施的最小路段单元。项目路段评价分析及方案设计应针对设计单元进行，设计单元的长度宜满足养护施工最小长度的要求，同时便于后期养护管理，一般情况下宜为1 000 m。特殊路段，如桥面加铺段、过村镇路面标高受限路段，设计单元的长度可根据实际情况进行确定。

2.3.3 养护决策模型

建议以路面结构强度指数PSSI作为判断路面结构强度的主要参数指标，综合考虑山西省路况现状及对原路剩余结构强度的充分利用，将PSSI标准值设定为70。PSSI＜70时认为原路面结构强度不足，PSSI≥70时认为原路面结构强度充足，满足路面使用性能要求。

在以PSSI判断路面结构强度的基础上，综合考虑路面破损PCI及路面行驶质量RQI等参数指标，合理划分路面养护类型。

a）一般养护路段 应结合路面结构强度指数、路面损坏状况指数、路面行驶质量指数等多项指标及路面典型病害类型，对路况进行综合分析，并确定路面养护对策。

使用说明：1.在决策模型基础上，应充分考虑基层管理单位掌握的旧路实际状况和地方路面改造工程实践经验，综合确定路面养护类型；2.对于PSSI≥70，PSSI＜70的路段，应结合现场踏勘，取芯结果综合判断基层状况（取芯位置和频率需满足要求）；3.钻芯取样分析结果应作为辅助支撑数据，用于进一步确认养护对策及养护方案；4.加铺面层和基层结构前，应对下部结构病害进行彻底处治；5.应充分考虑交通量状况，对于重载交通路段应优先选用承载能力较强的养护方案。

b）车辙专项处治路段 应根据车辙病害成因分析结果，结合车辙深度合理选择养护措施，可参考图2的方法。

图2 车辙专项处治路段决策方法

c）标高受限路段 应根据各路段位置标高限制情况，合理选择养护对策，尽量避免大开挖及旧路材料浪费，并做好新旧结构的衔接。下挖路段应充分调研原路资料，建议尽可能保留原路底基层。

d）其他特殊路段 桥面铺装、隧道路面、高填方路段、不良地基路段等特殊路段，应结合各路段病害特点及具体条件，增加必要的勘察手段，分析病害成因，并开展专项设计。

2.3.4 推荐面层结构厚度

面层结构厚度应综合考虑公路技术标准、交通量、交通组成类型等因素，并结合路面结构力学计算结果进行确定。结合工程实践经验，本文总结了典型的沥青面层结构厚度组合方案，如表3所示。

表3 推荐沥青面层结构层厚度

2.3.5 推荐面层材料类型

结合山西省重载交通较为普遍，大客车及大型货车在交通量组成中占比较大的现状及设计经验，建议重交通荷载等级及以上交通等级路段面层材料采用改性沥青混合料。

2.3.6 推荐结构组合形式

路面改造结构组合应综合考虑设计目标、旧路状况、工程造价、路面标高及对原路附属设施的影响等因素进行设计。

一般分为路面功能性修复和结构性修复两种类型。

功能性修复工程常用结构一般有两种方式：直接加铺罩面和表面层铣刨重铺。

结构性修复常用结构比较复杂，应根据结构损坏的情况，进行详细设计。通过钻芯取样，裂缝、松散等结构病害发育至哪一层，原则上修复至哪一层。

2.3.7 再生材料利用要求

应加强旧路材料再生利用，并遵循以下基本要求：

a）原则上充分考虑利用旧路结构剩余强度。

b）充分考虑路面旧料（包括面层及基层材料）回收利用。

c）应在设计文件中明确旧料的回收地点与应用位置。各项目路段未利用的路面废旧材料应集中回收，统一利用。

d）旧路面层及基层材料应分别再生利用，再生材料尽量用于原结构层位。

e）应尽量对旧路材料进行再生利用，同时对原路面是否满足再生工艺应用条件，旧料来源是否充足等关键问题进行充分论证。

f）对于沥青路面就地冷再生、泡沫沥青冷再生、乳化沥青冷再生等工艺，应针对工程特点进行材料配合比设计，提出设计标准。

g）对于下基层采用水泥稳定厂拌冷再生、水泥稳定就地冷再生技术。

3 结语

国省道路面改造工程设计创新是品质工程创建的重要环节，是全面推动公路勘察设计质量提升，主动引入绿色公路设计理念，要注重旧路资源利用、节约投资、注重环保，重点研究路面旧料进行厂拌再生或就地再生技术，完成旧路材料的再生利用，减少资源浪费及环境污染。