淺談舊路改造工程中的影響因素

褚麗晶

(廣州市城市規劃勘測設計研究院市政規劃設計所)

1 前 言

與新建道路相比,舊路改造是一項復雜的工程,改造方案的確定往往受到許多因素的影響。在舊路的改造中,如果能把各種影響的因素都考慮到,優化各種組合確定出合理的方案,可以起到事半功倍的效果。

2 影響加鋪型式的因素

2.1 舊路評價

對舊路面的使用狀況進行科學評價,可以為道路管理者提供路面狀況數據,是合理制定養護維修計劃、進行投資決策的重要依據之一。舊路評價在國內外受到極大的重視,是當前道路工程領域研究的熱點問題之一。

世界上第一個路面使用性能評價模型PSI(PresentServiceabilityIndex)是由美國AASHTO60年代基于近10年的實驗觀測提出的,它對 20世紀 70年代公路養護管理技術,特別是路面管理系統的發展有著深刻的影響,起到了巨大的促進作用。之后,以美國AASHTO的PSI模型為范例,加拿大、日本以及包括我國在內的許多國家和地區也研究建立了不同概念和意義的路面使用性能評價模型,這些模型的共同特點是依靠專家評價技術,運用多元回歸法建立。隨著研究的深入、學科的發展,許多新的理論與方法被引入到路面使用性能評價領域,新的評價方法紛紛建立起來,如路面使用性能綜合評價的模糊數學方法、灰色理論法、神經網絡方法等。這些方法對路面使用性能評價的研究與發展起到了重要的促進作用。

我國建立的第一個比較科學全面的公路路面使用性能評價模型是20世紀 80年代末期交通部科學研究所以河北和浙江實驗路段為基礎,建立的一般公路路面使用性能評價模型(RIOH),這套模型在杭州市路面管理系統中得到了實際運用,為后來的路面管理系統CPMS(ChinaPavementManagementSystem)中路面使用性能評價模型的建立提供了依據。

目前國內外比較成熟的路面使用狀況評價方法主要有四類,分別是基于回歸模型法,基于系統分析法,基于灰色理論和其他方法。

基于回歸模型法的路面使用性能評價方法以大量實測數據為基礎,但是單純的回歸分析難以準確表達路面這一復雜體系的主觀與客觀相聯系的復雜關系,評價結果與實測數據的相關性不太理想,而且使用時受到地域條件的限制;基于系統分析法的路面使用性能評價方法以層次分析法和模糊數學方法為代表,分析過程層次清晰,理論性強;但在這兩種方法中,都主要使用專家調查評分,人為因素影響太重,客觀性不強,難以得出客觀公正的路況評價。基于灰色理論的路面使用性能評價方法較好地解決了路面使用性能評價中評價指標復雜、模糊的問題,但其白化權函數、評價指標的閾值以及灰聚類系數都各指標的經驗范圍來確定,仍然存在著一定主觀經驗性,其評價結果是各個指標聚類分析的總和,當評價結果的各個聚類相差不大時,難以取舍;其他的一些路面使用性能評價方法如屬性理論法、神經網絡法等,都還處于啟蒙階段,并不成熟,而且這些評價方法本身也存在著不足。

2.2 交通量

道路上行駛的車輛具有不同的類型和不同的軸重,交通荷載是造成路基路面結構損傷的主要原因,也是影響路面壽命的和路面改造的關鍵因素之一。在路面改造設計中,為保證設計的加鋪結構達到預期的功能,交通荷載是加鋪設計需考慮的重要因素。

(1)日交通量和年增長率。

日交通量和年增長率可直接從交通觀測站或收費站取得,作為路面設計的參考數據,但由交通觀測站得到的日交通總量和不同車型的交通量數,對車輛分類較粗,一般僅分為五類(小客、小貨、中貨、重貨和大客),無法明確和清楚地表征不同軸型和軸重對路面破壞的影響,所以在道路改造方案的選定中應將車型按軸型細化,而主要考慮軸載指標。

(2)軸載。

目前我國某些地區尚未建立軸載稱重站,無法得到各類車輛的軸載組成數據。為此,對沒有軸重站的地區只能采用人工調查的方法估測。首先,通過目測對各主要車輛類型按軸型分類,調查空車重、標準載重和實際載重,從而近似推算出該車(軸)型的前后軸載和平均空載、半載、滿載、超載系數。這樣根據軸型和實載狀況,乘以相應的標準軸載當量換算系數,得到各類軸型車輛的單位標準軸載次數,從而計算出總標準軸載次數。

車輛的實載狀況按其實際載重量占額定載重量的百分比來表示。為了便于劃分實載狀況類型,以 20%、80%、120%作為分界點,車輛的實載狀況分為空載、半載、滿載和超載。當車輛實載率小于 20%時為空載,當車輛實載率超過 20%而小于 80%時為半載,當車輛實載率超過 80%而小于 120%時為滿載,當車輛實載率超過 120%時為超載。

2.3 經濟性

對舊路改造除了要考慮改造的效果外,改造方案的經濟性也是方案比選的重要因素之一,選擇一種技術上可行、經濟上合理以及施工方便的改造方案是設計人員和工程技術人員所追求的共同目標,但技術性與經濟性往往是一對矛盾的統一體,很難找到一種技術性能良好而造價又很低廉的改造方案,現行規范又沒有推薦方案可供參考,因此,有必要對不同方案進行經濟性分析,找出技術性與經濟性的平衡點,為選擇合理的改造方案提供依據。

比如在舊瀝青路面的加鋪中,在不同的地區不同類型加鋪層的造價可能會有差別,應根據具體情況分析。主要的比較指標有每公里加鋪層造價、設計使用壽命期內年平均造價兩項,以此來對比評價各加鋪層結構的經濟性。

2.4 自然區劃

在公路的改造工程中,不同地理區域自然條件對公路工程有顯著影響,舊路面的處理方式、選擇的加鋪結構型式、加鋪層的厚度和在設計時采用的設計參數都與路段所處的自然區劃關系密切。下面以湖北省干線公路中瀝青路面的加鋪改造為例進行闡述。

湖北省公路自然區劃按一級區劃大部分地區屬東南濕熱區(Ⅳ區),個別地區如十堰等市屬西南潮暖區(Ⅴ區)。在Ⅳ區,為減輕瀝青路面在熱季泛油和雨季粘聚力降低,加鋪瀝青層時所選瀝青材料宜用較高的標號,并保證墊層的穩定性。并在加鋪設計中,加強排水系統的修復。在Ⅴ區,加鋪結構組合的首要任務是保證其濕穩性。個別干熱河谷路段中,也應注意其干穩性。

湖北省公路按二級區劃所細分的三個區域由于各自的氣候、地理和礦產等不同的特點,在加鋪層典型結構的選擇上應該充分考慮。比如,位于西北部的Ⅴ1區路面材料豐富,在加鋪改造中應充分利用本地區的路面材料,此區自然病害經常發生,在改造中應注意到滑坡、泥石流等自然災害的影響。位于北部Ⅳ2區路基條件好,但降水多。位于中部和南部的Ⅳ3區路基強度低,這兩個地區在路面改造中都應加強排水系統的改造。湖北省在我國屬于多雨地區,路面的水穩性和濕穩性都很重要,在加鋪典型結構的選擇上應該注意這一點。

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