淺談國省道路面改造工程設計

楊 婕

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

隨著我國公路網絡的逐步完善，公路通車里程再創新高。公路管養工作量劇增。另一方面，隨著交通量的增加加之路面材料自身的老化，路面養護維修設計的重要性日益凸顯。秉承正確的設計理念，控制好關鍵設計流程，梳理常見病害類型，掌握常見設計方案，是高效準確地服務于公路管養的時代要求。

1 設計理念

a）堅持因地制宜、就地取材、循環利用、綠色環保的原則，設計方案應做到科學、合理、經濟環保。

b）按照“分段設計、分類處理、合理決策”的基本要求進行方案設計。

c）統籌考慮交通荷載、地質狀況、結構組合、材料組成、結構厚度、排水狀況和路域環境等因素，采用科學決策方法，開展路面改造方案設計。

d）采用全壽命養護周期經濟分析方法，按照適度超前的原則，合理增加結構強度儲備，做到技術指標和經濟指標兼顧。

e）充分考慮地方路面改造工程實踐經驗、基層管養管理掌握的舊路實際情況和養護方案建議，并結合現代化檢測設備得出的路面相關重要技術指標的檢測數據資料，綜合評價路面技術狀況，合理選擇養護對策。

2 設計內容

路面改造方案設計包括舊路調查與評價、路面病害診斷與養護對策選擇、養護方案設計等內容。

2.1 舊路調查與評價

對擬改造路段的交通量、軸載分布、路面技術狀況、路面結構、排水系統狀況、道路建養歷史等基礎數據進行資料收集，并對其進行分析評價。

2.2 路面病害診斷與養護對策選擇

依據舊路調查與評價結果，合理劃分養護設計單元，確定各設計單元的主導病害類型，結合交通特點及周邊環境等分析病害產生原因，從而為確定設計方案提供依據。

2.3 設計方案

根據路面養護工程處治深度的不同，將養護類型劃分為功能性修復及結構性修復兩類，其中：

a）功能性修復 針對路面結構的一般性損壞和功能衰減進行定期的維修，以恢復至不低于路面原有技術狀況的養護工程。本項目中將針對現有路面表面層的處治及修復或單層直接加鋪罩面歸為功能性修復。

b）結構性修復 針對瀝青路面結構整體或部分發生嚴重破損或使用功能嚴重喪失的路段，實施的以修復瀝青路面病害，恢復路面功能且不低于原路面結構承載能力為目的的養護工程。本項目中將針對現有路面整體面層或基層的處治及修復或兩層以上的直接加鋪歸為結構性修復。

2.3.1 確定設計目標

公路瀝青路面養護設計應根據養護目標，結合現有路況特點提出設計年限要求。

a）結構性修復設計年限可參照表1選用，有特殊要求時可適當調整。結構性修復設計年限應綜合考慮交通狀況、路面使用性能、養護目標等因素進行選擇，作為路面結構驗算的計算參數。其中，僅處治瀝青面層的養護措施，可選用規定下限值；既有面層及基層均進行處治的養護措施，可選用規定上限值。

表1 結構性修復設計年限[1]

b）功能性修復預期使用年限可參照表2選用，有特殊要求時可適當調整。功能性修復預期使用年限應與養護目標相匹配，結構組合設計時應選擇能夠滿足預期使用年限要求的結構組合形式及材料類型。

表2 功能性修復預期使用年限

2.3.2 確定設計單元

設計單元為養護設計及工程實施的最小路段單元。項目路段評價分析及方案設計應針對設計單元進行，設計單元的長度宜滿足養護施工最小長度的要求，同時便于后期養護管理，一般情況下宜為1 000 m。特殊路段，如橋面加鋪段、過村鎮路面標高受限路段，設計單元的長度可根據實際情況進行確定。

2.3.3 養護決策模型

建議以路面結構強度指數PSSI作為判斷路面結構強度的主要參數指標，綜合考慮山西省路況現狀及對原路剩余結構強度的充分利用，將PSSI標準值設定為70。PSSI＜70時認為原路面結構強度不足，PSSI≥70時認為原路面結構強度充足，滿足路面使用性能要求。

在以PSSI判斷路面結構強度的基礎上，綜合考慮路面破損PCI及路面行駛質量RQI等參數指標，合理劃分路面養護類型。

a）一般養護路段 應結合路面結構強度指數、路面損壞狀況指數、路面行駛質量指數等多項指標及路面典型病害類型，對路況進行綜合分析，并確定路面養護對策。

使用說明：1.在決策模型基礎上，應充分考慮基層管理單位掌握的舊路實際狀況和地方路面改造工程實踐經驗，綜合確定路面養護類型；2.對于PSSI≥70，PSSI＜70的路段，應結合現場踏勘，取芯結果綜合判斷基層狀況（取芯位置和頻率需滿足要求）；3.鉆芯取樣分析結果應作為輔助支撐數據，用于進一步確認養護對策及養護方案；4.加鋪面層和基層結構前，應對下部結構病害進行徹底處治；5.應充分考慮交通量狀況，對于重載交通路段應優先選用承載能力較強的養護方案。

b）車轍專項處治路段 應根據車轍病害成因分析結果，結合車轍深度合理選擇養護措施，可參考圖2的方法。

圖2 車轍專項處治路段決策方法

c）標高受限路段 應根據各路段位置標高限制情況，合理選擇養護對策，盡量避免大開挖及舊路材料浪費，并做好新舊結構的銜接。下挖路段應充分調研原路資料，建議盡可能保留原路底基層。

d）其他特殊路段 橋面鋪裝、隧道路面、高填方路段、不良地基路段等特殊路段，應結合各路段病害特點及具體條件，增加必要的勘察手段，分析病害成因，并開展專項設計。

2.3.4 推薦面層結構厚度

面層結構厚度應綜合考慮公路技術標準、交通量、交通組成類型等因素，并結合路面結構力學計算結果進行確定。結合工程實踐經驗，本文總結了典型的瀝青面層結構厚度組合方案，如表3所示。

表3 推薦瀝青面層結構層厚度

2.3.5 推薦面層材料類型

結合山西省重載交通較為普遍，大客車及大型貨車在交通量組成中占比較大的現狀及設計經驗，建議重交通荷載等級及以上交通等級路段面層材料采用改性瀝青混合料。

2.3.6 推薦結構組合形式

路面改造結構組合應綜合考慮設計目標、舊路狀況、工程造價、路面標高及對原路附屬設施的影響等因素進行設計。

一般分為路面功能性修復和結構性修復兩種類型。

功能性修復工程常用結構一般有兩種方式：直接加鋪罩面和表面層銑刨重鋪。

結構性修復常用結構比較復雜，應根據結構損壞的情況，進行詳細設計。通過鉆芯取樣，裂縫、松散等結構病害發育至哪一層，原則上修復至哪一層。

2.3.7 再生材料利用要求

應加強舊路材料再生利用，并遵循以下基本要求：

a）原則上充分考慮利用舊路結構剩余強度。

b）充分考慮路面舊料（包括面層及基層材料）回收利用。

c）應在設計文件中明確舊料的回收地點與應用位置。各項目路段未利用的路面廢舊材料應集中回收，統一利用。

d）舊路面層及基層材料應分別再生利用，再生材料盡量用于原結構層位。

e）應盡量對舊路材料進行再生利用，同時對原路面是否滿足再生工藝應用條件，舊料來源是否充足等關鍵問題進行充分論證。

f）對于瀝青路面就地冷再生、泡沫瀝青冷再生、乳化瀝青冷再生等工藝，應針對工程特點進行材料配合比設計，提出設計標準。

g）對于下基層采用水泥穩定廠拌冷再生、水泥穩定就地冷再生技術。

3 結語

國省道路面改造工程設計創新是品質工程創建的重要環節，是全面推動公路勘察設計質量提升，主動引入綠色公路設計理念，要注重舊路資源利用、節約投資、注重環保，重點研究路面舊料進行廠拌再生或就地再生技術，完成舊路材料的再生利用，減少資源浪費及環境污染。