蘭州市BRT公交車站路面病害治理方案研究

黃騫龍

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州 730050）

1 概述

BRT（Bus Rapid Transit，快速公交系統(tǒng)）是一種介于常規(guī)公交與軌道交通之間的新型城市公交系統(tǒng)，它享受專用車道和信號優(yōu)先，利用現(xiàn)代化公交技術配合GPS智能交通運營管理，開辟公交專用道路，建造新式公交車站，以實現(xiàn)快速、高效的公共交通運營服務[1]。

2012年12 月，蘭州市開通首條BRT線路，全長9.1 km，共設立了15個中央島式乘車站臺，平均站間距650 m，均為地面站。其中，劉家堡廣場站至西北師大站為8座單個站臺；培黎廣場站為對開式站臺；十里店站至蘭州西站為6對12個錯位式站臺。經(jīng)過多年運營，道路車站站點路面出現(xiàn)深達10 cm左右車轍、路面推移、擁包，局部裂紋、碎裂、坑槽等路面病害，經(jīng)相關檢測單位出具的《BRT站點彎沉檢測報告》顯示，所有車站位置彎沉值均為不足或處于臨界狀態(tài)，嚴重影響B(tài)RT公交車的行車舒適性與安全性，亟待治理改善。

2 公交車站路面病害調(diào)查及原因分析

2.1 公交車站路面病害調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及勘探揭示情況，蘭州市BRT公交車站路面類型基本為普通AC瀝青混凝土路面，路面厚度為8～18 cm，路基結構層厚度為20～50 cm。出現(xiàn)病害公交車站大多為路面面層損壞較為嚴重。主要病害為路面車轍、推移及擁包（見圖 1）、路面剝落（見圖2）、路面坑槽（見圖 3）、路緣平石損壞（見圖4），局部裂紋、碎裂等。路面車轍深度最大約10 cm。

圖1 縱向車轍、擁包

圖2 路面剝落

圖3 坑槽

圖4 平石損壞

2.2 現(xiàn)狀公交車站路面病害原因分析

公交車站車輪作用位置相對集中，車輛頻繁在同一個地方制動、啟動，易產(chǎn)生路面車轍、路面推移及擁包現(xiàn)象，特別是在定點停車處以及公交車加減速段。針對蘭州市BRT公交車站路面病害的具體原因，分析如下：

（1）車輛因素。蘭州市BRT分別配置長12 m與長18 m快速公交專用車，該車型具有大、重、長等外部特點，同時，車輛在進站之前就開始制動，進站速度與路段相比降低約60%，低速行駛對路面抗剪切推移性能的要求較高。

（2）交通因素。交通量分析是路面結構設計最基礎的條件。蘭州市BRT快速公交系統(tǒng)設計運載能力為1.5～2萬人/h，首末班時間分別為早6：30和晚22：00；車輛發(fā)車時間短，高峰時段發(fā)車間隔為1 min，平峰時段發(fā)車間隔為2～3 min，部分站點允許其他公交線路?？?。經(jīng)調(diào)查計算，停靠站臺的高峰小時交通量折合小汽車量約為390 pcu/h。

（3）氣候因素。夏季持續(xù)的高溫天氣，是導致路面車轍的重要原因。如蘭州市2017年7月份最高氣溫達到約40℃，高溫持續(xù)天數(shù)1周左右，而瀝青混凝土面層內(nèi)部溫度最高能達到60℃，這對路面的高溫抗剪切推移性能提出了更高要求。

（4）材料因素。材料的選擇直接影響到路面結構的使用壽命。從現(xiàn)場看，半剛性基層材料性能良好，瀝青混凝土面層剪切流動變形明顯，說明其抗剪切性能較差，高溫穩(wěn)定性不足。蘭州市BRT沿線道路路面均為普通AC型瀝青混凝土路面，從道路病害來看，普通AC型瀝青混凝土路面已不能滿足BRT公交車站范圍內(nèi)路面性能的要求。

3 治理方案

3.1 治理要求

3.1.1 基本要求

路面應根據(jù)BRT公交站的實際特點、交通量及其組成、道路等級、使用任務、功能、本地材料及自然條件，結合路基進行綜合設計。路面應具有良好的穩(wěn)定性和足夠的強度，其表面應滿足平整、抗滑、抗剪切和排水的要求。

3.1.2 功能性要求[1]

（1）環(huán)境協(xié)調(diào)性。路面應與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，BRT線路位于蘭州市商業(yè)、文化區(qū)，路面設計應滿足周邊環(huán)境要求，還應符合低振動、低噪聲要求以及質(zhì)地、亮度和色彩等與周邊環(huán)境相匹配。

（2）舒適性。車輛在路面上行駛的舒適性與路面表面的不平整程度、車輛懸掛系統(tǒng)的振動特性以及乘客對振動的反應和接受能力3方面因素有關。從路面的角度而言，影響行駛舒適性的主要因素是路面的平整度。

（3）安全性。路面在行車安全上的功能性包括抗滑、夜間亮度或反光性等。車輛在低速行駛30～50km/h時，路表面的細構造為輪胎胎面提供黏著力。

（4）經(jīng)濟性。BRT車輛在路上行駛的運行費用主要包括燃油、輪胎、車輛維修配件和工時等方面的消耗。道路線形（平面、縱斷面和橫斷面）和交通狀況對于車輛的運行費用有較大的影響，而路面的表面狀況，如粗構造和不平整度等，也會影響到車輛的運行費用。

3.1.3 技術標準

主要技術標準如下：

設計等級：城市主干路。

路面設計標準軸載：BZZ-100。

路面設計使用年限：不低于15 a。

路面橫坡：1.5%。

設計車速：30～60 km/h。

地震設防烈度：8級。

3.2 BRT站點治理范圍

BRT站點路面的治理范圍應綜合考慮站點路面的一致性、協(xié)調(diào)性，同時也要兼顧治理工程的經(jīng)濟合理性。蘭州市BRT線路位于城市主干路，治理車站范圍內(nèi)現(xiàn)狀為雙向10車道，單側(cè)車道為16.5 m（見圖 5），其中公交專用道為 1、2車道，寬 7 m；3、4、5為其他車輛車道，寬9.5 m。本方案治理范圍主要針對BRT車站站點兩側(cè)公交專用道（1、2車道，寬7 m）進行路基翻建，對寬9.5 m的其他車輛車道（3、4、5車道）進行罩面，以保證站點范圍內(nèi)路面的一致性、協(xié)調(diào)性。如實際施工中發(fā)現(xiàn)3、4、5車道路基受損，不能滿足規(guī)范[2]要求，也可根據(jù)現(xiàn)場實際進行路基翻建。

3.3 路面結構類型比選

BRT公交車站路面病害問題，尤其是剪切推移，對道路運營、公交舒適性、公交行車安全造成很大影響。因此，合理的路面結構選擇對于公交車站路面的長期穩(wěn)定十分重要。

圖5 BRT站點位置改造范圍示意圖

針對公交線路集中、普通AC型瀝青混凝土路面破壞嚴重、路面病害突出的公交車站，通過對道路病害原因、病害類型的調(diào)查與分析，本設計共提出改性瀝青混凝土路面（方案1）、水泥混凝土路面（方案2）、石材砌塊路面（方案3）3個路面類型進行比較選擇。

3.3.1 方案1

根據(jù)交通量和道路等級對路面強度的要求，并考慮路面面層堅實、平整、耐久、高溫抗車轍、低溫抗開裂、抗滑及耐疲勞以及防水下滲的綜合功能，路面設計以雙輪單軸載100 kN為標準軸載進行設計，采用半剛性基層雙層改性瀝青混凝土路面，道路設計基準期15 a。

拆除公交車站范圍內(nèi)舊路車行道面層及基層，并重新對路基及路面進行恢復，采用3層面層結構，即4+6+8形式，結構如下：

上面層：4 cm細粒式SBS改性瀝青混凝土（SMA-13）；粘層油0.5 kg/m2（SBR改性乳化瀝青）。

中面層：6 cm中粒式SBS改性瀝青混凝土（AC-20C）（摻0.3%抗車轍劑）；粘層油0.5 kg/m2（SBR改性乳化瀝青）。

2）部分品種抗倒性不強。小麥品種之間抗倒性差異明顯，種植了抗倒性差的品種，會加大倒伏發(fā)生的風險［7］。

下面層：8 cm粗粒式瀝青混凝土（AC-25）；1 cm SBS改性瀝青應力吸收層。

基層：厚19 cm水泥穩(wěn)定碎石（5%）；厚19 cm水泥穩(wěn)定砂礫（5%）。

舊路底基層（壓實度滿足規(guī)范[2]要求）。

本方案面層鋪裝采用雙層改性瀝青混凝土，上面層采用細粒式SBS改性瀝青混凝土SMA-13，其具有良好的構造深度，抗滑性能優(yōu)異，屬于骨架密實結構，具有良好的抗車轍性能和抗水損害能力[3]；中面層采用6 cm中粒式SBS改性瀝青混凝土AC-20，其空隙率小，抗水損害性能較好，同時添加0.3%的抗車轍劑，可以提供更加優(yōu)越的抗車轍效果。因此，改性瀝青混凝土路面可有效防止BRT站點路面病害的產(chǎn)生。

3.3.2 方案2

水泥混凝土路面承受強度比瀝青高，穩(wěn)定性好，適用于重載交通道路。對于BRT公交車站可考慮使用水泥混凝土路面，根據(jù)既有站區(qū)路面病害的調(diào)研分析，水泥混凝土路面在站區(qū)能很好地抵御公交車輛頻繁啟制動對路面的剪切、推移作用。

拆除公交車站范圍內(nèi)舊路車行道面層及基層，并重新對路基及路面進行恢復，結構如下：

基層：厚16 cm水泥穩(wěn)定碎石（5%）；厚16 cm水泥穩(wěn)定砂礫（5%）。

舊路底基層（壓實度滿足規(guī)范[2]要求）。

3.3.3 方案3

針對BRT公交站點路面病害特點，路面類型也可采用石材砌塊路面。石材砌塊路面表面應防滑、穩(wěn)固、縫線直順、灌縫飽滿，無反坡積水現(xiàn)象，路面荷載應以標準軸載BZZ-100控制，石材砌塊材料的物理性能應滿足規(guī)范要求（見表1）。

表1 石材砌塊材料的物理性能要求[4]

拆除公交車站范圍內(nèi)舊路車行道面層及基層，并重新對路基及路面進行恢復，車行道路面結構如下：

面層：厚10 cm的10 cm×10 cm石材砌塊路面。

整平層：3 cm 1：2水泥砂漿。

基層：25 cm C30水泥混凝土；厚20 cm水泥穩(wěn)定砂礫（5%）。

舊路底基層（壓實度滿足規(guī)范要求）。

本次路面設計主要針對BRT公交站點內(nèi)現(xiàn)狀路面病害，提出合理的治理方案。3種路面方案設計在一定程度上均可消除現(xiàn)狀路面所存在的病害，為了對3種路面類型有更全面的認識，本文從路面設計年限、優(yōu)缺點、景觀性、舒適性、噪聲、視覺性、施工、抗變形能力及耐磨性、養(yǎng)護、養(yǎng)護費用、材料來源、造價等方面進行綜合分析和比較，見表2。

通過表2可以看出，改性瀝青混凝土路面總體優(yōu)點較為明顯，在景觀性、舒適性、噪聲、視覺性上均優(yōu)于水泥混凝土路面與石材砌塊路面，而水泥混凝土路面在設計年限、抗車轍、養(yǎng)護費用、材料來源、造價上有一定的優(yōu)勢，石材砌塊路面則在路面品質(zhì)、景觀性上表現(xiàn)突出。不同路面類型有自身的優(yōu)勢，也有自身的不足。通過以上對比，3種路面類型均可消除現(xiàn)狀道路所存在的病害，均可選用，但從道路路面的整體性、協(xié)調(diào)性、美觀性、減少噪聲、后期養(yǎng)護、經(jīng)濟合理性、施工工期要求以及與現(xiàn)狀路面銜接等方面綜合考慮，改性瀝青（SMA）混凝土路面更符合治理方案的要求。

表2 路面類型對比

3.4 治理方案后評價

2017年9 月，蘭州市市政工程服務中心在BRT蘭州四中站北行站點采用石材砌塊路面進行了實施試驗（見圖6），經(jīng)過將近1年半的檢驗，未出現(xiàn)路面車轍、開裂、錯臺等病害，運行良好，詢問公交司機及部分乘客得知，經(jīng)過此站點較為顛簸，但影響不大，均表示可以接受。但由于石材造價相對較高，與現(xiàn)狀瀝青路面銜接不佳，冬季降雪后路面積雪不易清除等原因，石材砌塊路面未進行推廣使用。2018年9月，蘭州市市政工程服務中心針對安寧區(qū)路面病害比較嚴重的世紀大道站、桃海市場站、費家營站、安寧區(qū)政府站、蘭州交通大學站、政法學院站等6個站點，七里河區(qū)路面病害比較嚴重的蘭州西站、蘭州四中站、七里河黃河橋南站等3個站點采用改性瀝青（SMA）混凝土路面進行了治理，運行半年來，站點路面尚未出現(xiàn)明顯病害，路面使用良好（見圖7）。

圖6 蘭州四中站（北行）石材砌塊試驗段照片

圖7 安寧區(qū)政府站（東行）改性瀝青混凝土路面治理后照片

4 結 語

蘭州市首條BRT線路自開通運營以來，已給安寧到西站沿線以及周邊居民的出行帶來了許多便利，但站點路面病害的治理一直是困擾著管理者和養(yǎng)護者的一個難題。本文提出3個路面治理方案來解決這一問題，但隨著時間的推移，治理方案是否完全可靠，還有待進一步的調(diào)查、分析和研究。