浅议公路路面设计使用寿命

来源：职称驿站所属分类：交通运输论文
发布时间：2012-11-14浏览：32次

　　摘要：近年来，全国公路建设的力度不断加大，但许多道路普遍存在早期病害现象，降低了路面结构承载能力，缩短了其设计使用寿命。本文就当前路面设计、施工等存在的问题进行了探讨，并给出了延长公路路面使用寿命的方法，以指导公路工程的运营。

　　关键词：公路路面,设计使用寿命,延寿措施

　　0 前言

　　公路做为国民经济和社会发展重要基础设施，其地位不言而喻。近年来，全国公路建设的力度不断加大，截止2010年底，公路网总里程数达到了398.4万公里;另据测算到“十二五”末期，这一数字将变为450万公里。但就目前而言，国家公路的使用现状不甚理想，许多道路普遍存在早期病害现象，沥青混凝土路面出现车辙、网裂和松散等而水泥混凝土路面出现断板、断角和错台等，这些早期破坏降低了路面结构承载能力，严重影响使用的舒适性，而公路路面很快就进入维修期或直接报废，其实际使用寿命远小于其设计使用寿命，造成巨大的资源和能源浪费。由此，如何保证我国公路路面质量以延长其使用寿命是当前我们公路建设者面对的一个重要问题。

　　1 存在的问题

　　现实生活中，投入使用的公路路面很快就进入维修期甚至“短命”，影响人们出行，造成设计者、建设者、管理者、使用者之间相互指责埋怨甚至诉讼的案例并不鲜见。这就需要我们公路技术人员对公路路面损坏机理进行研究，找出其作用因素，以便采取针对性的解决办法，延长路面的使用寿命，增加其社会经济效益。

　　虽然导致公路路面使用寿命缩短的原因表现出多样性、复杂性及耦合性等特点，但就笔者看来，大多存在的问题可以归纳为以下几类：

　　(1)设计不完善。现有的路面设计理论主要是用来解决路面厚度和设计计算的问题，对结构组合和材料选择及组成等方面仅做了指导性的规定，没有更多的涉及具体细节的说明。这就造成了在公路工程实际中，见仁见智现象的出现。以路面强度为例，主要考虑的设计因素是路基强度，而路基强度是用路槽顶面土基回弹模量来度量的，工程中常见的错误设计是未根据路基填挖情况分段采用或分段错误或未考虑土基地质和填料的物理力学性质而盲目取用。某公路设计中将填方设计成同样的路面结构，取土基回弹模量为35MPa，路面设计容许弯沉值为0.44mm，但在施工中却发现土质挖方段路面强度严重不足，实测弯沉值为0.60~0.70mm，而石质填方段的弯沉值为0.20~0.30mm，个别路基甚至达不到0.10mm。通过调研发现，其主要原因就是取用的回弹量与实际值相差甚远，土质路槽的回弹量值还不足20MPa，而石质路基的回弹量却高于100MPa，最后不得不对原有设计进行修改，才满足了使用要求。其它设计不足造成道路路面易破坏的原因还包括交通量估算不准、无防排水设计或设计不合理等。

　　(2)施工管理不善。工程实践中，质量不达标不能通过验收、重复建设导致实际工程费用缩水等现象时有发生。究其原因，除了设计出现的问题外主要在于施工阶段缺乏对在建项目的有效管控。一方面，由于缺乏有效地统筹管理和实效的监督体系，从原料的采购、运输及使用，工程机械的使用，人员的安排等容易出现谎报、重复、闲置或冗余等额外的支出，造成极大地浪费，限制了预算应有的经济社会效益。另一方面，由于现场路基、基层及路面等施工质量控制不当，极易导致公路不能按期投入使用、返工或出现“豆腐渣”工程，影响公路的效能发挥，缩短其使用寿命。

　　(3)超载、超限问题。公路建设大发展的同时，超限超载运输却日益泛滥，特别是在高等级路面上，超重型、特重型车辆随处可见，超出极限荷载的行驶无疑将导致路面结构严重受损，使得路面开裂、拱起、甚至局部下陷，从而导致路面破坏，缩短公路的使用寿命。据四川交通部门数据显示，全省40万辆货运汽车90%以上存在超限超载，超载程度普遍在核载吨位的50%-200%，少数车辆超载甚至达300%以上，标记1 t--2 t的货车装载十几吨的现象比比皆是，这不仅给人民群众的生命财产安全带来了巨大的威胁，同时，对公路及桥梁的损害也相当严重，大大降低了公路桥梁的使用寿命[1]。针对超载的严峻形式，国家多部委联合开展了治超行动，并已经取得了显著的阶段性成果。但是要彻底杜绝超载，解决路面早期损坏的问题，还需要对超载和路面早期损坏有一个准确、系统和全面的认识。

　　(4) 维护方面的问题。公路养护与管理是公路建设的延续和发展，对公路使用功能的长期有效性，即公路的使用寿命，发挥起着重要的保障作用。但在公路具体实践中，重建轻养的现象十分严重，特别是经济欠发达地区，养护资金匮乏、专业人员不足，养护管理机制短期内难以实现。制定定期的巡检计划，能够尽早地掌握公路的运行状态，特别是路面的完整状况，以便按需及时地采取措施对存在的或潜在的病害进行处理，避免损坏的进一步扩展，改善公路的舒适性和延长其使用寿命。相反，如果不能及时地发现路面的损坏状况，则可能导致重大的交通事故，造成人员伤亡和财产损失。当前的公路养护管理中还存在有养护管理体制不顺、、养护运行机制落后、养路员工文化素质偏低、、养护机械设备陈旧(缺乏) [2]等问题亟待解决。

　　2 路面延寿措施

　　针对实际应用中公路工程存在的上述问题，需要从设计、施工、管理及养护等公路全寿命周期的各个环节加以改进或提高，才能解决目前公路使用寿命短的问题。虽然近年来，国外对长寿命路面进行了广泛研究，但造价颇高，而中国在这方面的研究尚处于起步阶段，还没有形成完整的设计理论[3]。作为路政人员，为延长路面的设计使用寿命，降低公路运行成本，我们可以采取以下措施：

　　(1)完善设计，适度地考虑路面投入使用后的客观实际问题，从技术上给予安全储备。首先设计阶段前期要做的做足可行性研究，有针对性地就延长路面使用寿命、增加的投资、产生的社会经济效益三者关系进行重点分析，得出一个相对优化的方案，就有可能在设计阶段提高设计标准，从而延长水泥混凝土寿命。同时，设计阶段还要特别考虑特大车辆荷载对路基路面所产生的影响，其换算关系并不是简单的倍数关系，而应该通过试验或参考国内外最新相关研究成果，最终确定合理的换算系数。此外，进行路面强度设计时，路基的分段要在深人勘察的基础上, 结合路线纵断、横断设计图表准确划分, 段落界限桩号精确到米, 路幅较宽时, 特别旧路拓宽工程, 横向也需划分，这样可以避免各别路段的路面结构与土基强度不符的现象, 防止局部路段的路面强度不足或超强情况的发生。国外的研究表明，合理设计的内部排水系统可以使水泥砼路面的使用寿命提高50%左右[4]。

　　(2)完善施工管理，加大建设市场的治理力度，确保设计路面的性价比。首先要建立以工程监理为核心的质量管理体系，施行政府监督，施工(单位)监理和企业自检，要在建立公路监理制度上，逐步建立起三个层次的管理体制，又要理顺“三者”的关系。同时，还要建立以工程监理为核心的监理、检验和质管组织 [5]。而施工质量是由原材料的选择、级配及组成、试验检测水平、施工工序控制、工艺水平、设备与技术水平及施工环境等方面几个方面共同决定的，必须加大对各施工环节的监控力度，做到出入备案，达到有源可溯。以原材料的管理为例，原材料施工前必须送有关材料试样到有检测资质的单位进行检测和做配合比试验，满足设计要求方可进行施工，并备案[6]。

　　(3)协调各方面利益，加大从根本上对超限、超载的治理的力度，使路面在设计允许的工况下发挥其设计功能。超速超限问题由来已久，其涉及范围广泛，要想成功、有效地加以解决，必须深化对超载的准确认识，重新厘定关于超载的定义并建立长效的综合机制。此外，还需政府加大宏观调控、对运输市场进行规范、从源头治理加强车辆的生产及改装管理，鼓励多轴多轮胎大型货车的使用、等。总之，治理超载超限运输是一项长期、艰苦和复杂的工作，只有多种措施并举，综合治理，才能保障公路完好、畅通，延长其使用寿命。

　　(4)合理地对路面进行维护保养，使其达到设计使用要求的情况下而寿终正寝。首先要转变思想，做到建养并重，在公路项目的规划之初就将后续的维护保养包含在内。而在制定具体公路路面的巡检养护方案时，必须结合公路使用情况和可用资金、设备与人力资源等的实际情况，实行集中养护与分散养护、正常养护与季节性养护、专业养护与群众养护相结合的办法，延长公路路面的设计使用寿命，实现我国公路的可持续发展。

　　3 结论

　　公路路面的设计使用寿命是一项复杂的系统工程, 要从设计部门、管理部门、施工部门到养护部门,按照行业规范标准,严格履行各自职能，层层重视、层层控制、层层落实。同时，也要从材料选择、结构设计、施工组织、质量控制等各个环节严格把关, 从总体上提高路面质量。此外，还需要对加深对路面损坏机理的认识，做到有的放矢。最终才能延长公路路面的设计使用寿命，降低公路运行成本，使其更好地服务于社会生活和经济的发展。

　　参考文献

　　[1] 简斌,孙凯. 四川地区公路超载状况调查与对策分析,山西建筑, 2008, 34(11): 269~270.

　　[2] 蔺明. 如何延长公路的使用寿命. 中国房地产业, 2011, (3): 439~439.

　　[3] 王选仓, 侯荣国. 长寿命路面结构设计. 交通运输学报, 2007, 7(6): 46~49.

　　[4] 傅智, 李红. 黑与白. 中国公路, 2005, (7):66~69.

　　[5] 王延召, 王延玲. 公路项目施工质量管理探讨. 科技致富向导, 2011, (33): 408~409.

　　[6] 朱昌海, 姜福样. 关于延长重交通沥青路面使用寿命的技术探讨. 中国新技术产品, 2009, (5): 47~47.

《浅议公路路面设计使用寿命》

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