道路結構層組合在四好農村道路中的應用研究

周 魏

（上海奉賢建設發展集團市政公路工程有限公司，上海市 201400）

0 引言

近二十年來上海地區農村道路的發展，從最原始的道渣路面、三渣結構發展到碎石墊層加水泥混凝土路面，之后是加罩瀝青混凝土（即白加黑），最后發展到破除原老路進行路基翻修，施工高等級路面（即白改黑）。

近年來，隨著經濟的快速發展，為了深入貫徹落實新時代中國特色社會主義思想，上海大力實施鄉村振興計劃、打造宜居的城市后花園；為了提高路網通達性，提升管理養護水平，切實改善農村人居環境，實現農村公路綠色生態可持續發展，根據《關于推進上海市“四好農村路”建設實施意見的通知》（滬府辦規〔2018〕23 號）及《奉賢區農村公路建設規劃（2018-2022）》（滬奉府批〔2019〕16 號），奉賢區積極推進高標準、高水平、高質量的“四好農村路”建設。“四好農村路”是指建設好、管理好、養護好、運營好的農村公路，主要包括縣道、鄉道和村道[1]。

本文結合奉賢區奉城鎮2019年及2020年“四好農村路”項目，根據設計標準及現狀條件，對比分析了幾種方案的可行性，并在現場進行應用對比總結，為以后類似“白改黑”工程施工積累經驗，具有較大的指導意義和工程價值。

1 農村道路特點

目前奉賢區改造的四好農村路，原道路均經過若干次大中修，為混凝土路面，至今道路板塊受損程度不一，出現板塊碎裂、板底脫空、唧泥、錯臺等病害。各道路均為各村鎮中主要通行道路，道路寬度在4～6 m，相比之下交通流量大，且道路臨近居民房屋或者河道，地下存在路燈電纜、自來水管、雨污水管、燃氣管等，埋深均未超過1 m。

根據合同工期要求，含橋梁道路施工周期控制在6 個月，無橋梁道路控制在3 個月。本著因地制宜的建設原則，延原道路線型改造，盡量不觸碰周邊構筑物，提檔升級，達到公交通行條件。

綜合上述環境特點及合同要求，特點分析如下：（1）工期緊迫，節點要求高；（2）市里資金有限，需合理節約；（3）地下管線復雜，基本不搬遷，保護為主；（4）居民房老舊，且離道路太近，施工過程機械影響大；（5）道路窄，不宜半幅施工，全幅封閉作業需分段，且周期不宜過長；（6）提檔升級、公交通行、道路承載要求高。

2 路面結構層組合方案分析

由于依托項目均為EPC 項目（即設計采購施工一體化），經與設計、建設單位及公路管理所溝通，擬定以下三種方案：

（1）方案一：白加黑（即現狀混凝土路面加罩瀝青混凝土）

對既有混凝土道路進行病害處理，采用注漿方式進行基底加固，然后進行板塊修復，最后進行瀝青混凝土鋪裝。

優點：施工周期短，對周邊構筑物影響小，綠色環保。

缺點：由于剛性基層加鋪柔性路面，溫度收縮不一，容易出現裂縫，尤其在伸縮縫位置；在高流量、重負荷路段，容易出現車轍及沉降，后期維修成本高。

結合以上優缺點，考慮原有道路混凝土板塊下為原狀土，承載力無法滿足目前行車安全及設計規范要求，故該方案不予考慮。

（2）方案二：翻挖新建（路基+水穩基層+瀝青面層）

翻挖掉全部混凝土板塊并外運，開挖至路槽底，對相關管線進行鋼筋混凝土保護，按照新建結構層實施，具體結構層如下：30 cm 5% 水泥土+15 cm 礫石砂+35 cm 水泥穩定碎石+0.6 cm 稀漿封層+6 cm AC-20C+4 cm AC-13C（SBS 改性）。

優點：承載能力強。

缺點：施工周期長，造價高，對周邊構筑物影響大。

符合現行設計標準，滿足重載交通通行要求，此方案可行。

（3）方案三：翻挖新建（原老路基利用+混凝土底基層+水穩基層+瀝青面層）

同樣翻挖掉全部混凝土板塊并外運，整平并碾壓原路基，進行路面結構層施工，具體結構層如下：10 cm 級配碎石+15 cm C 30 水泥混凝土+16 cm水泥穩定碎石+0.6 cm 稀漿封層+6 cm AC-20C+4 cm AC-13C（SBS 改性）。

優點：承載能力強，施工周期短，對周邊構筑物影響小，地下管線保護到位。

缺點：道路標高及線形受影響。

因地制宜，符合設計規范標準及四好農村路精神，滿足相應行車功能要求，此方案可行[2]。

3 路面結構層彎沉值評定計算方法[3]

（1）瀝青混合料頂面彎沉代表值，按下式計算：

式中：lr為彎沉代表值，0.01 mm；l 為實測彎沉的平均值，0.01 mm；β 為目標可靠指標，本工程為四級公路，取值0.52；S 為彎沉標準差；K1為濕度影響系數，本文取值0.98；K3為溫度影響系數；為彎沉實測值，0.01 mm；N 為實測值數量；E0為平衡濕度狀態下路基頂面回彈模量，MPa，本文取值25 MPa；Ha為瀝青層厚度，mm；T 為彎沉測定時瀝青層中點實測或預估溫度，℃。

（2）水泥穩定碎石基層頂面彎沉代表值，按下式計算：

式中：Za 為與要求保證率有關的系數，本工程為四級公路，取值1.5；lr、及S 含義同（1）節式（1）。

4 現場應用對比分析

針對方案二及方案三，在奉城鎮蔡橋中心路分別選取了300 m 道路進行應用，對比結果如下。

4.1 經濟性

根據2019年投標清單報價，兩方案的綜合單價情況見表1、表2。

表1 方案二投標清單報價

表2 方案三投標清單報價

根據以上兩方案結構層綜合單價的計算，方案二為375.44 元/m2，方案三為355.32 元/m2，相比之下方案三每平方節省了20.12 元，投資優化提升了5.4%。

同時在方案三中，無需對沿線管線進行包管保護；結構層總厚度小，路基擾動少，周邊結構影響小，土方節約，大大降低相關費用的投入。

4.2 施工周期

從理論分析的角度，不考慮天氣等因素的影響，其中水泥穩定碎石養護，根據《公路路面基層施工技術細則》（JTG/T F20—2015），不少于7 d，實際按7 d考慮；混凝土底基層養護，根據《公路水泥混凝土路面施工技術規范》（JTG/T F30—2018），一般養生天數為14～21 d，實際按21 d 考慮；水泥土，根據《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》（CJJ 1—2008），不少于7 d，實際按7 d 考慮。具體施工周期如圖1 和圖2 所示。

圖1 方案二理論施工周期

圖2 方案三理論施工周期

據以上理論施工周期的比較，針對300 m 試驗段，方案三節約工期9 d，縮短了20%。若施工期間溫度較高，混凝土養護時間還能減少，工期更加能夠得到優化；同時方案二中水泥混凝土施工受雨水天氣影響大。通過對比分析，方案三更適合農村道路，方便、快捷及有效。

4.3 檢測參數

針對以上兩方案，將方案二應用于K0+300～K0+600，方案三應用于K1+920～K2+220，選擇水泥穩定碎石頂面及瀝青混凝土頂面彎沉代表值進行比較，具體情況見表3 和表4。

表3 水泥穩定碎石頂面彎沉

表4 瀝青混凝土頂面彎沉

根據第三節中公式（4），可知：

方案二，lr=37.8（0.01 mm）；方案三，lr=33.9（0.01 mm）。

本工程水泥穩定碎石設計彎沉不大于44.2（0.01 mm），兩方案均滿足設計要求，但相比之下，方案三彎沉代表值更優，較方案二降低了10%。

根據第三節中公式（1）～（3），可知：

方案二，lr=22.0（0.01 mm）；方案三，lr=19.6（0.01 mm）。

本工程瀝青混凝土設計彎沉不大于33.1（0.01 mm），兩方案均滿足設計要求，但相比之下，方案三彎沉代表值更優，較方案二降低了11%。

4.4 跟蹤調查

奉城鎮蔡橋中心路完工后的現場情況如圖3 所示。通過2021年年中項目回訪調查發現，蔡橋中心路兩試驗段竣工通車一年后的情況見圖4，兩方案現場狀況良好，無任何損壞，滿足該道路技術及功能要求；同時調查全線采用方案三的新朝路，其通車半年后同樣狀況良好（見圖5）。

圖3 奉城鎮蔡橋中心路完工后現場情況

圖4 奉城鎮蔡橋中心路通車一年后現場情況

圖5 奉城鎮新朝路通車半年后（采用方案三）

6 結語

本文依托于上海市奉賢區奉城鎮蔡橋中心路及新朝路項目，針對四好農村路的特點，選擇兩種方案現場應用，通過經濟性、施工周期及技術指標對比，同時經后期回訪調查，總結出方案三（利用原老路基+混凝土底基層+水穩基層+瀝青面層）更適合現狀農村道路，該方案已經應用到奉賢區后期四好農村路項目，取得了良好的應用效果，具有重要的指導意義。