國道209線路面改造設計淺析

覃 浩

（山西省公路局 臨汾分局勘察設計院，山西 臨汾 041000）

1 路段概況

路段起點位于隰縣與呂梁交口界、國道209線K607+293處，途經下李、張村、上友村、千家莊，終點至隰縣縣城國道209線K624+950處，路線全長17.657 km，二級公路標準。自1994年建成后從未進行過改造。隨著交通量和軸載逐年增大，導致了該路段服務能力急劇下降，路面出現了橫裂、縱裂、龜裂、車轍、擁包等嚴重病害；由于沿線城鎮化發展較快，涵洞大部分堵塞，排水系統已處于半癱瘓狀態，交通安全設施缺損嚴重；現有公路的通行能力和服務水平已不能適應交通運輸業可持續發展的需要，急需對其進行改造。

2 公路現狀調查及評價

2.1 原有公路技術標準

原路為二級公路標準、設計速度60 km/h。路基寬度10.5～12 m之間。原公路技術標準匯總見表1。

表1 原路的技術標準

2.2 交通量調查

表2 標準小客車晝夜交通量調查數據表

2.3 原路狀況

2.3.1 路線調查

首先調查收集原有公路的平縱線形是否滿足現行路線規范的要求，平面需測量偏角、彎道半徑、交點距離等，縱斷面需測量坡長、坡度、標高等。經勘測，全段共設交點19個，平均每公里1.07個，平曲線占路線總長23.6%，平曲線最小半徑300 m。縱坡豎曲線共設9個，平均每公里變化0.51次，最大縱坡1.872%，豎曲線最小半徑凸曲線5 800 m，凹曲線8 000 m。路線指標滿足二級公路設計速度60 km/h技術指標要求。

2.3.2 路基現狀調查

路基主要調查是否出現沉陷、邊坡滑塌、翻漿等病害，同時還應通過調查沿線路基土質、地下水位等來判斷路基的干濕類型及段落分布情況。經調查，該段公路路基無太大病害，主要在個別路段存在沉陷和路基寬度不足問題。設計中應分別對路基寬度不足的路段進行加寬，全線路面寬度均為9 m，兩側為土路肩。由于土路肩雜草叢生、土質差且壓實度不足，需要對原土路肩進行處理。

2.3.3 路面現狀調查

路面調查時需收集原路面結構形式、歷年的養護資料及近年來的大修情況。本路段原路面結構為3 cm瀝青碎石+15 cm石灰穩定砂礫基層+15 cm砂礫墊層。路面病害主要表現為橫裂、縱裂、龜裂、車轍、擁包等。

2.3.3.1 路面破損狀況調查

路面破損狀況調查根據現行《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007）采用人工調查的方式進行。按《公路技術狀況評定標準》的規定，本次調查將瀝青路面破壞類型分成了11類21種病害，11類病害分別為龜裂、塊狀裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫、坑槽、松散、沉陷、車轍、波浪擁抱、泛油和修補，其中龜裂分為輕、中、重3種嚴重程度，泛油和修補不分嚴重程度，其他8類病害嚴重程度分為輕、重2種嚴重程度[1]。該段落現有路面病害匯總見表3。

表3 路面病害統計表

2.3.3.2 路面強度檢測

為了提高檢測效率，路面強度采用CFWD-10T型全自動落錘式彎沉儀進行檢測。瀝青路面強度檢測考慮了行車道上下行交通量的不同組合，在每個車道50 m輪跡處進行一次彎沉檢測。全線每公里修正后代表彎沉值（0.01 mm）在199～279之間，SSI在 0.089～0.12之間，SSI評定等級均為差。

2.3.4 排水、防護及安保設施

由于原路排水設施不完善，以及沿線城鎮化發展較快對公路排水設施造成破壞，致使沿線邊溝破損嚴重，排水系統已處于半癱瘓狀態。

2.3.5 現有公路存在的問題

沿線交通安全設施總體服務能力差。標志缺損較多，護欄幾何尺寸不能滿足現行規范要求，全線里程碑、百米樁等設施大部分已破損。

3 路面改造設計

總體設計原則：勘察設計中，必須樹立和落實科學的發展觀，貫徹全國公路勘察設計工作會議提出的“六個堅持，六個樹立”的勘察設計新理念，堅持“安全、適用、經濟”的基本原則，確保工程安全和功能要求。作為路面改造工程來說，不提高路線的技術等級，路線維持原有線形不變,主要以改善和提高路面結構等級為主，同時還涉及路基病害的修復以及完善沿線安保工程和防護排水設施。

3.1 路基處理

3.1.1 受標高限制路段挖除舊路面

路面改造以路面補強為主，補強設計的路面結構層以等厚法施工，但在項目起終點、過村鎮路段以及橋梁前后受標高限制路段，路基不能抬高，為使縱坡銜接順適，控制點前后順坡150 m（根據行車速度為60 km/h的最小坡長而定），須挖除舊路面然后新建路面。下挖端部路面表層標高應順勢弧形過渡，不應留有折角。

3.1.2 舊路面病害的處理

路面大修以充分利用現有路面強度為原則。在平面線型基本不動的前提下，充分、合理利用現有路面強度，在補強或新建路面前應對舊路面的病害進行處理。由于本項目路面大修方案為補強或新建路面，無直接加鋪瀝青面層，故不必要處理橫向、縱向裂縫病害，僅對坑槽進行處理?？硬勐范翁幹畏桨笧閷⒃茡p路面面層、基層一并挖除，邊角挖齊后采用水泥穩定碎石填補至原路面標高并壓實。

3.1.3 路基加寬處理

由于原路基部分路段寬度為10.5 m、11.0 m和11.5 m，為保證路基寬度為12.0 m，需對這些路段進行加寬處理，處理方案為在路側設置90 cm的矮擋墻，使加寬后路基寬度為12.0 m。

3.1.4 兩側土路肩處理

由于原路修建年代久，設計標準低，路面兩側為土路肩，寬1.5 m?，F土路肩上雜草從生、土質差、壓實度不足，作為路床還需進行處理，因此本次路面改造需對兩側土路肩進行處理后，再進行路面加鋪。處理方案為將兩側土路肩挖除40 cm厚，再回填40 cm厚砂礫，處理寬度每側2 m。

3.2 路基防護工程設計

路基防護工程設計依據中華人民共和國交通部頒《公路路基設計規范》（JTG D30—2004）等規范，結合實地情況，根據工程水文地質、邊坡高度、施工條件、周圍環境的不同，設置了路基防護工程。

為保證路面加高后路基寬度達到12 m，在原路肩處采用支護矮擋墻的方式，來保證路基設計寬度。矮擋墻頂寬50 cm，內坡采用4∶1，矮擋墻采用C20片石混凝土澆筑。

3.3 路面

3.3.1 設計標準及路面計算參數

a）交通量：混合車輛：1 972輛/日，折合小客車3 262 輛 /日；b）標準軸載：BZZ—100；c）設計彎沉：25.6（0.01 mm）；d）設計年限：12 年；e）路面類型：瀝青混凝土路面；f）路面寬度：11 m；g）自然區劃：Ⅲ2區；h）干濕類型：中濕、潮濕。

3.3.2 路面結構組合

通過路面病害調查結果，對全路段路面狀況指數PCI、路面強度指數SSI、破損率DR進行分析計算后確定如下路面大修方案：

a）對于起終點以及橋梁前后受標高限制路段，路基不能抬高，為使縱坡銜接順適，控制點前后順坡150 m，須挖除舊路面，然后再新建路面結構層。結構層厚度根據公路等級、使用功能，交通量及組成、累計當量軸次等確定。

b）其余路段瀝青路面的病害主要表現為龜裂、網裂、塊裂，伴有不同程度的縱縫、橫縫、車轍等，路面評價為差，處治方案為路面補強。補強層厚度根據各段落交通量及組成、累計當量軸次、原路面彎沉值確定。

表4 路面結構類型表

3.4 路基、路面排水設計

3.4.1 路面排水

路面排水分集中排水和分散排水兩種形式，根據本項目的特點及沿線自然條件分別采用。一般路段采用分散式排水形式，由路拱分散排除，為減輕水流對路基的沖蝕，小矮墻采用C20號片石混凝土。在填方路段的平曲線內側及高填方路段采用集中排水，設置瀝青混凝土攔水帶并接急流槽將水引至溝底，以免除其對路堤邊坡的沖刷。

3.4.2 路基排水

a）挖方路段及填土高度小于邊溝深度的填方路段，應在挖方邊坡或填方邊坡坡腳外設置邊溝，防止路基被水流沖刷坡腳，造成坍塌。縱坡大于3%時采用漿砌片石、片石混凝土加固；小于3%時采用土質邊溝或植草邊溝。

由于路面改造工程路基外側為小矮墻，因而邊溝的主要形式為矩形。

b）在高路堤（H≥4 m）以及彎道內側（H≥2 m）處，邊坡坡面未做防護而易遭受路面表面水流沖刷，應沿路面外側邊緣設置攔水帶，匯集路面表面水，然后通過急流槽排出路堤。攔水帶由瀝青混凝土澆筑。

c）在填挖方相接處當路線縱坡大于等于7%時，水流速度過大，沖刷嚴重，應設置急流槽跌水，將水流送至橋涵構造物或路基外。

d）當挖方坡口和分水線的距離大于15 m，且地面橫坡大于1∶5時，應在挖方坡口以外5 m處設置截水溝，視具體情況確定尺寸及斷面形式。

e）路基通過濕洼路段時，應在路基兩側設置排水溝以減少積水對路段的侵害。

4 結語

國道209線某段路面改造工程以不提高路線的技術等級，改善和提高路面結構等級為主，同時考慮完善沿線安保工程和排水設施的原則進行改造。主要工程包括瀝青路面193 809 m2,縱向排水6 566 m3,矮擋墻 9 358 m3,擋墻 1 411.4 m3，波形護欄5 869 m，平面交叉26處。

舊路路面改造工程的順利實施除技術上精心設計外，還需完善科學的施工組織設計，為保證施工不受干擾按期完成，在施工時必須中斷交通，可增設部分便道。施工過程中要做好管理工作，列出施工計劃。對監理、施工技術人員進行培訓，對設備和機械要進行日常檢查，定期保養，發現故障及時排除，保證運轉良好。