無砂石地區農村公路典型路面結構研究

宋高嵩 殷立文 程有坤 鄭朝陽

哈爾濱理工大學，哈爾濱 150080

無砂石地區農村公路典型路面結構研究

宋高嵩 殷立文 程有坤 鄭朝陽

哈爾濱理工大學，哈爾濱 150080

通過對無砂石地區的材料調查以及路面結構的調查分析，經過方案和造價比較論證，確定了無砂石地區典型合理的路面結構，對提高路面設計質量和水平，加快設計速度，控制工程成本，降低工程造價、保證工程質量，加快農村公路建設具有重要意義。

農村公路；路面結構；固化劑

1、農村公路現狀

農村公路為縣道、鄉道和村道，但不包括為田間作業服務的機耕道。農村公路是我國公路網的組成部分，是廣大農村地區最主要甚至是唯一的運輸方式，是農村經濟社會發展的重要基礎設施。改革開放以來，特別是“十五”以來，國家投入大量車購稅、國債、以工代賑等資金，先后實施了貧困縣出口路、通縣油路、縣際和農村公路改造工程、通達工程等，使農村公路落后面貌發生了顯著改變。農村公路總里程迅速增長，經過幾十年的建設，我國農村公路已經具有相當的規模，基本形成了連接千家萬戶的農村公路網絡。“十二五”農村公路發展目標是：繼續加快推進農村公路建設，農村公路網絡化水平得到明顯提高，通行條件得到明顯改善，安全保障措施得到明顯加強。到2015年，農村公路總里程達到390萬公里，面對如此艱巨的建設任務,建設資金短缺成為目前農村公路建設中最突出的問題。在農村公路造價中所占比重最大的是路面,因此,降低農村公路造價的關鍵在于降低路面造價。降低路面造價的途徑有降低路面厚度、采用經濟型路面結構、充分利用老路。對于無砂石地區，減少砂石材料的使用量，選用經濟型典型路面結構是解決問題的關鍵。

2、農村公路等級標準的研究

農村公路應原則上以現有道路為主，路線線形滿足規范要求的，盡量利用老路改擴建，避免大改大調或大挖大填占用有限耕地資源。

農村公路的建設標準，主要是路基路面的技術標準。經論證確定農村公路進行等級的劃分以路面類型為主，則劃分為農村公路通暢級（即以瀝青路面和水泥混凝土路面為主）和農村公路通達級（即以砂石路面為主），這樣與交通部的建設目標和政策相一致。路基的建設標準主要是路基的寬度問題；而路面的技術標準主要是路面的類型和結構問題，路面工程的技術標準是：

農村公路通暢級應全部采取路面硬化，大力提倡采用水泥混凝土路面，在交通量大、重載車行駛較多的路段，宜采用瀝青混凝土路面結構。硬化寬度鄉道6米以上，村道不得少于3.5米，并在一定距離范圍內設計錯車道。

農村公路通達級則全部采用砂石路面，既以砂、石等為骨料，以土、水、灰為結合料，通過一定的配比鋪筑而成的路面的統稱，包括級配碎(礫)石路面、泥結碎(礫)石路面、水結碎石路面、填隙碎石路面及其他粒料路等。

橋涵、路線交叉及沿線設施的技術標準：在滿足《農村公路建設管理辦法》中建設標準的原則同時，盡可能地利用舊路的現有橋涵和設施進行加固改造，滿足使用要求。

3、無砂石地區路面結構組合的研究

路面結構組合的基本原則是在滿足強度要求的基礎上，還應滿足結構層最小厚度的要求，且層間結合盡量緊密。我國在農村公路建設中大部分路面基層都采用強度高、剛度大、穩定性好的無機結合料穩定類材料,其類型主要包括水泥穩定粒料和石灰穩定粒料。但我國的華北平原、淮海平原、松遼平原及其他一些省的部分地區，沒有砂石，粒料材料的價格是有砂石地區的3倍以上，對農村公路建設影響非常大。那么，課題組就如何降低無砂石地區農村公路的造價，加快農村公路發展進行了廣泛的調研和分析，一致認為，采用土壤固化劑技術是減少砂石用量，選用經濟型路面結構，可以降低農村公路造價最有效的途徑。然而，選用什么樣的土壤固化劑，課題組進行了調研分析。

土壤固化劑是一種所謂的非標準穩定劑，主要用于解決缺乏砂石料地區的筑路材料問題，適宜用于農村公路路面基層。土壤固化劑是在常溫下能夠直接膠結土體中土壤顆粒表面或能夠與黏土礦物反應生成膠凝物質的土壤硬化劑。從固化劑發展的過程以及固結機理來看,現有的固化劑大體可以分成四大類。（1）石灰水泥類固化劑；（2）礦渣硅酸鹽類固化劑；（3）高聚物類固化劑；（4）電離子溶液(ISS)類固化劑。 在固化劑的研究上,要綜合考慮諸多因素,包化效果、適用性、耐用性、施工方式、成本、環境程度等等,而且還要考慮建設施工本身的要上述四類固化劑各有優缺點,有各自適用的特合。例如液體固化劑的施工比較方便,固化速較快,而且一般維護也比較方便,所以適合農村公路,這些公路在承載上要求不高，液體固化劑的固化效果就能夠滿足要求。而像固體固化劑的粉煤灰、礦渣,利用它們加固土利于保護環境,廢物利用,成本很低廉,在鋼鐵廠和發電廠附件的農村公路的建設中具有無可比擬的優勢。吉林省交通科研所選用美國的RDS-8固化酶、EN-1固化劑，以及自主研發的ZL-1固化劑等三種固化劑穩定土路面基層的應用證明：固化劑穩定土路面基層的應用，解決了無砂石地區修路難的問題，所產生的經濟效益和社會效益是非常顯著的。

4、無砂石地區農村公路路面結構方案的比選

目前農村公路建設處于大發展的重要時期，典型路面結構的擬定應遵循就地取材、節約工程造價，充分利用地方材料或非標準材料，避免或減少材料的外運。

對于通暢級農村公路應選用廣為使用的瀝青混合料路面和水泥混凝土路面，從建設、養護綜合考慮，在條件適合的情況下，優先考慮水泥混凝土路面。無砂石地區推薦典型路面結構為：瀝青路面類，3～5 c m瀝青混凝土面層＋30cm兩層石灰土基層或16～20cm土壤固化劑穩定當地土基層；水泥混凝土類，18～20cm水泥混凝土＋15～20cm石灰土基層或16～20cm土壤固化劑穩定當地土基層。

對于通達級農村公路，主要采用砂石路面。而對于無砂石的地區，可采用磚砌路面。磚砌路面是指在路基或基層上將磚側立鋪筑的路面，其路面厚度為磚的立體高度，適應于中小客車、輕型貨車等輕軸載交通運輸車輛和農用機械車輛。 也可在原土路的基礎上，進行整平、找拱、壓實,然后在路基上直接鋪筑磚面。

課題組分別對海林市長汀的山區農村公路、無砂石地區的大慶市的普通農村公路和雙城市蘭陵的采用固化劑穩定土的農村公路進行了調查分析，采用同條件中分析造價，即各種路面結構的人工、料場、運距等均相同，包括面層和基層，按地方道路預算標準進行計算，結果如下表1：

表1 造價比較與分析 每公里造價（萬元）

根據黑龍江省的地理地貌特征，牡丹江地區海拔高，屬于山區、采石場和建材多，運距短，建材價格較低，而大慶除了當地生產的瀝青價格相對較便宜外，其他所有建筑材料均從外部購入。因此，結合無砂石地區的建材分布特點，根據實際交通量、氣候條件、材料供應情況綜合分析，選擇適應當地經濟特征的路面結構極為重要。

5、結論

通過前面的論證，得出如下結論：

（1）農村公路等級以路面結構類型為主，確定為以水泥混凝土和瀝青路面為結構類型的通暢級和以砂石路面類型為結構類型的通達級農村公路。

（2）針對無砂石地區的特點，從降低農村公路造價出發，提出了無砂石地區農村公路典型路面結構類型：通暢級農村公路：瀝青路面類，3～5cm瀝青混凝土面層＋3 0 cm兩層石灰土基層或16～20cm土壤固化劑穩定當地土基層；水泥混凝土類，18～20cm水泥混凝土＋15～20cm石灰土基層或16～20cm土壤固化劑穩定當地土基層；對于通達級農村公路，主要采用砂石路面。而對于無砂石的地區，可采用磚砌路面。

[1]黃維蓉.交通部專家委員會.縣鄉公路水泥混凝土路面設計與施工[M].北京:人民交通出版社.2003

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[3]交通部公路科學研究所.低造價縣鄉道路修筑技術的研究[R].北京:交通部公路科學研究所.2003

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[5]杜雪峰.淺析磚砌路面施工工藝[J].山西建筑.2008

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.16.022

黑龍江省教育廳科研項目 編號 11541070

宋高嵩 1964年12月出生，男，工學碩士，教授，研究方向：道路工程，哈爾濱理工大學建筑工程學院；

殷立文 哈爾濱理工大學，副教授；

程有坤 哈爾濱理工大學，講師；

鄭朝陽 黑龍江工程學院，實驗師。