巫溪县农村公路水泥混凝土路面结构研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷第７期　２　０　０　８年３月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣｒＵＲＩ　ＶｏＩ＿３４　Ｎｏ．７　Ｍａｒ．２００８　・２７９・　文章编号：１００９—６８２５｛２００８）０７—０２７９—０２　巫溪县农村公路水泥混凝土路面结构研究　段炳俊摘杨锡武　要：在对巫溪地区农村公路路基、路面结构和病害现状进行大量调查的基础上，提出了巫溪地区农村公路的分级，制　定了各等级农村公路水泥混凝土路面典型结构，供巫溪地区农村公路路面设计应用，对类似山区农村公路路面设计也具　有一定参考应用价值。　关键词：农村公路，混凝土路面，结构设计　中图分类号：Ｕ４１６．２　文献标识码：Ａ　巫溪县地处三峡库区腹地，位于重庆、湖北、陕西三省市交界　路段对安全要求较高，且有一定的资金来源，因此，一般都铺有水　但由于轴载较大，超载严重，路面破损严重，路况也很差。　处。由于特殊的自然地理环境条件，巫溪境内有丰富的旅游资源　泥路面，和矿产资源，境内拥有包括大宁河、宁厂古镇、荆竹坝悬棺群、红　５）从病害调查结果可知，由于多数的农村公路路基宽度窄，　路面强度低，抗磨耗和抗水能力　池坝森林草场、冰雪天象、巫巴文化等丰富的自然和人文景观资　路面都是泥结碎石或片石路面，其路面病害主要是在车辆反复作　源；拥有丰富的水能资源，共发现矿产１８种、１０４处，探明储量的　差，同时缺乏正常的养护，因此，８种，开发利用的３２处；生物资源优势明显，中药材量大质优，农　用下产生的严重车辙、坑槽和沉降。对于铺有路面的水泥路，主　　副特产品丰富多样。然而，由于自然环境条件的限制，巫溪地区　要病害是由重车超载和其他路基排水不良引起的断板破坏。仍属于重庆的欠发达地区，人民生活相对贫穷落后。产生这种落　１．１农村公路路基强度调查　后的原因除自然环境条件外，农村的交通基础设施太差也是导致　由于该地区长期受车辆碾压作用，无论是泥结碎石还是片石　农村经济落后的重要原因，落后的交通条件成为了该县农村经济　路面，其旧路面强度高，稳定性好，回弹弯沉较小，路基回弹模量　发展的“瓶颈”，使得该县丰富的农产品资源、旅游资源和矿产优　比较大。除局部湿软坑凼需要换填处治外，均可在旧路面上直接　势得不到发挥，严重制约了巫溪的经济发展。　加铺路面结构。　为解决农村的交通问题，党的十六大提出的建设全民奔小康　１．２路面材料调查　和建设社会主义新农村的目标，国家将投入巨资修建和改造农村　巫溪境内砂砾、石料丰富，水泥来源简便，有火电厂排放的粉　公路。巫溪县交通局与重庆交通大学合作，拟开展对巫溪地区农　煤灰废渣，从现场取回的砂砾和粉煤灰的测试结果表明其技术性　村公路路基、土壤地质条件、路面、交通条件和路面材料来源、施　能基本能达到路面技术规范的基层材料要求，因此，路面基层材　工技术条件等的调查研究。在此基础上，通过理论分析计算，制　料可以采用水泥稳定碎石（砂砾）、水泥（石灰）粉煤灰稳定碎石　定一套适合巫溪农村公路交通条件、路基土壤地质条件和路面材　（砂砾），采用级配碎石、天然砂砾或片石作垫层。　料来源的农村公路路面结构，供巫溪农村公路路面设计和施工质　２巫溪县农村公路水泥混凝土路面典型结构设计参数　量控制应用，使巫溪农村公路路面设计规范化、路面结构安全可　与设计方法　靠、经济合理，保证巫溪县农村公路建设质量，提高巫溪县农村公　２．１巫溪农村公路的分级　路建设管理水平。研究成果不但适用于巫溪农村公路路面建设，　此次研究把巫溪农村公路划分为以下四级：　对类似山区农村公路路面也有一定的参考价值。　１）村一村道；２）乡一村道；３）乡一乡道；４）与国省道相连的县一　１　巫溪县农村公路路基、路面现状调查　现场调查表明：　乡道。　其中，村一村道，乡一村道及部分乡一乡道由于经济滞后，交　省道连接的县一乡道、乡一乡道　１）巫溪地区山大河谷多，平坝少，人口居住分散，乡一乡、村一　通量很小，交通等级较轻。与国、村之间距离较远，农村公路线形主要有越岭线和沿溪（河）线两　及部分与煤矿或水电站相连的乡一乡道，交通量较大，交通等级　种，线形等级低，有的根本就没有等级，随弯就弯顺地形修筑。　种（少量过平坝水田地段有全填方路基），路基宽度普遍较窄，多　数宽度不大于４．５　ｍ。　属于中等或重型交通。　２）路基主要有沿河线和越岭线的半填半挖形式和全挖方两　２．２设计依据　虽然农村公路等级低，交通量小且不同道路的交通量差别很　大，但其行车对路面的作用与其他等级路具有同样的规律，因此，　３）农村公路路面绝大多数为片石路面或泥结碎石路面，有的　此次巫溪地区农村公路路面典型结构采用现行ＪＴＪ　Ｄ４０—２００２公　就是在原路基上简单铺一层碎石作路面，有的就用挖方路基作路　路水泥混凝土路面设计规范作为主要设计依据。根据现行水泥　面，因此，行车安全性较差，更谈不上舒适，这些农村公路仅仅提　混凝土路面结构设计规范和农村公路交通量的特点与农村公路　供了一条简单的出行通道。　的施工技术水平，农村公路水泥混凝土路面的设计安全等级及相　４）农村公路的交通组成主要是小型载货卡车、摩托车、微型　应的设计基准期、目标可靠度指标和目标可靠度如表１所示。　面包车等供村民出行、简单运输的车辆和少量的东风卡车；在有　根据农村公路的特点，确定结构性能和结构尺寸参数的变异　煤矿或电站的乡村，其道路交通则以运煤的重型卡车为主，这些　水平为高，主要设计参数的变异系数变化范围如表２所示。　收稿日期：２００７—１０—１７　作者简介：段炳俊（１９７５　），男，重庆交通大学硕士研究生，工程师，巫溪县交通局，重庆。　４０５８００　杨锡武（１９６３一），男，教授，重庆交通大学，重庆４０００００　维普资讯 http://www.cqvip.com

．２８０．　爹　誊霉；背　表１农村公路可靠度设计标准　山　西建筑　根据水泥混凝土路面设计理论和方法，混凝土路面基层、垫　层材料除了要求达到一定的抗压回弹模量外，路面板下基层顶面　强度（基层顶面当量回弹模量）还必须达到一定的要求，不同交通　表２农村公路设计参数的变异系数　变化范围　变异水平等级　高　等级条件下的农村公路混凝土路面基层顶面当量回弹模量　要　求如表６所示。　表６各交通等级的基层顶面当量回弹模量Ｅ要求　水泥混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量　基层顶面当量回弹模量　水泥混凝土面层厚度　０．１５≤　≤０．２０　０．３５≤　≤０．５５　０．０６≤　≤０．０８　［———　ｌ　———］—　■一＿厂—藕　Ｔ—　Ｉ　１２０　Ｉ　８ｏ　ｌ　６０　ｌ　当量回弹模量Ｅ　／ＭＰａ　２．３设计交通参数　２．６水泥混凝土板设计参数　根据巫溪地区经济和交通发展的特点以及现场调查交通量　水泥混凝土路面板的设计指标是混凝土的弯拉强度。根据　数据有限的实际情况，考虑到巫溪县地理环境自然条件、经济发　农村公路交通量差别较大的特点，水泥混凝土板的设计弯拉强度　展，目前的交通状况，村镇分布及现有不同等级过境公路情况等　取４．０　Ｍ　ａ～５．０　。　因素，该典型结构设计确定的巫溪各等级农村公路混凝土路面的　２．７混凝土板厚设计理论与方法　交通量和交通等级如表３所示，其中标准轴载为ＢＺＺｄ００。　表３农村公路水泥混凝土路面交通等级划分　根据现行水泥混凝土路面设计规范，水泥混凝土路面结构设　计以混凝土面层板在荷载破裂应力和温度疲劳应力共同作用下　产生疲劳断裂作为水泥混凝土路面设计的极限状态。以行车荷　载反复作用在板内所产生的荷载疲劳应力和温度梯度反复作用　产生的温度疲劳应力之和不大于混凝土的弯拉强度，作为确定混　凝土面层板厚度的设计标准。用此设计理论和方法进行混凝土　路面典型结构设计。　　ｆ交通等级　熏　ｆ　中等　Ｉ　轻　ｌ设计车道标准轴载累计作用次数Ｎｅ／ｌＯ４次　１００￣１７０『３～１０ｏ　ｌ＜３　　ｌ标准轴载日作用次数／次・ｄ一１　１７０－－３００　ｌ　５～１７０　ｌ＜５　２．４路基强度设计参数　根据巫溪县农村公路的弯沉调查、路基水温状况、路基土质　条件调查测试结果，同时满足路面强度的基本要求，确定巫溪县　农村公路典型结构设计的土基强度设计参数及其强度等级划分　３结语　１）重庆巫溪的农村公路是较为典型的山区农村公路的路面　如表４所示。　表４巫溪地区农村公路路基强度等级划分　强度　等级　ｓ１　路基回弹模量　路基千　Ｅｏ／ＭＰａ　湿类型　２５～３０　说明　现状，其农村公路的特点是交通量分布很不均匀，总体上是交通　量小，轴载轻，以小型卡车和客车为主；路面等级低，多为泥结碎　石路面或片石路面；路面缺乏养护，排水设施不完善或由于缺乏　养护而失效，从而影响路基路面的稳定，使局部路面积水或产生　坑凼，影响行车的安全和舒适。　填筑高度较低的路堤、挖方边坡有地　潮湿～中湿　下水出露、沿河路基距河面较低、排　水设施不完善，甚至经常堵塞的路基　３０－－４０　５１３　４０－填筑高度较低的路堤、挖方边坡无地　中湿～干燥　下水出露、路基距河面较低、排水设　施基本完善的路基　干燥　２）农村公路建设主要以加铺路面为主，弯沉测试表明，由于　车辆的长期作用，旧路面的回弹弯沉较小，强度较高，根据农村公　路的交通特点和旧路面强度状况，除局部地段由于积水湿软需要　５０　填筑高度较大的路堤、挖方边坡无地　下水出露排水条件较好的路基　、进行处理外，旧路面可以直接作为加铺路面的路基，对于平整度　较差的路段加铺５　ｃｍ～１０　ｃｒｎ级配碎石整平层，同时可以适当考　虑减薄路面厚度。　Ｓ４（旧路面）　≥５０　旧路基　排水条件较好的旧泥结碎石路面　２．５路面基层和底基层设计参数　１）基层和底基层设计参数。　３）此次研究根据农村公路连接区域的政治经济地位和与其　把农村公路划分为村一村道、乡一村道、乡一　根据水泥混凝土路面对于基层的强度要求及水泥混凝土路　他路网的连接关系，面设计规范，对巫溪农村公路路面基层和垫层材料的设计参数如　乡道和与国省道相连的县一乡道四个等级，其线路的连接关系清　表５所示。　衰５农村公路路面基层材料设计参数材料名称　二灰稳定碎石（砂砾）　水泥稳定碎石（砂砾）　级配碎石　级配砂砾　手摆片石　除，有利于路线、路基路面设计标准的确定。　ＭＰａ　劈裂强度　０．４～０．６　０．４～０．６　４）此次研究制定的巫溪农村公路路面典型结构也可以供类　似山区农村公路设计参考。　参考文献：　抗压模量　１　００ｏ～１　４００　１　０ｏ０～１　４００　２０ｏ～３００　１５０～２５０　２００　［１］尚德惠，水泥混凝土路面破损分析［Ｊ］，山西建筑，２００６，３２　（１９）：８２—８３，　［２］贾建文，水泥混凝土路面病害分析［Ｊ］，山西建筑，２００６，３２　（１３）：１０８—１０９，　２）基层顶面当量回弹模量。　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｒｕｒａｌ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｒｏａｄ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　Ｗｕｘｉ　ＤＵＡＮ　Ｂｉｎｇ－ｊｕｎ　ＹＡＮＧ　Ｘｉ－ｗｕ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｂｔｓ　ｏｆ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍａｄ　ｂａｓｅ，ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｄｉｓｅａｓｅ　ａｃｔｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｗｕｘｉ　ｒｕｒａｌ　ｒｏａｄ，ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｂｒｉｎｇｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｇｒａｄｅ－ｄｉｖｉｄｉｎｇ　０ｆ　ｒｕｒａｌ　ｒｏａｄ　ｉｎ　Ｗｕｘ！。ａｎｄ　ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｇｒａｄｅ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ａｋｅｍ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗｕｘｉ　ｒｕｒａｌ　ｒｏａｄ．Ｔｈａｔ　ｗｉｌｌ　ａｌｓｏ　ｍａｋｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｏｔｈｅｒ　ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　ａｒｅａ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｕｒａｌ　ｒｏａｄ，ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｒｏａｄ　ｓｕｒｆａｃｅ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅｓｉｎ　ｇ