三級(jí)公路路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)及施工技術(shù)研究

摘要 隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷完善，三級(jí)公路作為城市與農(nóng)村之間的交通聯(lián)系，其建設(shè)日益受到重視。文章主要針對(duì)三級(jí)公路路面設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)及施工技術(shù)進(jìn)行分析，通過結(jié)合實(shí)際工程案例，研究施工工藝以及路面基層厚度對(duì)于三級(jí)公路整體性能的影響。研究結(jié)果表明：三級(jí)公路推薦的基層厚度應(yīng)大于25 cm，以確保三級(jí)公路路面整體的穩(wěn)定性和安全性，研究成果可為公路路面設(shè)計(jì)和施工提供參考，有助于提高我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)施工水平和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 三級(jí)公路；基層厚度；施工工藝；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

中圖分類號(hào) U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）23-0067-03

0 引言

公路交通作為最基礎(chǔ)和重要的交通方式之一，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鄉(xiāng)溝通的過程中扮演著重要角色。三級(jí)公路作為連接城市與鄉(xiāng)村、滿足農(nóng)村居民日常出行需求的重要組成部分[1]，其建設(shè)與完善對(duì)于促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善農(nóng)民生活條件具有重要意義。三級(jí)公路的路面設(shè)計(jì)及施工技術(shù)作為公路建設(shè)的核心內(nèi)容，直接關(guān)系到公路的使用壽命、安全性和舒適性。因此，深入研究三級(jí)公路路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)及施工技術(shù)，對(duì)于提高公路交通網(wǎng)絡(luò)的整體質(zhì)量，滿足人民群眾日益增長(zhǎng)的交通需求，具有重要的理論和實(shí)踐意義[2]。

1 三級(jí)公路路面設(shè)計(jì)原則及要點(diǎn)

1.1 三級(jí)公路作用及重要性

三級(jí)公路作為主要連接城市和村鎮(zhèn)之間以及農(nóng)村居住區(qū)的公路。相較于高等公路和一級(jí)、二級(jí)公路，三級(jí)公路在規(guī)模和功能上可能較為簡(jiǎn)單，但三級(jí)公路作為連接城市和農(nóng)村的橋梁，仍然是城鄉(xiāng)之間的交通基礎(chǔ)[3]。此外，得益于三級(jí)公路的交通作用，農(nóng)副產(chǎn)品可以更快速地運(yùn)送到城市銷售；農(nóng)村相關(guān)企業(yè)也可以更加便利地將產(chǎn)品運(yùn)送到市場(chǎng)，促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展。合理的三級(jí)公路網(wǎng)絡(luò)不僅可以縮短農(nóng)村居民到城市的距離，同時(shí)還有助于提升通勤的便利性和舒適度，改善農(nóng)村居民的生活品質(zhì)。

1.2 三級(jí)公路路面設(shè)計(jì)原則及要點(diǎn)

1.2.1 三級(jí)公路路面設(shè)計(jì)原則

三級(jí)公路路面設(shè)計(jì)的基本核心原則主要包括以下五個(gè)方面：安全性原則、耐久性原則、經(jīng)濟(jì)性原則、環(huán)保性原則以及適應(yīng)性原則。在安全性方面原則方面，需要確保道路在正常使用條件下具有足夠的承載力、穩(wěn)定性和長(zhǎng)期使用性，保障車輛和行人的安全。在耐久性原則方面，當(dāng)路面具備足夠的抗老化能力以及抗磨損能力等耐久性性能后，可以降低后續(xù)因養(yǎng)護(hù)和路面更新造成的成本損失。經(jīng)濟(jì)性原則是指在保持道路正常使用的情況下減少投資和運(yùn)行費(fèi)用，主要分為經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。環(huán)境保護(hù)原則通過優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和選擇環(huán)保材料來減少對(duì)環(huán)境的不利影響。適應(yīng)性原則選擇符合設(shè)計(jì)要求的特殊路面材料和結(jié)構(gòu)，以保證不同路段的特殊要求。

1.2.2 三級(jí)公路路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)

三級(jí)公路路面設(shè)計(jì)時(shí)須仔細(xì)結(jié)合道路的獨(dú)特用途、交通流量以及環(huán)境條件等因素進(jìn)行綜合考量。在選擇路面結(jié)構(gòu)時(shí)，除了在大型卡車頻繁通行的地區(qū)采用水泥混凝土路面外，三級(jí)公路路面通常采用瀝青混凝土路面，路面主要由墊層、基層和面層組成。面層是路面的最上面一層，為路面提供一個(gè)平整、堅(jiān)固和舒適的駕駛路面。三級(jí)公路路面厚度通常為5～10 cm，上基層和下基層共同構(gòu)成路面基層結(jié)構(gòu)，厚度約為40 cm，其主要用于分散荷載并傳遞至地基，提供平整的路面基礎(chǔ)，同時(shí)基層應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和平整度?；炷翂|層位于混凝土基礎(chǔ)與地基土之間，且厚度一般為10～20 cm，平衡路基與路面結(jié)構(gòu)之間的變形，減少應(yīng)力集中，增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性，具有較好的穩(wěn)定性、強(qiáng)度和良好的耐久性。

1.3 三級(jí)公路路面施工問題及解決措施

1.3.1 路面厚度不足

若路面厚度不足，將會(huì)影響路面的抗壓能力，降低道路的使用壽命以及安全性，增加了路面積水和車輛行駛時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。為了解決路面厚度不足的問題，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮路段的交通量、車輛類型、氣候條件等因素，以確定最佳的路面厚度，從而確保路面具備一定的抗壓能力和穩(wěn)定性。在施工前需要對(duì)路基進(jìn)行充分加固，提高路面的承載能力，通過加固路基，可以有效分散車輛荷載，減輕對(duì)路面的壓力，延長(zhǎng)路面的使用壽命。

1.3.2 施工工藝不規(guī)范

在三級(jí)公路路面施工過程中，施工工藝不規(guī)范會(huì)導(dǎo)致三級(jí)公路路面出現(xiàn)大量裂縫和坑洼。為了確保路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，施工人員的施工速度不能過快或過慢。施工速度過快會(huì)導(dǎo)致攤鋪和壓實(shí)不足，從而影響路面的密實(shí)度。反之，施工速度過慢則會(huì)導(dǎo)致冷卻過早和混合料變質(zhì)的情況，降低三級(jí)公路路面狀況。為了保證公路路面的使用壽命和功能性，施工人員還可以根據(jù)各種環(huán)境因素修改施工方法。例如，可以根據(jù)氣候條件修改基層的攤鋪厚度和混凝土配合比，還可以根據(jù)實(shí)際的情況改進(jìn)的壓實(shí)工藝[5]。

1.3.3 路面平整度不佳

在道路建設(shè)過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)路面平整度不佳的情況，不僅會(huì)對(duì)行車舒適性產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響，還可能導(dǎo)致交通事故，因此確保三級(jí)公路路面的平整度對(duì)于滿足道路設(shè)計(jì)和施工至關(guān)重要。路面平整度不佳可能存在多種原因，諸如施工工藝不規(guī)范以及材料不合格等問題，路面平整度不佳會(huì)對(duì)道路的整體質(zhì)量和使用壽命產(chǎn)生重大影響。為了解決路面平整度不佳的問題，施工前需要制訂詳細(xì)的施工計(jì)劃，對(duì)項(xiàng)目中的每個(gè)階段的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的布控，可以為后續(xù)整個(gè)施工階段提供強(qiáng)有力的保證。其次是施工結(jié)束后，要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量安全評(píng)估，確保公路路面整體平整度符合設(shè)計(jì)規(guī)范。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的任何缺陷，都應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)從而保障路面的平整性。

1.3.4 施工材料不合格

在三級(jí)公路的施工過程中，如果使用不合格的材料，將會(huì)對(duì)三級(jí)公路的整體質(zhì)量和性能造成嚴(yán)重影響，因此在整個(gè)施工過程中，必須嚴(yán)格檢查和控制材料質(zhì)量，確保其符合設(shè)計(jì)的要求及標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)材料品質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制，出現(xiàn)不合格材料時(shí)必須立即停止施工、及時(shí)更換。

2 工程案例

2.1 工程概況

該文以山西省太原市某三級(jí)公路為研究對(duì)象，項(xiàng)目起點(diǎn)為村里的村委會(huì)，終點(diǎn)為縣城周圍的一個(gè)集市，路線呈東西走向。主線全長(zhǎng)17.91 km，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度為50 km/h，道路采用單向雙車道設(shè)計(jì)，路基寬8.5 m，路面為瀝青混凝土路面。公路在選擇線路時(shí)盡量避開山區(qū)、深谷地等障礙物，盡量經(jīng)過平坦開闊的地形，以降低道路建設(shè)成本，減少對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響。如圖1所示給出了該三級(jí)公路結(jié)構(gòu)層次圖。

2.2 施工工藝

修建該三級(jí)公路主要涉及以下關(guān)鍵工序：施工前準(zhǔn)備、混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓和養(yǎng)護(hù)。為保證混凝土拌和物在拌和階段的均勻性，原材料的質(zhì)量控制和配合比設(shè)計(jì)至關(guān)重要。在整個(gè)攤鋪過程中需保持恒定的厚度和密度，使用特定的運(yùn)輸工具和方法。為了使基礎(chǔ)層達(dá)到所需的密實(shí)度和平整度，混合料在攤鋪后需要進(jìn)行碾壓，厚度不小于100 mm，分段鋪設(shè)，均勻攤鋪，避免顆粒分離，使用粒徑5～25 mm的細(xì)砂石填補(bǔ)空隙。灑水濕潤(rùn)后，小面積采用木夯或蛙式打夯機(jī)夯實(shí)不少于三遍，大面積采用壓路機(jī)碾壓，輪距搭接500 mm。

底基層和基層的壓實(shí)度和強(qiáng)度是保證路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標(biāo)。理論上基層的壓實(shí)度不應(yīng)小于97%，底基層的壓實(shí)度不應(yīng)小于95%。此外基層的7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于2.0 MPa，底基層的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于3.0 MPa。為了達(dá)到以上要求，需要選擇合理的壓實(shí)設(shè)備和工藝，并在施工過程中進(jìn)行密切監(jiān)控和檢測(cè)。同時(shí)，在基層施工過程中，需要特別注意上、下基層間的黏結(jié)，確保兩層之間有良好的黏結(jié)可以防止路面結(jié)構(gòu)的剝離和開裂，從而提高路面的整體穩(wěn)定性和耐久性。如圖2所示，給出了路基與路面結(jié)構(gòu)施工流程圖。

2.3 施工參數(shù)分析

合理的公路基層厚度對(duì)于路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性至關(guān)重要，基層厚度對(duì)三級(jí)公路路面的層底拉應(yīng)力及路表實(shí)際彎沉值存在顯著的影響。針對(duì)三級(jí)公路，需要確定合理的基層厚度，圖3、圖4分別給出了三級(jí)公路基層厚度對(duì)于層底拉應(yīng)力及路表實(shí)際彎沉值的影響。

從圖中可以觀察到，隨著基層厚度的增加，基層層底拉應(yīng)力和路表實(shí)測(cè)彎沉值呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)水泥穩(wěn)定碎石基層厚度為25 cm時(shí)，路面的層底拉應(yīng)力和路表實(shí)測(cè)彎沉值均能夠滿足相關(guān)規(guī)范要求。因此，結(jié)合該項(xiàng)目的實(shí)際施工參數(shù)分析，建議標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)公路路面底基層厚度應(yīng)大于25 cm。

3 結(jié)束語

文章通過設(shè)計(jì)原則及施工技術(shù)的對(duì)比分析，結(jié)合實(shí)際工程案例對(duì)三級(jí)公路的路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)及施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。主要得出以下結(jié)論：（1）三級(jí)公路在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)根據(jù)荷載情況及環(huán)境特征合理選用路面材料，并結(jié)合具體路段的交通流量、地質(zhì)條件和環(huán)境等因素進(jìn)行合理調(diào)整，最大限度地提升路面的性能和使用壽命；（2）對(duì)山西省太原市某縣三級(jí)公路設(shè)計(jì)要點(diǎn)及施工技術(shù)的分析表明，三級(jí)公路基層厚度應(yīng)大于25 cm，以確保路面的穩(wěn)定性和安全性。

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