朱宗凱,曾詩雅
(1 重慶設計集團有限公司市政設計研究院,重慶 401120;2 中鐵二院重慶勘察設計研究院有限責任公司,重慶 400023)
重慶市地方標準DBJ50-145—2012《城鎮道路路基設計規范》自頒布以來已有近11 年時間[1],隨著城市化水平的不斷提高,人們對城市基礎設施的建設提出了更高的要求,城市道路路基的設計理念也隨之發生相應的變化。再者,重慶市近十年道路基礎設施的高速推進,在城鎮道路路基設計與建設方面積累了大量經驗。新理念、新技術、新要求如何具體運用到城鎮道路路基設計中,以滿足人們對基礎設施安全可靠、生態環境協調、經濟美觀等方面的要求具有重要的現實意義。目前,標準的修編正處于調研階段。本文將結合交通部和住建部最新發布的JTG D30—2015《公路路基設計規范》、CJJ194—2013《城市道路路基設計規范》等規范以及最新的道路路基研究成果,對現行地標的相關條文進行分析和探討,提出對地標的修編建議。
現行地標的路床范圍為0.8 m,該解釋主要參考了CJJ37-90《城市道路設計規范》。該定義是沿用了我國傳統對路基層位概念,用上路床和下路床來近似界定公路路基結構。路基結構與路床的范圍基本一致,均以路基工作區深度為確定依據?,F行《公路路基設計規范》根據近年來在路基工作區深度的研究,并結合工程實際情況,調整了路床的范圍。輕、中、重交通等級的公路路床厚度為0.8 m,特重、極重交通的公路路床厚度為1.2 m[2]。
近年來,隨著成渝地區雙城經濟圈國家戰略的實施,同城化的不斷發展,重慶市城市道路范圍也逐漸向城市外圍拓展,部分城鎮道路逐漸承擔著原先公路承擔的角色。對于一些連接工業園區、碼頭、港口或倉儲區的城市道路,其上運行的車輛以重載、超載車為主,這些道路的路基工作區已明顯大于0.8 m。按現行地標設計的路基,路基可能存在部分范圍壓實度偏小,路基發生不均勻沉降的問題。因此,有必要對城鎮道路特重交通等級的道路路床范圍進行調整,建議重慶市地標將特重交通等級的道路路床范圍調整為1.2 m。
現行地標將路基按其干濕狀態分為過濕、潮濕、中濕和干燥四種狀態,并以路床頂面以下80 cm 深度平均稠度作為路基濕度控制指標,劃分標準沿用20 世紀50 年代末到60 年代初期的全國調查結果?,F行公路行業路基規范對路基干濕類型進行了調整,根據地下水或長期積水影響的臨界水位深度,按照路基工作區的濕度來源分為三類:受地下水影響的潮濕類、受氣候因素控制的干燥類以及兼受地下水和氣候兩方面影響的中濕類[3]。該方法較原稠度表征路基濕度的方法更貼合實際情況,建議重慶市地標按照路基的濕度來源,由四類狀態調整為三類。
現行地標采用稠度表征路基的濕度,一方面無法反映非黏性土的濕度狀態;另一方面單以含水率表征濕度,也難以準確反映它對回彈模量的影響??紤]到飽和度既反映了含水率,又包含了密實度的影響,建議采用飽和度來表征路基土的濕度狀態。
路基結構通常指路面結構以下的路基工作區深度范圍、汽車荷載產生的附加應力相對顯著,且與路面結構相互作用密切的路基區域。在現行地標設計規范中,路基和路面設計是兩個部分,不同路面結構對路基的需求不明確,路基與路面相互作用,相輔相成,路基性能不好可能直接引起路面變形、開裂破壞等損壞,導致路基路面整體性能和服務水平下降。路基工作區的性狀對路面結構和功能具有重要影響,其強度和抗變形能力應滿足相關規范要求。因此,建議在調查和掌握沿線土質和干濕類型的基礎上,進行路基路面綜合設計。
現行地標是以路基頂面彎沉為主導設計指標,研究表明,不同類型的路面結構,彎沉值大的路面結構不一定比彎沉值小的使用壽命短或性能差。隨著路面結構厚度和結構組合的多樣化,在公路行業新的路面設計規范中,增加了相應的設計指標,同時,對路基的設計指標和驗算指標進行了明確。建議地標吸納相關經驗進行改進。
現行地標規定,路床除滿足壓實度要求外,還應滿足路面結構對路基回彈模量的要求,但對路基回彈模量的要求,并未做具體說明。具體設計時依照現行《城市道路路基設計規范》對路床頂面設計回彈模量的確定方法和要求值進行設計[4]。
近年來的研究表明,路基土是非線性彈塑性材料,其應力-應變關系的回彈模量值具有應力依賴性,并隨著其濕度和密實度狀態變化。已廢止的JTG D30—2004《公路路基設計規范》采用靜態承載板在路床頂面測定路基的回彈模量,或者采用貝克曼梁測定表面回彈彎沉后應用公式反算路基的回彈模量。已廢止的JTG D50—2006《公路瀝青路面設計規范》中用查表法確定的參考值,是依據20 世紀70 年代通過全國調查和計算分析提出的數值。現行《城市道路路基設計規范》對回彈模量的確定方法中包括了室內試驗法、現場實測法、換算法、查表法等,其基本原理和方法和上述已廢止的公路規范的相類似。其試驗方法、參數指標或是參考值,都不能確切反映材料在行車荷載作用下的基本力學性狀。
現行JTG D30—2015《公路路基設計規范》則采用了路面結構力學-經驗法,以“路床頂面動態回彈模量”為設計指標,“路床頂面豎向壓應變”為驗算指標。JTG D50—2017《公路瀝青路面設計規范》提出路床頂面回彈模量要求:輕、中等交通荷載等級時不小于40 MPa,重交通荷載等級時不小于50 MPa,特重交通荷載等級時不小于60 MPa[5]。
建議重慶市地標參照現行公路規范修編研究成果,以最佳含水率和最大干密度時的路基濕度作為標準狀態,此時路基回彈模量作為設計值,并充分考慮濕度變化、干濕循環對路基回彈模量的影響,使平衡濕度狀態下路床頂面回彈模量不低于設計規范的規定要求。對于重慶市地標動態回彈模量的規定值,則需要參考JTG D30—2015《公路路基設計規范》的基礎上,結合重慶市城鎮道路實際工程案例,有針對性地進行數據收集并分析后綜合確定。
為貫徹落實中央城鎮化工作會議精神,大力推進建設海綿城市,住房城鄉建設部于2014 年頒布了《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建》。在此之后,重慶市也相繼出臺了海綿城市相關政策、標準。2016 年,《重慶市海綿城市規劃與設計導則(試行)》出臺;2018 年,重慶市工程建設標準DBJ50/T-292—2018《低影響開發雨水系統設計標準》發布[6-8]。
由于海綿城市的建設理念、標準均在現行地標頒布之后提出,因此現行地標未考慮海綿城市建設與路基設計關系,建議增加該部分內容。結合重慶市當前低影響開發雨水系統的工程設計,建議增加兩方面內容:(1)在滿足規劃、路基安全的前提下,合理布置低影響開發設施,要求生物滯留帶、透水鋪裝等低影響開發設施應合理布設,不得影響路基及建構筑物的安全;(2)低影響開發設施應考慮相應的防滲措施,防止徑流雨水下滲對路基的強度和穩定性造成影響,路基頂面至下而上應設置全包防滲膜、礫石層,同時在應在礫石層內設置排水盲管,排水盲管應接入城市排水設施。
重慶市地方標準DBJ50-145—2012《城鎮道路路基設計規范》自頒布以來,經歷“十二五”時期和“十三五”時期城市交通基礎設施的高速發展,積累了豐富的工程經驗。在新理念、新技術不斷涌現的背景下,如何建設更符合城市發展需求的道路路基是亟待解決的重要課題。目前,標準的修編正處于調研階段,本文提出一些建議,以期能為重慶市道路建設作出貢獻。