对现行重庆市地方标准《城镇道路路基设计规范》的几点修编建议
2024-06-10朱宗凯曾诗雅
朱宗凯,曾诗雅
(1 重庆设计集团有限公司市政设计研究院,重庆 401120;2 中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司,重庆 400023)
0 引言
重庆市地方标准DBJ50-145—2012《城镇道路路基设计规范》自颁布以来已有近11 年时间[1],随着城市化水平的不断提高,人们对城市基础设施的建设提出了更高的要求,城市道路路基的设计理念也随之发生相应的变化。再者,重庆市近十年道路基础设施的高速推进,在城镇道路路基设计与建设方面积累了大量经验。新理念、新技术、新要求如何具体运用到城镇道路路基设计中,以满足人们对基础设施安全可靠、生态环境协调、经济美观等方面的要求具有重要的现实意义。目前,标准的修编正处于调研阶段。本文将结合交通部和住建部最新发布的JTG D30—2015《公路路基设计规范》、CJJ194—2013《城市道路路基设计规范》等规范以及最新的道路路基研究成果,对现行地标的相关条文进行分析和探讨,提出对地标的修编建议。
1 路床范围
现行地标的路床范围为0.8 m,该解释主要参考了CJJ37-90《城市道路设计规范》。该定义是沿用了我国传统对路基层位概念,用上路床和下路床来近似界定公路路基结构。路基结构与路床的范围基本一致,均以路基工作区深度为确定依据。现行《公路路基设计规范》根据近年来在路基工作区深度的研究,并结合工程实际情况,调整了路床的范围。轻、中、重交通等级的公路路床厚度为0.8 m,特重、极重交通的公路路床厚度为1.2 m[2]。
近年来,随着成渝地区双城经济圈国家战略的实施,同城化的不断发展,重庆市城市道路范围也逐渐向城市外围拓展,部分城镇道路逐渐承担着原先公路承担的角色。对于一些连接工业园区、码头、港口或仓储区的城市道路,其上运行的车辆以重载、超载车为主,这些道路的路基工作区已明显大于0.8 m。按现行地标设计的路基,路基可能存在部分范围压实度偏小,路基发生不均匀沉降的问题。因此,有必要对城镇道路特重交通等级的道路路床范围进行调整,建议重庆市地标将特重交通等级的道路路床范围调整为1.2 m。
2 路基干湿状态
2.1 干湿状态分类
现行地标将路基按其干湿状态分为过湿、潮湿、中湿和干燥四种状态,并以路床顶面以下80 cm 深度平均稠度作为路基湿度控制指标,划分标准沿用20 世纪50 年代末到60 年代初期的全国调查结果。现行公路行业路基规范对路基干湿类型进行了调整,根据地下水或长期积水影响的临界水位深度,按照路基工作区的湿度来源分为三类:受地下水影响的潮湿类、受气候因素控制的干燥类以及兼受地下水和气候两方面影响的中湿类[3]。该方法较原稠度表征路基湿度的方法更贴合实际情况,建议重庆市地标按照路基的湿度来源,由四类状态调整为三类。
2.2 路基湿度状态的表征
现行地标采用稠度表征路基的湿度,一方面无法反映非黏性土的湿度状态;另一方面单以含水率表征湿度,也难以准确反映它对回弹模量的影响。考虑到饱和度既反映了含水率,又包含了密实度的影响,建议采用饱和度来表征路基土的湿度状态。
3 路基结构设计
3.1 路基路面综合设计
路基结构通常指路面结构以下的路基工作区深度范围、汽车荷载产生的附加应力相对显著,且与路面结构相互作用密切的路基区域。在现行地标设计规范中,路基和路面设计是两个部分,不同路面结构对路基的需求不明确,路基与路面相互作用,相辅相成,路基性能不好可能直接引起路面变形、开裂破坏等损坏,导致路基路面整体性能和服务水平下降。路基工作区的性状对路面结构和功能具有重要影响,其强度和抗变形能力应满足相关规范要求。因此,建议在调查和掌握沿线土质和干湿类型的基础上,进行路基路面综合设计。
3.2 路基设计指标
现行地标是以路基顶面弯沉为主导设计指标,研究表明,不同类型的路面结构,弯沉值大的路面结构不一定比弯沉值小的使用寿命短或性能差。随着路面结构厚度和结构组合的多样化,在公路行业新的路面设计规范中,增加了相应的设计指标,同时,对路基的设计指标和验算指标进行了明确。建议地标吸纳相关经验进行改进。
4 路基回弹模量
4.1 现行地标对回弹模量的规定
现行地标规定,路床除满足压实度要求外,还应满足路面结构对路基回弹模量的要求,但对路基回弹模量的要求,并未做具体说明。具体设计时依照现行《城市道路路基设计规范》对路床顶面设计回弹模量的确定方法和要求值进行设计[4]。
近年来的研究表明,路基土是非线性弹塑性材料,其应力-应变关系的回弹模量值具有应力依赖性,并随着其湿度和密实度状态变化。已废止的JTG D30—2004《公路路基设计规范》采用静态承载板在路床顶面测定路基的回弹模量,或者采用贝克曼梁测定表面回弹弯沉后应用公式反算路基的回弹模量。已废止的JTG D50—2006《公路沥青路面设计规范》中用查表法确定的参考值,是依据20 世纪70 年代通过全国调查和计算分析提出的数值。现行《城市道路路基设计规范》对回弹模量的确定方法中包括了室内试验法、现场实测法、换算法、查表法等,其基本原理和方法和上述已废止的公路规范的相类似。其试验方法、参数指标或是参考值,都不能确切反映材料在行车荷载作用下的基本力学性状。
4.2 现行公路行业对回弹模量的规定
现行JTG D30—2015《公路路基设计规范》则采用了路面结构力学-经验法,以“路床顶面动态回弹模量”为设计指标,“路床顶面竖向压应变”为验算指标。JTG D50—2017《公路沥青路面设计规范》提出路床顶面回弹模量要求:轻、中等交通荷载等级时不小于40 MPa,重交通荷载等级时不小于50 MPa,特重交通荷载等级时不小于60 MPa[5]。
建议重庆市地标参照现行公路规范修编研究成果,以最佳含水率和最大干密度时的路基湿度作为标准状态,此时路基回弹模量作为设计值,并充分考虑湿度变化、干湿循环对路基回弹模量的影响,使平衡湿度状态下路床顶面回弹模量不低于设计规范的规定要求。对于重庆市地标动态回弹模量的规定值,则需要参考JTG D30—2015《公路路基设计规范》的基础上,结合重庆市城镇道路实际工程案例,有针对性地进行数据收集并分析后综合确定。
5 海绵城市与路基关系
为贯彻落实中央城镇化工作会议精神,大力推进建设海绵城市,住房城乡建设部于2014 年颁布了《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》。在此之后,重庆市也相继出台了海绵城市相关政策、标准。2016 年,《重庆市海绵城市规划与设计导则(试行)》出台;2018 年,重庆市工程建设标准DBJ50/T-292—2018《低影响开发雨水系统设计标准》发布[6-8]。
由于海绵城市的建设理念、标准均在现行地标颁布之后提出,因此现行地标未考虑海绵城市建设与路基设计关系,建议增加该部分内容。结合重庆市当前低影响开发雨水系统的工程设计,建议增加两方面内容:(1)在满足规划、路基安全的前提下,合理布置低影响开发设施,要求生物滞留带、透水铺装等低影响开发设施应合理布设,不得影响路基及建构筑物的安全;(2)低影响开发设施应考虑相应的防渗措施,防止径流雨水下渗对路基的强度和稳定性造成影响,路基顶面至下而上应设置全包防渗膜、砾石层,同时在应在砾石层内设置排水盲管,排水盲管应接入城市排水设施。
6 结语
重庆市地方标准DBJ50-145—2012《城镇道路路基设计规范》自颁布以来,经历“十二五”时期和“十三五”时期城市交通基础设施的高速发展,积累了丰富的工程经验。在新理念、新技术不断涌现的背景下,如何建设更符合城市发展需求的道路路基是亟待解决的重要课题。目前,标准的修编正处于调研阶段,本文提出一些建议,以期能为重庆市道路建设作出贡献。