無砂石地區(qū)農(nóng)村公路典型路面結(jié)構(gòu)研究

宋高嵩 殷立文 程有坤 鄭朝陽

哈爾濱理工大學(xué)，哈爾濱 150080

無砂石地區(qū)農(nóng)村公路典型路面結(jié)構(gòu)研究

宋高嵩 殷立文 程有坤 鄭朝陽

哈爾濱理工大學(xué)，哈爾濱 150080

通過對無砂石地區(qū)的材料調(diào)查以及路面結(jié)構(gòu)的調(diào)查分析，經(jīng)過方案和造價比較論證，確定了無砂石地區(qū)典型合理的路面結(jié)構(gòu)，對提高路面設(shè)計質(zhì)量和水平，加快設(shè)計速度，控制工程成本，降低工程造價、保證工程質(zhì)量，加快農(nóng)村公路建設(shè)具有重要意義。

農(nóng)村公路；路面結(jié)構(gòu)；固化劑

1、農(nóng)村公路現(xiàn)狀

農(nóng)村公路為縣道、鄉(xiāng)道和村道，但不包括為田間作業(yè)服務(wù)的機耕道。農(nóng)村公路是我國公路網(wǎng)的組成部分，是廣大農(nóng)村地區(qū)最主要甚至是唯一的運輸方式，是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。改革開放以來，特別是“十五”以來，國家投入大量車購稅、國債、以工代賑等資金，先后實施了貧困縣出口路、通縣油路、縣際和農(nóng)村公路改造工程、通達(dá)工程等，使農(nóng)村公路落后面貌發(fā)生了顯著改變。農(nóng)村公路總里程迅速增長，經(jīng)過幾十年的建設(shè)，我國農(nóng)村公路已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，基本形成了連接千家萬戶的農(nóng)村公路網(wǎng)絡(luò)。“十二五”農(nóng)村公路發(fā)展目標(biāo)是：繼續(xù)加快推進(jìn)農(nóng)村公路建設(shè)，農(nóng)村公路網(wǎng)絡(luò)化水平得到明顯提高，通行條件得到明顯改善，安全保障措施得到明顯加強。到2015年，農(nóng)村公路總里程達(dá)到390萬公里，面對如此艱巨的建設(shè)任務(wù),建設(shè)資金短缺成為目前農(nóng)村公路建設(shè)中最突出的問題。在農(nóng)村公路造價中所占比重最大的是路面,因此,降低農(nóng)村公路造價的關(guān)鍵在于降低路面造價。降低路面造價的途徑有降低路面厚度、采用經(jīng)濟(jì)型路面結(jié)構(gòu)、充分利用老路。對于無砂石地區(qū)，減少砂石材料的使用量，選用經(jīng)濟(jì)型典型路面結(jié)構(gòu)是解決問題的關(guān)鍵。

2、農(nóng)村公路等級標(biāo)準(zhǔn)的研究

農(nóng)村公路應(yīng)原則上以現(xiàn)有道路為主，路線線形滿足規(guī)范要求的，盡量利用老路改擴(kuò)建，避免大改大調(diào)或大挖大填占用有限耕地資源。

農(nóng)村公路的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，主要是路基路面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)論證確定農(nóng)村公路進(jìn)行等級的劃分以路面類型為主，則劃分為農(nóng)村公路通暢級（即以瀝青路面和水泥混凝土路面為主）和農(nóng)村公路通達(dá)級（即以砂石路面為主），這樣與交通部的建設(shè)目標(biāo)和政策相一致。路基的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)主要是路基的寬度問題；而路面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要是路面的類型和結(jié)構(gòu)問題，路面工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是：

農(nóng)村公路通暢級應(yīng)全部采取路面硬化，大力提倡采用水泥混凝土路面，在交通量大、重載車行駛較多的路段，宜采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。硬化寬度鄉(xiāng)道6米以上，村道不得少于3.5米，并在一定距離范圍內(nèi)設(shè)計錯車道。

農(nóng)村公路通達(dá)級則全部采用砂石路面，既以砂、石等為骨料，以土、水、灰為結(jié)合料，通過一定的配比鋪筑而成的路面的統(tǒng)稱，包括級配碎(礫)石路面、泥結(jié)碎(礫)石路面、水結(jié)碎石路面、填隙碎石路面及其他粒料路等。

橋涵、路線交叉及沿線設(shè)施的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：在滿足《農(nóng)村公路建設(shè)管理辦法》中建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的原則同時，盡可能地利用舊路的現(xiàn)有橋涵和設(shè)施進(jìn)行加固改造，滿足使用要求。

3、無砂石地區(qū)路面結(jié)構(gòu)組合的研究

路面結(jié)構(gòu)組合的基本原則是在滿足強度要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)層最小厚度的要求，且層間結(jié)合盡量緊密。我國在農(nóng)村公路建設(shè)中大部分路面基層都采用強度高、剛度大、穩(wěn)定性好的無機結(jié)合料穩(wěn)定類材料,其類型主要包括水泥穩(wěn)定粒料和石灰穩(wěn)定粒料。但我國的華北平原、淮海平原、松遼平原及其他一些省的部分地區(qū)，沒有砂石，粒料材料的價格是有砂石地區(qū)的3倍以上，對農(nóng)村公路建設(shè)影響非常大。那么，課題組就如何降低無砂石地區(qū)農(nóng)村公路的造價，加快農(nóng)村公路發(fā)展進(jìn)行了廣泛的調(diào)研和分析，一致認(rèn)為，采用土壤固化劑技術(shù)是減少砂石用量，選用經(jīng)濟(jì)型路面結(jié)構(gòu)，可以降低農(nóng)村公路造價最有效的途徑。然而，選用什么樣的土壤固化劑，課題組進(jìn)行了調(diào)研分析。

土壤固化劑是一種所謂的非標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定劑，主要用于解決缺乏砂石料地區(qū)的筑路材料問題，適宜用于農(nóng)村公路路面基層。土壤固化劑是在常溫下能夠直接膠結(jié)土體中土壤顆粒表面或能夠與黏土礦物反應(yīng)生成膠凝物質(zhì)的土壤硬化劑。從固化劑發(fā)展的過程以及固結(jié)機理來看,現(xiàn)有的固化劑大體可以分成四大類。（1）石灰水泥類固化劑；（2）礦渣硅酸鹽類固化劑；（3）高聚物類固化劑；（4）電離子溶液(ISS)類固化劑。 在固化劑的研究上,要綜合考慮諸多因素,包化效果、適用性、耐用性、施工方式、成本、環(huán)境程度等等,而且還要考慮建設(shè)施工本身的要上述四類固化劑各有優(yōu)缺點,有各自適用的特合。例如液體固化劑的施工比較方便,固化速較快,而且一般維護(hù)也比較方便,所以適合農(nóng)村公路,這些公路在承載上要求不高，液體固化劑的固化效果就能夠滿足要求。而像固體固化劑的粉煤灰、礦渣,利用它們加固土利于保護(hù)環(huán)境,廢物利用,成本很低廉,在鋼鐵廠和發(fā)電廠附件的農(nóng)村公路的建設(shè)中具有無可比擬的優(yōu)勢。吉林省交通科研所選用美國的RDS-8固化酶、EN-1固化劑，以及自主研發(fā)的ZL-1固化劑等三種固化劑穩(wěn)定土路面基層的應(yīng)用證明：固化劑穩(wěn)定土路面基層的應(yīng)用，解決了無砂石地區(qū)修路難的問題，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益是非常顯著的。

4、無砂石地區(qū)農(nóng)村公路路面結(jié)構(gòu)方案的比選

目前農(nóng)村公路建設(shè)處于大發(fā)展的重要時期，典型路面結(jié)構(gòu)的擬定應(yīng)遵循就地取材、節(jié)約工程造價，充分利用地方材料或非標(biāo)準(zhǔn)材料，避免或減少材料的外運。

對于通暢級農(nóng)村公路應(yīng)選用廣為使用的瀝青混合料路面和水泥混凝土路面，從建設(shè)、養(yǎng)護(hù)綜合考慮，在條件適合的情況下，優(yōu)先考慮水泥混凝土路面。無砂石地區(qū)推薦典型路面結(jié)構(gòu)為：瀝青路面類，3～5 c m瀝青混凝土面層＋30cm兩層石灰土基層或16～20cm土壤固化劑穩(wěn)定當(dāng)?shù)赝粱鶎樱凰嗷炷令悾?8～20cm水泥混凝土＋15～20cm石灰土基層或16～20cm土壤固化劑穩(wěn)定當(dāng)?shù)赝粱鶎印?/p>

對于通達(dá)級農(nóng)村公路，主要采用砂石路面。而對于無砂石的地區(qū)，可采用磚砌路面。磚砌路面是指在路基或基層上將磚側(cè)立鋪筑的路面，其路面厚度為磚的立體高度，適應(yīng)于中小客車、輕型貨車等輕軸載交通運輸車輛和農(nóng)用機械車輛。 也可在原土路的基礎(chǔ)上，進(jìn)行整平、找拱、壓實,然后在路基上直接鋪筑磚面。

課題組分別對海林市長汀的山區(qū)農(nóng)村公路、無砂石地區(qū)的大慶市的普通農(nóng)村公路和雙城市蘭陵的采用固化劑穩(wěn)定土的農(nóng)村公路進(jìn)行了調(diào)查分析，采用同條件中分析造價，即各種路面結(jié)構(gòu)的人工、料場、運距等均相同，包括面層和基層，按地方道路預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算，結(jié)果如下表1：

表1 造價比較與分析 每公里造價（萬元）

根據(jù)黑龍江省的地理地貌特征，牡丹江地區(qū)海拔高，屬于山區(qū)、采石場和建材多，運距短，建材價格較低，而大慶除了當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的瀝青價格相對較便宜外，其他所有建筑材料均從外部購入。因此，結(jié)合無砂石地區(qū)的建材分布特點，根據(jù)實際交通量、氣候條件、材料供應(yīng)情況綜合分析，選擇適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)特征的路面結(jié)構(gòu)極為重要。

5、結(jié)論

通過前面的論證，得出如下結(jié)論：

（1）農(nóng)村公路等級以路面結(jié)構(gòu)類型為主，確定為以水泥混凝土和瀝青路面為結(jié)構(gòu)類型的通暢級和以砂石路面類型為結(jié)構(gòu)類型的通達(dá)級農(nóng)村公路。

（2）針對無砂石地區(qū)的特點，從降低農(nóng)村公路造價出發(fā)，提出了無砂石地區(qū)農(nóng)村公路典型路面結(jié)構(gòu)類型：通暢級農(nóng)村公路：瀝青路面類，3～5cm瀝青混凝土面層＋3 0 cm兩層石灰土基層或16～20cm土壤固化劑穩(wěn)定當(dāng)?shù)赝粱鶎樱凰嗷炷令悾?8～20cm水泥混凝土＋15～20cm石灰土基層或16～20cm土壤固化劑穩(wěn)定當(dāng)?shù)赝粱鶎樱粚τ谕ㄟ_(dá)級農(nóng)村公路，主要采用砂石路面。而對于無砂石的地區(qū)，可采用磚砌路面。

[1]黃維蓉.交通部專家委員會.縣鄉(xiāng)公路水泥混凝土路面設(shè)計與施工[M].北京:人民交通出版社.2003

[2]陳偉,劉大超.固化劑穩(wěn)定土路面基層材料的性能與應(yīng)用研究[J].公路.2003,(7):56-59

[3]交通部公路科學(xué)研究所.低造價縣鄉(xiāng)道路修筑技術(shù)的研究[R].北京:交通部公路科學(xué)研究所.2003

[4]吉林省交通科學(xué)研究所.固化劑穩(wěn)定土路面基層應(yīng)用研究報告[R].2007

[5]杜雪峰.淺析磚砌路面施工工藝[J].山西建筑.2008

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.16.022

黑龍江省教育廳科研項目 編號 11541070

宋高嵩 1964年12月出生，男，工學(xué)碩士，教授，研究方向：道路工程，哈爾濱理工大學(xué)建筑工程學(xué)院；

殷立文 哈爾濱理工大學(xué)，副教授；

程有坤 哈爾濱理工大學(xué)，講師；

鄭朝陽 黑龍江工程學(xué)院，實驗師。