高沁高速公路長(zhǎng)壽命瀝青路面設(shè)計(jì)方案分析與比較

王文光

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030012）

高沁高速公路長(zhǎng)壽命瀝青路面設(shè)計(jì)方案分析與比較

王文光

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030012）

文章通過(guò)介紹長(zhǎng)壽命路面的概念、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合產(chǎn)煤大省山西特重車(chē)道較多的特點(diǎn)，從設(shè)計(jì)理論、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的角度對(duì)高沁高速公路長(zhǎng)壽命路面的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討，分析了長(zhǎng)壽命瀝青路面與傳統(tǒng)混凝土路面的結(jié)構(gòu)形式及“費(fèi)用-效益”之差。

長(zhǎng)壽命路面結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)指標(biāo)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；材料設(shè)計(jì)

隨著山西省“十一五”規(guī)劃關(guān)于高速公路計(jì)劃通車(chē)5 000 km里程目標(biāo)的實(shí)施，路面設(shè)計(jì)遵循因地制宜、合理選材、方便施工、利于養(yǎng)護(hù)、節(jié)約投資的原則，并結(jié)合沿線(xiàn)氣象、水文、工程地質(zhì)條件及筑路材料分布等情況，瀝青路面已在高等級(jí)公路上得到普遍使用。

結(jié)合交通量的迅速增長(zhǎng)，原有的瀝青路面結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿(mǎn)足高沁高速公路路面的長(zhǎng)期使用要求。通過(guò)調(diào)查與總結(jié)瀝青路面的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，在重、特重交通道路上，當(dāng)設(shè)計(jì)使用壽命為50年時(shí)，若可以避免進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，減少道路維修和因維修帶來(lái)的交通延遲，就可以大大地提高其效益，因而推薦使用長(zhǎng)壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)。

1 長(zhǎng)壽命路面結(jié)構(gòu)層擬定

為了直觀(guān)了解路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)拉應(yīng)變沿路面結(jié)構(gòu)深度方向的變化情況，繪制了輪隙中心處X，Y向拉應(yīng)變沿路面結(jié)構(gòu)深度方向的變化圖，見(jiàn)圖1。由圖1可知，路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)X、Y向拉應(yīng)變除在上面層變化規(guī)律有所不同外，其變化趨勢(shì)基本相近。瀝青層內(nèi)基本上都是先受壓再受拉，深度越深,拉應(yīng)變?cè)酱螅跒r青層底部達(dá)到最大值，且Y向拉應(yīng)變大于X向拉應(yīng)變。

圖1 X，Y向拉應(yīng)變沿路面結(jié)構(gòu)深度方向的變化

對(duì)瀝青路面而言,瀝青層底面的Y向拉應(yīng)變是控制瀝青面層不產(chǎn)生裂縫的重要指標(biāo)。輪載作用范圍內(nèi)，瀝青層底Y向拉應(yīng)變?nèi)S分布見(jiàn)圖2。

圖2 瀝青層底Y向拉應(yīng)變?nèi)S分布

結(jié)合上述理論以及在法國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家較厚瀝青層半剛性基層瀝青路面具有的優(yōu)良使用性能和中國(guó)京津塘（北京-天津-塘沽）高速公路、廣深（廣州-深圳）高速公路具有較厚瀝青層的路面結(jié)構(gòu)也取得了較好使用效果，認(rèn)為較厚瀝青層+半剛性基層的路面結(jié)構(gòu)可達(dá)到較長(zhǎng)的使用壽命，作為長(zhǎng)壽命瀝青路面基層具有可行性。對(duì)國(guó)外較厚瀝青層的半剛性基層瀝青路面進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其瀝青層厚一般為20～30 cm，而半剛性基層為15～50 cm。半柔性基層具有和半剛性基層一樣的性能，因此半柔性長(zhǎng)壽命瀝青結(jié)構(gòu)層厚度擬定在15～50 cm，據(jù)此擬定高沁高速路面結(jié)構(gòu)，見(jiàn)表1。

采用BISAR310計(jì)算路面結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力，荷載為雙圓均布荷載,按標(biāo)準(zhǔn)軸載100 kN、超載30%、50%和80%分別計(jì)算，計(jì)算點(diǎn)位于雙圓荷載中心向下基層底，半剛性基層極限劈裂強(qiáng)度按規(guī)范取0.45 MPa。

2 常規(guī)瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層

路面厚度是采用路面計(jì)算專(zhuān)用程序APDS97計(jì)算，采用多層彈性連續(xù)體系理論，在雙圓均布荷載作用下，以設(shè)計(jì)彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)瀝青路面面層和半剛性基層、底基層進(jìn)行拉應(yīng)力驗(yàn)算，并結(jié)合各結(jié)構(gòu)層最小施工厚度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

高平至沁水方向（特重交通）：上面層采用4 cm細(xì)粒式AC-13密級(jí)配SBS改性瀝青混凝土，下面層采用6 cm中粒式密級(jí)配AC-20型瀝青砼，基層采用12 cm粗粒式ATB-30型瀝青碎石+38 cm水泥穩(wěn)定碎石，底基層為20 cm水泥穩(wěn)定碎石或30 cm綜合穩(wěn)定土；新鄉(xiāng)至高平方向（重交通）：上面層采用4 cm細(xì)粒式AC-13密級(jí)配SBS改性瀝青混凝土，中、下面層采用6 cm中粒式密級(jí)配AC-20型瀝青砼，基層采用34 cm水泥穩(wěn)定碎石，底基層為20cm水泥穩(wěn)定碎石或30 cm綜合穩(wěn)定土。

3 兩種路面結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)分析

（1）初期造價(jià)。參考近年來(lái)高速公路建設(shè)中的材料價(jià)格及相關(guān)機(jī)械費(fèi)用，長(zhǎng)壽命試驗(yàn)路的初期造價(jià)較原設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)高234.1 元 /m2。

（2）養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。原設(shè)計(jì)路面的設(shè)計(jì)年限為15年，假設(shè)使用期內(nèi)，上面層更換3次，中間層更換2次，費(fèi)用總計(jì)為52元/m2·年；而長(zhǎng)壽命試驗(yàn)路設(shè)計(jì)年限為30年，磨耗層更換5次，抗剪切層更換3次，聯(lián)結(jié)層鋪更換1次，費(fèi)用總計(jì)為44元/m2。

（3）殘值。從工程經(jīng)濟(jì)分析的角度，按照初期建設(shè)費(fèi)用的1/3考慮，則原設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)的殘值為164元/m2，長(zhǎng)壽命路面結(jié)構(gòu)為208 元 /m2。

4 小結(jié)

本論文通過(guò)全壽命技術(shù)與經(jīng)濟(jì)成本的分析方法，對(duì)普通半剛性路面的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行分析對(duì)比，得出如下結(jié)論:

（1）兩種不同方案均可滿(mǎn)足高沁高速路面技術(shù)要求。

（2）從全壽命經(jīng)濟(jì)成本的角度看，修筑長(zhǎng)壽命瀝青路面更為經(jīng)濟(jì)。同樣數(shù)額的投資，長(zhǎng)壽命路面的使用年限比普通路面結(jié)構(gòu)使用年限更長(zhǎng)久。

[1]陳小庭，孫立軍，李峰.長(zhǎng)壽命瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)研究[J].公路，2005.

[2]陳傳德，吳麗萍.公路項(xiàng)目施工管理[M].北京：人民交通出版社，2004.

[3]沈金安，李福普，陳景等.高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對(duì)策[M].北京：人民交通出版社.

[4]楊文丁.半剛性基層材料收縮性能研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2004.

[5]蔣亮.長(zhǎng)壽命瀝青路面基層適應(yīng)性以及設(shè)計(jì)與施工控制一體化研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2007.

The Analysis and Comparison of Long-life Asphalt Pavement Design Program for Gaoqin Expressway

Wang Wenguang

This article introduces the concept，structural characteristics and development oflong-life pavement，combined with the features ofdrive more in heavycoal-producingprovince Shanxi，discusses the design method oflong-life pavement for Gaoqin Expresswayfrom the points ofdesign theory and economic indicators,and analyzes the structure form of long-life asphalt pavement and traditional concrete pavement and the result of“cost minus benefit”.

long-life pavement structure;design specification;structural design;material design

U416.217

A

1000-8136(2011)05-0064-02