農村公路大中修養護設計研究

劉寶偉

（濰坊昌通工程設計有限公司，山東 濰坊 261072）

0 引言

截至2021年，我國農村公路的總里程達438.2 萬公里，占公路總里程的84.3%，農村公路占比如此之高，其在公路網中的支撐作用顯而易見。隨著農村公路路網日趨完善，目前，大多農村公路改造項目由前期的規劃建設轉型到“預防為主、防治結合”的日常大中修養護階段，以此提高公路路基路面的整體狀況，延長其使用壽命。公路建設項目的資金來源以政府財政投資為主?，F階段，項目建設資金短缺或不到位，財政投入不足問題較為嚴重，是制約農村公路建設的主要因素。因此，在勘察設計階段選用科學、合理的大中修改造設計方案尤為重要。結合山東某地沂膠路大中修養護設計案例，對養護設計過程中的調查、評價、病害分析和養護對策進行分析。

1 工程概況

沂膠路地處魯東平原區，為二級公路，設計速度60km/h，路面寬16m，土路肩寬1m，路基寬18m，路線由北向南延伸，全長3.414km。該公路修建于2001年，為瀝青混凝土路面，路面結構層為2×15cm 石灰土+15cm 水泥穩定碎石+5cmAC-13 細粒式瀝青混凝土，公路兩側警告標志、禁令標志、指路標志、線形誘導標志等安全設施基本齊全。設計院采取人工現場觀察、測量等方式對該公路進行路面調查，發現該段道路交通量大，且因超期服役，路面破壞較嚴重，全線有大面積的龜裂病害，以中度龜裂居多，同時存在少量的小面積松散、擁包、泛油、車轍、路面污染等其他病害。路面服務水平大大降低，影響車輛正常通行，行車舒適性、安全性降低，不能滿足日益增長的交通需求，降低了公路的運輸效能，一定程度上制約了當地的經濟發展，亟須對該段道路進行維修改造。路面病害情況見圖1。

圖1 路面病害情況

該項目中，泊村道路兩側、東牟西村道路右側現有排水管道，但排水管道年久失修，淤堵損壞情況嚴重，排水狀況較差；東牟西村道路左側、前疃村道路右側無排水設施，存在積水現象；其余路段道路兩側現有梯形土邊溝，路面雨水通過泄水槽排至道路邊溝內，現有泄水槽布置間距較大且損壞情況嚴重，排水狀況不良。

2 調查與評價過程

該項目總體設計主要考慮以下兩個原則。第一，盡量利用原路面結構層，降低工程建設規模，節約投資，降低造價。第二，銑刨材料充分再利用，保護環境，降低污染。在設計過程中，以《公路瀝青路面養護設計規范》（JTG 5421—2018）為指導，設計人員對該段公路進行了交通量調查、鉆孔取芯、路面技術狀況評定、挖探、彎沉檢測等一系列調查研究。

2.1 交通量調查

該項目勘察設計初期，設計人員在現場設置了兩處交通量觀測點，分別位于上泊村村南（K0+350）和前疃橋（K3+200）。采用4 小時交通量觀測方式，觀測時段為8:00～12:00，整理觀測數據得出：9:00～10:00為高峰小時，折算交通量為759 輛/小時，高峰小時交通量如表1所示。

表1 高峰小時交通量觀測結果（輛/小時）

根據我國公路部門近年來對各交通量觀測站的初步統計，得出：高峰小時的流量比約為9%～10%，結合項目所在地區的交通狀況，折算得出，現階段年平均日交通量為8349 輛/日，如表2所示。

表2 年平均日交通量（輛/日）

結合項目所在地區經濟發展情況與交通運輸相關數據，采用彈性系數法進行交通量預測。一般情況下，公路的遠景交通量由趨勢交通量、誘增交通量和轉移交通量三部分組成，由于其他運輸方式對該項目交通量的影響非常小，故不考慮轉移交通量，則該項目遠景交通量包括趨勢交通量及誘增交通量兩部分。根據《公路瀝青路面養護設計規范》（JTG 5421—2018）表3.3.2 條規定，“二級公路瀝青路面結構性修復設計年限為8～12年”，該項目為二級公路，設計交通量預測年限取10年。該項目計劃通車年為2022年，則設計交通量預測末年為2031年，年均增長率為3.56%，各特征年交通量及預測末年車型比例見表3、表4。

表3 各特征年交通量預測結果（pcu/d）

表4 交通量預測末年車型比例（絕對數）（%）

2.2 路面取芯調查

對沂膠路路面病害進行鉆孔取芯檢測，共8 處，鉆頭長度40cm，取芯樣長度4～17cm，從取芯結果看，路面病害有以下特點：中度龜裂處面層破碎，基層較完整；重度龜裂處面層、基層取芯多為破碎、不成型。瀝青面層早期老化、本身路面強度狀況和行車荷載重復作用是形成塊狀裂縫、龜裂的主要原因。取芯情況見圖2。

圖2 取芯情況

2.3 路況評定結果

結合現場調查資料、該路段的瀝青混凝土路面狀況，依據《公路技術狀況評定標準》（JTG 5210—2018），通過綜合計算，將路面損壞狀況指數PCI 評定為差，根據《公路瀝青路面養護設計規范》（JTG 5421—2018）規定，應采取修復養護措施。路面破損狀況評定情況見表5。

表5 路面破損狀況評定一覽表

2.4 挖探情況

通過探坑調查，原路龜裂病害處水泥穩定碎石有少量裂縫，石灰土無明顯裂縫，結合開挖過程來看，原路水泥穩定碎石及石灰土強度較高。現場挖探情況見圖3。

圖3 探坑照片

2.5 路面彎沉檢測

委托專業試驗室對該項目路段進行彎沉檢測，經檢測及計算，得出路面結構強度指數PSSI 值，具體情況見表6。

表6 路面彎沉檢測值情況

3 修復養護對策

通過一系列基礎數據調查、路面技術狀況數據調查、路面技術狀況評價，確定該項目的修復養護對策為：該段道路路面發生較大面積損壞，整體結構強度不足，需對該段道路進行結構性修復。

3.1 路線設計方案

考慮到要減少棄方、降低工程建設規模及節省投資，可適當抬高非穿村路段K0+000～K1+250 段設計高程，路線設計與路基路面設計相配合，建成后路面擬抬高0.23m。其余路段為穿村路段，因受限于兩側房屋，確定縱斷面設計維持原路面高程。

3.2 路基路面設計方案

對路面高程需順接段K0+000～K0+050 和K1+100～K3+414 穿村路段，挖除原路面結構5cm 瀝青+15cm 水泥穩定碎石+2×15cm 石灰土，并超挖16cm 素土后，路基采用20cm8%石灰土原槽拌和壓實進行補強處理，壓實度≥95%。然后，新做路面結構形式為：4cmAC-13 細粒式SBS 改性瀝青混凝土+6cmAC-20中粒式SBS 改性瀝青混凝土+2×18cm 水泥穩定碎石+20cm12%石灰土。

對K0+050～K1+100 非穿村路段，銑刨原路5cm瀝青層后，對基層進行挖補處理。因瀝青面層已被銑刨，故中度龜裂、輕度龜裂等病害不進行處理，僅對重度龜裂處基層進行挖補處理。處治方案為：銑刨原路15cm 水泥穩定碎石基層后，采用15cm 水泥穩定碎石填補壓實，壓實度≥95%，然后加鋪18cm 水泥穩定碎石+6cmAC-20 中粒式SBS 改性瀝青混凝土+4cmAC-13 細粒式SBS 改性瀝青混凝土，養護后新建路面高程比原路面約抬高0.23m。

3.3 排水設計方案

對該項目途經的上泊村段、東牟西村段、前疃村段增設排水管道，選擇DN600、DN800、DN1000 管徑的排水管道。在路側無邊溝路段開挖土邊溝，其余路段利用原有公路兩側土邊溝，土邊溝路段設置現澆混凝土泄水槽，集中排出路面積水。

3.4 路線交叉工程設計方案

對起終點道路做路面搭接設計，路面結構及路基處理與主路相同。

對鄉村道路及門口做順接處理。因非穿村路段路面高程抬高0.23m，故：第一，原瀝青路面銑刨舊面層后加鋪18cm 水泥穩定碎石+ 透層+ 下封層+4cmAC-13 瀝青面層，順接長度15m；第二，原水泥混凝土路面村道及水泥門口鑿毛處理后，采用C30 混凝土順接，順接長度10m；第三，其他土路采用主路銑刨料順接，順接長度10m。

3.5 交通安全設施設計方案

因項目定位為養護工程，路側警告標志、禁令標志、指路標志、線形誘導標志等安全設施較為齊全，標志面板下緣距路面凈空5.5m，非穿村路段設計高程比原路面約抬高0.23m，其余路段維持原路面高程，現有標志凈空滿足二級公路5m 凈空標準，對于標志基礎在路基處理范圍內的部分，重做標志基礎，剩余原有標志繼續使用即可。對新建路面施劃路面標線，標線主要包括對向車行道分界線、車行道邊緣線、停車讓行線、減速標線等。

該項目路段的公路等級為二級，路側凈區范圍內邊溝或池塘常水位深度≥1.5m，事故嚴重程度為中，依據規范，設置A 級波形護欄，上游為外展地錨式端頭，下游為外展圓頭式端頭。

4 結語

綜上所述，在農村公路大中修養護設計工作中，應當結合路面技術狀況數據和相關的專項調查數據，分析路面病害的形成原因，結合項目自身情況，從技術與造價經濟性等角度，合理制定修復養護對策。同時，合理、充分利用原路面結構，條件允許時，可考慮對廢舊材料循環利用，注重環境保護，并積極探索養護新技術、新工藝、新材料。