公路路面结构分车道设计方法

2021-08-14聂科琴易毅

中国公路 2021年13期

关键词：行车道路肩车道

聂科琴易毅

（湖北省交通规划设计院股份有限公司，湖北武汉 430071）

一、公路路面结构分车道设计方法

（一）设计方法

公路路面结构和交通量之间所存在的关系表明，在路面结构设计中，交通量作用的次数主要表现为当量轴次累计值，规范中所规定的车道在设计年限内当量轴次累计值表示如下：

表1 公路路面结构车道系数取值

若路面上下行向交通量存在较大差异，还应根据交通量实际设计厚度，若存在较为明显的超载现象，还应根据工程实际修正当量轴次累计值。

（二）公路路面结构分车道设计

1.行车道路面结构设计

根据对车道系数的分析，该公路工程所采用的路面设计方法对于分车道设计中行车道设计仍然适用，但应更加重视行车道早期病害问题，对于已经出现的病害应及时补强或罩面养护。该公路工程借鉴类似工程设计施工经验，将沥青面层从2层8cm～10cm厚增加至3层15cm厚，基层从12cm厚二灰碎石层+42cm厚石灰土增加至20cm厚水泥碎石+20cm厚二灰碎石+20cm灰土结构层，有效避免了早期病害现象的出现，也从侧面反映出路面结构分车道设计对当前公路路面设计具有很强的包容性。

2.超车道路面结构设计

根据《公路工程技术标准》的相关规定及对该公路车辆横向分布情况的调查发现，四车道公路超车道系数取值在0.05～0.10之间，超车道系数较小但行车量较多，小型车约占超车道行车总量的95%及以上，这就对超车道的平整度、抗滑性等路用性能提出了更高要求。参考国内一、二级公路路面结构，超车道路面2层沥青面层厚度应控制在10cm左右，其沥青面层材料与厚度应与行车道上、中面层材料和厚度保持一致，而基层按20cm厚水泥碎石+28cm灰土设计，比行车道少1层面层和1层水泥碎石基层。

（三）分车道设计所面临的问题

1.机械化施工问题

公路施工中机械化程度不断提升，但是该公路路面分车道设计仅影响沥青面层和水泥碎石稳定基层摊铺机施工，其余不采用摊铺机施工的结构层均不受影响。通过应用摊铺机施工能有效提升平整度，所以对于平整度要求不高的路面基层，如遇分车道设计与路面结构机械化施工出现矛盾，可通过分车道摊铺的方式解决。

2.纵缝问题

该公路路面分车道设计后，车道结构及厚度均发生改变，这种改变是否会引发纵向裂缝？目前尚无成功经验可以参考，但是基于理论角度分析，在分车道设计后各车道结构层只是发生较小幅度的变化，且一般集中于重型车辆行驶较少的超车道和硬路肩位置，而该公路超车道和硬路基原本没有车辙，行车道上仅存在由沥青面层自身变形所引起的1.0m左右的车辙，不会引发相邻车道产生裂缝。与此同时，该公路自2010年通车以来，仅在路基边坡不均匀沉降后出现硬路肩和行车道之间的纵缝，但纵缝路段硬路肩和行车道为同一结构，并未出现路基沉降，所以仅因一、二层路面结构的不同而引发硬路肩、行车道和超车道纵缝的可能性极小。在分车道设计及施工过程中还可以通过梯形过渡及上下层接缝相交错等措施克服纵缝的产生。

二、分车道设计的经济效益

该公路工程为双向四车道设计，标准轴次累计值最大的路段取12×106次，当超车道车道系数仅为行车道车道系数的0.2倍时，超车道标准轴次累计值取2.4×106次，采用分车道设计进行路面结构设计的比较。原设计为厚4cm的中粒式碎石沥青混凝土+厚5cm的粗粒式碎石沥青混凝土+厚6cm的粗粒式沥青混凝土+厚20cm的水泥碎石+厚20cm的二灰碎石+厚20cm的石灰土，累计轴次12×106次。分车道设计方案一为超车道3.75m，路缘带0.75m，行车道3.75m，硬路肩3.0m，超车道、路缘带、硬路肩均按4cm厚中粒式碎石沥青混凝土+5cm厚粗粒式碎石沥青混凝土+0.5cm厚稀浆封层+25.0cm厚水泥碎石+20cm厚二灰碎石设计；行车道设计同原设计。方案二为超车道3.75m，路缘带0.75m，行车道3.75m，硬路肩3.0m，超车道、路缘带、硬路肩均按4cm厚中粒式碎石沥青混凝土+5cm厚粗粒式碎石沥青混凝土+6cm厚粗粒式沥青混凝土+20cm厚水泥碎石+20cm厚二灰碎石设计；行车道采用原方案设计。分车道设计经济性对比如表2所示。

表2 分车道设计经济性对比

根据表2对两种路面结构分车道设计方案经济性的比较可以看出，方案一不便于超车道和硬路肩水泥碎石层施工，但是全幅施工可节省造价约42.82万元/km2；方案二有利于超车道和硬路肩机械化施工，全幅施工可节省造价约19.65万元/km2，此外，从该公路工程25.5m宽度的路基来看，没有改建为双向六车道的可能性，所以采用上述两个方案并不会对公路后期改建造成不利影响。