建設探索看山西

文/圖 山西省公路局 馬德文

山西省是全國重要的能源重化工基地，憑借其得天獨厚的煤炭資源和地處中部的地理位置，形成了以煤炭及其煤化制品為主的運輸模式，公路承擔主要運輸任務，由于收費的杠桿作用，國省干線承載的任務更為繁重。在強力治超、超限超載率低于0.02%的情況下，重載交通仍然是山西公路，特別是國省干線公路運輸的主要特點，如何應對重載交通的挑戰，成為亟待解決的問題。

山西地處黃土高原，總面積15.67萬平方公里，山嶺丘陵區面積占70%以上。截至2020年，山西全省公路通車里程14.4萬公里，公路密度為每百平方公里92.09公里，國省干線通車里程1.25萬公里。

2017年9月，《國務院關于支持山西進一步深化改革促進資源型經濟轉型發展的意見》（國發〔2017〕42號）把山西列為普通公路重載交通建設試點。山西省委省政府高度重視，制定了《貫徹落實國務院支持山西省進一步深化改革促進資源型經濟轉型發展意見行動計劃》，山西省交通運輸廳隨即印發了《關于貫徹落實國務院支持山西省進一步深化改革促進資源型經濟轉型發展意見行動計劃的實施意見》。

普通公路重載交通建設試點任務由山西省交通運輸廳建設與管理處牽頭，山西省公路局作為承辦單位成立了工作領導組，并制訂了《山西省普通國省干線公路重載交通建設試點方案》，按照準備、試驗、總結推廣、實施4個階段著力推進，力爭提煉出重載交通的山西解決方案。

實施全面調研 剖析重載交通

山西國省干線重載交通及以上路段里程比例為64.1%

2017年，山西省公路局委托具有較強科研能力且對山西重載交通有研究基礎的山西省交通科學研究院作為技術支持單位，組織各公路分局成立臨時機構，形成了由省局牽頭、技術支持單位承辦、各公路分局配合的工作機制，通過召開專門會議安排動員，在短期內分組調研了山西全省1萬多公里國省干線。

調研分為基礎資料收集與分析、現場檢測兩部分。各公路分局提供國省干線上交通量調查站、公路超限檢測站、公路收費站關于交通量、車型車重等信息的海量數據，技術支持單位負責歸類整理分析；技術支持單位還在各公路分局的配合下在治超站現場實測了過往車輛的車型、軸重、輪胎壓力等信息，并調查了交通流情況、道路建養情況和地區經濟產業狀況。

此次調研共涉及11個地市近5年的交通量，收集到近4千萬條數據，現場實測了54個公路超限檢測站連續3日的交通量，以及100組典型重載車輛輪胎接地壓強。在分析研究提煉調研數據的基礎上形成了初步成果，并修訂形成了《山西普通國省干線公路重載交通情況報告》（以下簡稱《情況報告》）。

《情況報告》揭示了山西國省干線重載交通現狀：山西國省干線平均日交通量車輛組成中，貨車占比平均58.8%，嚴重者如朔州地區貨車比例高達79%，遠遠高于全國國省干線貨車比例35.2%的平均水平；國省干線貨車平均裝載率為88.1%、滿載率為82.7%，其中嚴重者如呂梁、陽泉滿載率達到95%以上，高于全國水平；全省36.78%的貨車軸載大于設計標準軸載，82%的貨車輪胎接地壓強大于設計標準。

《情況報告》基于承擔貨物運輸的貨車基本上均為157型、1127型、115型的情況，經過反復的分析對比，把“設計使用年限內設計車道累計大型客車和貨車交通量”不小于8×106輛、“典型貨車（157+1127+115）日交通量”不小于1200輛且“統計年份日平均當量軸次N1”不小于2100次的交通組成定義為重載交通。《情況報告》依據《公路瀝青路面設計規范》中對重交通、特重交通、極重交通的規定，反算出對應指標定義重載交通，共分為三級。全省范圍內，重載交通一級、重載交通二級、重載交通三級、非重載交通里程比例分別為：3.4%、24.1%、36.6%、35.9%；重載交通及以上路段里程比例為64.1%。

《情況報告》分析了重載交通形成的主要原因，一是受山西資源型產業結構影響，煤炭資源區域運輸占主導地位；二是受位于中部交通區位的影響，跨省運輸相互疊加；三是受路網布局局限和中短途運輸的影響，致部分國省干線交通流量集中；四是受高速公路收費經濟杠桿的影響，重載交通向國省干線傾斜。

《情況報告》還簡單分析了重載交通的影響，全省64.1%的國省干線為重載交通公路，因重載貨車數量多且軸載過重、量級過大，更容易對路基、路面、橋涵、隧道、交通工程及沿線設施造成損壞，既影響國省干線公路的通行能力和交通安全，也給現行的建設養護標準適應重載交通帶來了挑戰。

表1 重載交通等級劃分標準

表1 重載交通等級劃分標準

表2 山西省各地區重載交通所占比例

表2 山西省各地區重載交通所占比例

開展科研攻關 提煉關鍵技術

2018年7月，經山西省交通運輸廳批復立項，由交通運輸部公路科學研究院作為技術支持單位啟動了《普通干線公路重載交通關鍵技術研究及應用示范》（以下簡稱《應用示范》）課題。《應用示范》課題明確，以普通干線公路的耐久、安全、綠色和智能為目標，確定擬解決的關鍵技術問題，在道路、橋梁、交通安全、信息化4個專業方向，分7個子課題實施全面的理論性和應用性研究。

《應用示范》課題在以往研究成果的基礎上，實施了大量的理論分析和室內試驗，并在建設項目晉城國道207線新房洼至省界瓶頸路段和國道207線長治過境工程鋪筑試驗段實施驗證。

2020年12月30日，《應用示范》課題通過了山西省交通運輸廳組織的專家驗收，與會專家充分肯定課題研究的現實意義和取得的成果，認為該課題成果的推廣應用前景廣闊，總體達到國際領先水平。

通過此次和以往的科研攻關，并結合相關經驗做法，《應用示范》課題提出了應對重載交通的相關技術方案，形成了一批成果，也驗證了以往做法的科學性。一是通過換算，把重載交通大軸載加入路面設計計算，使路面設計計算更符合實際；二是按照專家研究成果在重載交通路段推行雙層改性瀝青路面，效果明顯；三是推廣柔性基層（底基層）和增設應力吸收層，瀝青路面裂縫明顯減少；四是通過空心板橋設計在橫向連接、橋面鋪裝方面的技術改造，極大改善了重載下橋面損壞、橫向連接失效、單板受力致斷板的問題；五是力推新建二級公路（一級重載交通路段）隧道雙洞設計，確保交通安全等。

《普通干線公路重載交通關鍵技術研究及應用示范》成果

★提出了重載下基于剪切疲勞等效的軸載換算方法和基于基層粒料剪切穩定性的瀝青路面結構設計方法；

★研發了斷級配懸浮密實型高模量抗疲勞瀝青混合料、乳膠水泥砂漿灌入式半柔性路面材料；

★建立了乳化瀝青冷再生混合料早期強度評價方法；

★提出了基于碾壓工藝智能監控與數據實時反饋的瀝青路面碾壓集群協同壓實控制技術；

★提出了重載交通公路橋梁安全鑒定荷載的分類、標準及汽車荷載模型；

★研發了適用于重載交通的橋梁隱形波紋板無縫式伸縮縫；

★提出了以重載貨車作為標準車型的普通公路通行能力及服務水平分級標準、平面幾何線形和平面交叉設計指標；

★提出了重載交通普通公路護欄選型和防護等級設計方法。

打造示范工程 總結山西經驗

山西省公路局晉城分局、長治分局及項目單位依托課題建成了2個具有山西特色的重載交通典型示范工程。

晉城國道207線重載交通山區道路典型示范工程

晉城國道207線建設工程地處晉豫兩省交界，舊路坡陡彎急標準低，因發生河南客車翻入深溝造成15死19傷的惡性事故而被交通運輸部掛牌立項改造，按照二級公路標準設計，行車速度每小時40公里，全長27.59公里，其中14.23公里為原路改造，13.36公里為改建。

螺旋展線解決高差問題

晉城國道207線建設工程開發了“BIM+GIS”技術，利用無人機和人工結合的手段，采用螺旋展線的方式解決了溝深峰峭高差大導致的，展線困難的問題；因路線展線占用澗深且窄的白澗河河道，而修建了4個8米乘9米的可滿足百年一遇泄洪要求的過水隧道，設置了兩處跨路軟梯獼猴通道，形成了“車有車道、水有水道、猴有猴道”，與自然友好和諧的局面，解決了環境保護的難題；基于山區重載交通道路易發生推移、車轍的情況，復核、優化了路面結構，上面層為4厘米SBS改性瀝青混凝土，下面層設置6厘米高模量瀝青混凝土，路肩改用片石混凝土，還采用智能監控技術全過程監控路面施工，以求材料摻配合規、施工質量達標；基于山區道路改建的特點，充分利用廢棄舊路做成臨時停車區、錯車區、降溫池，并把新舊路防排水聯通成系統，既做到及時排水不給行車造成安全隱患，又做到不沖刷和浸蝕路面；基于道路安全的考量，提高了路側安全防護等級，除設置避險車道、安全警示標志、凸面鏡及工程防護外，還在隧道口設置柔性鋼結構門洞；基于服務和應急的考慮，在重點路段安設攝像裝置、設置門架式情報板和車速檢測、限速提示一體的測速反饋儀器，保證及時的安全預警，一旦發生事故能及時救援，解決了重載交通與急彎陡坡最不利組合行車安全的難題；另外在重載交通調節機制方面也做了一些探索。

長治國道環線公路重載交通城市過境典型示范工程

歷史上曾為城市的發展做出過不朽貢獻的原國道207線、208線、309線在長治市不同方向穿城而過，運煤的重載交通和城市交通及非機動車形成混合交通流，道路擁堵、事故頻發、污染嚴重，已經嚴重制約經濟社會的發展。

長治國道環城公路新改建路段全長112公里，其中利用原有公路30公里，新改建82公里，由國道207線長治過境段（48.24公里）、國道208線長治過境段（13.6公里）、國道208線屯留小河北至常金段（13.11公里）和國道309線潞城西村至史迴段（6.76公里）4段組成。全線按雙向四車道一級公路標準設計，設計行車速度每小時80公里，沿線設置互通式立交9處、分離式立交10處、服務區2處、收費站2處、超限站2處、管理中心1處，共有隧道1座、大橋26座、中小橋30座，總投資54億元。

長治國道環城公路串聯起長治市潞州區、上黨區、屯留區、潞城區、平順縣、壺關縣6個縣區，形成一級公路閉合環線，實現了重載交通與城市交通的完全分離，城市交通和中長途重載運輸均更加安全通暢；通過9座互通式立交，實現了干線公路與城市主干線、縣鄉公路等不同道路的互聯互通，使長治市主城區與周邊縣區連成一體，形成了覆蓋604平方公里的經濟發展新廊帶。

根據山西省交通運輸廳《關于普通國省道重載交通建設試驗路段有關事宜的函》及省公路局《關于山西省普通干線公路品質工程攻關試點行動方案（2018—2020）》，長治國道環城公路開展了瀝青穩定碎石與半剛性組合式基層、倒裝式基層及組合式基層三種重載交通典型路面結構試驗1.8公里。

長治國道環城公路采用了高模量抗疲勞瀝青混合料，用于下面層，包括采用“低標號瀝青+高模量劑路面材料新技術”3.708公里、“高模量劑路面材料新技術”1.2公里。在重載路段瀝青路面上面層運用玄武巖纖維改性瀝青技術，有效提高瀝青結合料的抗剪切性能和拉伸性能，最大程度上消除車轍、推移和擁包等病害，同時在纖維“加筋”“橋接”等效應的作用下，明顯減少反射裂縫和自身疲勞裂縫的產生。

針對重載交通局部壓力大的特點，長治國道環城公路為減少重載交通因伸縮縫病害導致的沖擊損傷和噪聲，提高橋梁結構的安全性，采用了抵御重載交通的橋梁隱形伸縮縫技術。運用生產智能化監控及預警技術在瀝青拌和站、水穩拌和站、實驗室標養間、壓力機設置了4套施工過程智能監控系統，通過安裝在拌和樓主機上的數據采集設備，集成數據通訊、傳輸、存儲模塊，對公路混凝土拌和樓、水穩拌和樓、瀝青拌和樓的原料配合比、各檔集料用量、攪拌時間等關鍵參數進行實時采集，并將數據無線傳輸到云端服務器上，實現了數據的實時自動讀取和業主、監理、施工及各級質監部門的實時監測。

制定技術標準 持續推廣應用

為充分發揮標準化在公路行業的基礎性、引領性作用，結合重載交通研究成果和實用經驗，從2018年開始，山西省公路局著手開展了相關地方技術標準的編撰和推廣工作，到目前為止共發布技術標準4項和指南6項，分別是《普通干線公路重載交通瀝青路面施工技術規范》（DB14T 1982-2020）《普通干線公路重載交通隧道設計技術指南》（DB14T 1983-2020）《高模量抗疲勞瀝青混合料設計與施工技術規范》（DB14T2282-2021）《重載交通普通公路護欄設置要求》（DB14T2281-2021），以及《山西普通干線公路重載交通建設提升技術指南》《重載交通瀝青路面典型結構設計指南》《重載交通條件下普通公路安全設計和保障技術指南》《重載交通普通公路瀝青路面冷再生應用技術指南》《山西省高疲勞壽命高模量瀝青混凝施工技術指南》《乳膠水泥砂漿灌入式高性能瀝青路面施工技術指南》，與已有的重載交通有關標準一起組成了山西重載交通標準體系，為后續有序推廣提供了有效支撐。

在已形成標準和典型示范經驗的基礎上，山西省公路局還持續加大推廣實施力度。2020年，山西全省超過1000公里重載交通路面改造工程應用了重載交通技術標準，使瀝青路面再生材料結構組合形式及重載交通普通公路抗車轍技術得到充分應用；“十三五”后期及2020年以來，山西開工實施的近300公里新改建項目應用了重載交通相關技術；在“十四五”規劃中，新改建項目已在設計階段引入應用了重載交通相關技術和標準。

目前，山西省公路系統對重載交通的認識、對重載交通應對技術的認知及推廣意愿達到了空前的高度，應用效果比較明顯。