以交通量為基礎(chǔ)的公路路面設(shè)計(jì)方案及其技術(shù)探討

瞿翔

摘 要：文章從公路交通量的預(yù)測方法分析入手，提出以交通量為基礎(chǔ)的路面設(shè)計(jì)方案，依托工程實(shí)例，論述了路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)，期望本文能夠?qū)仿访嬖O(shè)計(jì)水平的提升有所幫助。

關(guān)鍵詞：交通量;公路;路面設(shè)計(jì)

在各類交通基礎(chǔ)設(shè)施中，公路的重要性不言而喻。在公路路面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將路段的交通量作為首要考慮因素，依據(jù)交通量預(yù)測結(jié)果，結(jié)合實(shí)際情況，對路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在延長公路使用壽命的基礎(chǔ)上，確保行車舒適性和安全性，減少并避免交通事故的發(fā)生。

1 公路交通量的預(yù)測方法

在基于交通量的路面設(shè)計(jì)中，需要以公路交通量的預(yù)測結(jié)果，作為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的選擇依據(jù)。公路交通量的預(yù)測方法較多，其中階段法的預(yù)測準(zhǔn)確性較高，主要包括以下幾個(gè)階段：交通發(fā)生預(yù)測、交通量分布預(yù)測以及交通量分配預(yù)測。

1.1 交通發(fā)生預(yù)測

公路交通發(fā)生情況進(jìn)行預(yù)測中，可以借助回歸方程，并采用適宜的彈性系數(shù)，對客、貨運(yùn)的未來交通量增長率進(jìn)行確定，按照下式對區(qū)域集中交通量進(jìn)行計(jì)算：

上式當(dāng)中表示j區(qū)域內(nèi)的交通量情況;表示j區(qū)域內(nèi)的交通量增長率;表示j區(qū)域基準(zhǔn)年的集中交通量。

1.2 交通分布預(yù)測

交通分布情況進(jìn)行預(yù)測時(shí)，可以采用弗雷特法，通過該方法能夠準(zhǔn)確預(yù)測出交通分布的客、貨流量。實(shí)際預(yù)測中，可通過以下公式對客貨流進(jìn)行計(jì)算：

上式當(dāng)中，表示某個(gè)交通區(qū)域i到另一個(gè)交通區(qū)域j的客貨運(yùn)交通出行量（OD）。

1.3 交通量分配

交通量分配預(yù)測時(shí)，可以采用容量限制法，具體的分配預(yù)測過程如下：以未來的OD作為主要依據(jù)，對交通量分配比例進(jìn)行確定，據(jù)此確定出OD對客貨流的影響，借助車速流量模型，找到最短的客貨流運(yùn)輸路徑，最終輸出分配結(jié)果，該結(jié)果便是公路交通量的分配預(yù)測情況。按照預(yù)測出來的交通量分配結(jié)果，可以選擇與之相匹配的路面上設(shè)計(jì)方案。

2 以交通量為基礎(chǔ)的路面設(shè)計(jì)方案

2.1 路面設(shè)計(jì)思路

在以交通量為基礎(chǔ)的公路路面設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)將公路的主線、匝道、連接線等主體結(jié)構(gòu)的預(yù)設(shè)作為綜合考慮的因素，并將路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)，在合理確定路面使用壽命的前提下，依據(jù)交通量的預(yù)測結(jié)果，對路面材料進(jìn)行選擇。結(jié)合公路項(xiàng)目所在區(qū)域的實(shí)際狀況，依托相關(guān)的指標(biāo)和調(diào)查資料，掌握具體的路面結(jié)構(gòu)方案，根據(jù)控制形式，對路面設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面系統(tǒng)地分析，選取出性能最優(yōu)、使用年限最長、運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用最低的路面結(jié)構(gòu)。

2.2 吸收層的選取

在綜合考慮公路項(xiàng)目區(qū)域情況的前提下，并以交通量預(yù)測結(jié)果作為依據(jù)，擬采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。對路面進(jìn)行預(yù)設(shè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)了解相關(guān)的注意事項(xiàng)，防止各種病害問題的發(fā)生。除了對路面結(jié)構(gòu)層的具體類型加以掌握之外，還應(yīng)對可能產(chǎn)生的損壞情況進(jìn)行明確，并通過性能分析，對吸收層進(jìn)行合理選擇。經(jīng)過實(shí)踐表明，一般選用橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，它的特點(diǎn)體現(xiàn)在如下方面：能夠抗反射裂縫、抗水損壞，橡膠瀝青本身的粘性較強(qiáng)，可以更加牢固地吸附在水穩(wěn)基層之上。

2.3 方案選擇依據(jù)

以交通量為基礎(chǔ)的路面設(shè)計(jì)方案選擇，需要考慮的因素相對較多，公路工程項(xiàng)目所在地的氣候條件是必須予以考慮的重要因素，這是因?yàn)楫?dāng)?shù)氐臏夭钸^大，會對路面結(jié)構(gòu)層的使用造成不利影響，所以在選擇設(shè)計(jì)方案時(shí)，要結(jié)合氣候條件，并全面分析路面結(jié)構(gòu)層的性能，依據(jù)性能指標(biāo)，增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)的環(huán)境適應(yīng)性，從而最大限度延長其使用壽命。

3 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

為便于研究，以某公路工程項(xiàng)目實(shí)例為依托，對路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。該公路項(xiàng)目所在區(qū)域的地形較為平坦，起伏變化小，路線起止點(diǎn)附近均有農(nóng)田、民房，途徑區(qū)域兩側(cè)以草場為主，工程地質(zhì)條件良好。根據(jù)各種車型的出行占比，依托上文中的方法，對交通量進(jìn)行預(yù)測，結(jié)果為逐年連續(xù)增長的態(tài)勢，即2025年交通量將會達(dá)到16 193，2030年達(dá)到21 046，2034年達(dá)到24 496。

3.1 公路主線的路面結(jié)構(gòu)

按照交通量預(yù)測結(jié)果，通過相關(guān)的公式，可計(jì)算出公路主線累計(jì)當(dāng)量的軸次，根據(jù)該軸次，并結(jié)合路基的回彈模量，可對路面結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行確定，從下到上分別為：厚度21 cm的坦然砂礫底基層、級配5%厚度32 cm的水穩(wěn)砂礫基層、厚度6.0 cm的中粒式瀝青砼下面層、厚度為4.0 cm的細(xì)粒式橡膠瀝青砼上面層。之所以選擇該路面結(jié)構(gòu)體系，是因?yàn)樗脑靸r(jià)相對低，SBR改性瀝青具有良好的低溫穩(wěn)定性，可以使路面裂縫的產(chǎn)生幾率大幅度降低。不僅如此，水穩(wěn)基層、砂礫底基層的剛性和強(qiáng)度比較高，能夠延長公路的使用年限。在本工程中，路線終點(diǎn)平面交叉位置處的路面加寬部分與主線采用相同的結(jié)構(gòu)層，由此能夠給施工提供便利，有助于確保路面結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。

3.2 互通立交的路面結(jié)構(gòu)

公路工程中互通立交是不可或缺的重要組成部分之一，其路面結(jié)構(gòu)是否合理，與立交的使用壽命、行車安全性和舒適性密切相關(guān)。為此，必須對互通立交路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)予以重視。本項(xiàng)目中，依據(jù)交通量預(yù)測結(jié)果，確定出立交匝道累計(jì)當(dāng)量軸次，經(jīng)過研究后，決定選用與主線相同的路面結(jié)構(gòu)層。依據(jù)現(xiàn)行JTG F40-2017《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，結(jié)合工程路基土體的類型，對路基的回彈模量進(jìn)行確定，即60 MPa。據(jù)此對立交路面結(jié)構(gòu)層中各層的材料設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行合理取值，其中厚度為4.0 cm的細(xì)粒式橡膠瀝青砼20℃時(shí)的抗壓模量為1 400 MPa，15℃時(shí)劈裂強(qiáng)度為1.4 MPa;中粒式瀝青砼20℃時(shí)的抗壓模量和15℃的劈裂強(qiáng)度分別為1 200 MPa和1.0 MPa;水穩(wěn)基層20℃時(shí)的抗壓模量和15℃的劈裂強(qiáng)度分別為1 300 MPa和0.5 MPa。

3.3 瀝青砼面層

本工程的路面面層采用橡膠瀝青混合料，其中瀝青的型號為A-90，要確保其各項(xiàng)性能指標(biāo)與規(guī)范要求相符。在橡膠瀝青生產(chǎn)過程中，應(yīng)當(dāng)對加工溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，如果橡膠粉的摻入量較大時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)提升加工溫度，但要控制在210℃以內(nèi)，不得超出。生產(chǎn)前，應(yīng)當(dāng)對配比進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，對橡膠粉的摻量、外加劑的用量進(jìn)行確定。加工橡膠瀝青時(shí)使用的計(jì)量裝置均進(jìn)行標(biāo)注，確認(rèn)合格后，方可使用，以免對橡膠瀝青的質(zhì)量造成影響。其中固定式的加工設(shè)備，可以按照計(jì)量有效期進(jìn)行標(biāo)注，而移動式的加工設(shè)備，則應(yīng)在工程項(xiàng)目正式開工前進(jìn)行標(biāo)注。需要進(jìn)行標(biāo)注的計(jì)量裝置有稱重設(shè)備、流量計(jì)、溫度傳感器以及攪拌器等。經(jīng)過加工的橡膠瀝青的性能指標(biāo)應(yīng)當(dāng)與現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求相符，這是保證路面質(zhì)量的重要前提。

4 結(jié)論

綜上所述，公路路面設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作，由于影響因素較多，從而增大了設(shè)計(jì)難度。為確保設(shè)計(jì)出來的路面結(jié)構(gòu)能夠滿足公路運(yùn)營需要，應(yīng)當(dāng)以交通量預(yù)測結(jié)果作為主要依據(jù)，在充分考慮工程實(shí)際情況，對路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行合理選擇，在延長公路使用壽命的基礎(chǔ)上，保證行車安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]金鶴林.淺析公路瀝青路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（14）：60.

[2]諸葛祥督.交通量調(diào)查數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用[J].企業(yè)改革與管理，2016（14）：212.

[3]李周沛，梁靚.公路路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].黑龍江交通科技，2019（12）：265.