兰州市BRT公交车站路面病害治理方案研究

黄骞龙

（兰州市城市建设设计院，甘肃 兰州 730050）

1 概述

BRT（Bus Rapid Transit，快速公交系统）是一种介于常规公交与轨道交通之间的新型城市公交系统，它享受专用车道和信号优先，利用现代化公交技术配合GPS智能交通运营管理，开辟公交专用道路，建造新式公交车站，以实现快速、高效的公共交通运营服务[1]。

2012年12 月，兰州市开通首条BRT线路，全长9.1 km，共设立了15个中央岛式乘车站台，平均站间距650 m，均为地面站。其中，刘家堡广场站至西北师大站为8座单个站台；培黎广场站为对开式站台；十里店站至兰州西站为6对12个错位式站台。经过多年运营，道路车站站点路面出现深达10 cm左右车辙、路面推移、拥包，局部裂纹、碎裂、坑槽等路面病害，经相关检测单位出具的《BRT站点弯沉检测报告》显示，所有车站位置弯沉值均为不足或处于临界状态，严重影响BRT公交车的行车舒适性与安全性，亟待治理改善。

2 公交车站路面病害调查及原因分析

2.1 公交车站路面病害调查

根据现场调查及勘探揭示情况，兰州市BRT公交车站路面类型基本为普通AC沥青混凝土路面，路面厚度为8～18 cm，路基结构层厚度为20～50 cm。出现病害公交车站大多为路面面层损坏较为严重。主要病害为路面车辙、推移及拥包（见图 1）、路面剥落（见图2）、路面坑槽（见图 3）、路缘平石损坏（见图4），局部裂纹、碎裂等。路面车辙深度最大约10 cm。

图1 纵向车辙、拥包

图2 路面剥落

图3 坑槽

图4 平石损坏

2.2 现状公交车站路面病害原因分析

公交车站车轮作用位置相对集中，车辆频繁在同一个地方制动、启动，易产生路面车辙、路面推移及拥包现象，特别是在定点停车处以及公交车加减速段。针对兰州市BRT公交车站路面病害的具体原因，分析如下：

（1）车辆因素。兰州市BRT分别配置长12 m与长18 m快速公交专用车，该车型具有大、重、长等外部特点，同时，车辆在进站之前就开始制动，进站速度与路段相比降低约60%，低速行驶对路面抗剪切推移性能的要求较高。

（2）交通因素。交通量分析是路面结构设计最基础的条件。兰州市BRT快速公交系统设计运载能力为1.5～2万人/h，首末班时间分别为早6：30和晚22：00；车辆发车时间短，高峰时段发车间隔为1 min，平峰时段发车间隔为2～3 min，部分站点允许其他公交线路停靠。经调查计算，停靠站台的高峰小时交通量折合小汽车量约为390 pcu/h。

（3）气候因素。夏季持续的高温天气，是导致路面车辙的重要原因。如兰州市2017年7月份最高气温达到约40℃，高温持续天数1周左右，而沥青混凝土面层内部温度最高能达到60℃，这对路面的高温抗剪切推移性能提出了更高要求。

（4）材料因素。材料的选择直接影响到路面结构的使用寿命。从现场看，半刚性基层材料性能良好，沥青混凝土面层剪切流动变形明显，说明其抗剪切性能较差，高温稳定性不足。兰州市BRT沿线道路路面均为普通AC型沥青混凝土路面，从道路病害来看，普通AC型沥青混凝土路面已不能满足BRT公交车站范围内路面性能的要求。

3 治理方案

3.1 治理要求

3.1.1 基本要求

路面应根据BRT公交站的实际特点、交通量及其组成、道路等级、使用任务、功能、本地材料及自然条件，结合路基进行综合设计。路面应具有良好的稳定性和足够的强度，其表面应满足平整、抗滑、抗剪切和排水的要求。

3.1.2 功能性要求[1]

（1）环境协调性。路面应与周围环境协调，BRT线路位于兰州市商业、文化区，路面设计应满足周边环境要求，还应符合低振动、低噪声要求以及质地、亮度和色彩等与周边环境相匹配。

（2）舒适性。车辆在路面上行驶的舒适性与路面表面的不平整程度、车辆悬挂系统的振动特性以及乘客对振动的反应和接受能力3方面因素有关。从路面的角度而言，影响行驶舒适性的主要因素是路面的平整度。

（3）安全性。路面在行车安全上的功能性包括抗滑、夜间亮度或反光性等。车辆在低速行驶30～50km/h时，路表面的细构造为轮胎胎面提供黏着力。

（4）经济性。BRT车辆在路上行驶的运行费用主要包括燃油、轮胎、车辆维修配件和工时等方面的消耗。道路线形（平面、纵断面和横断面）和交通状况对于车辆的运行费用有较大的影响，而路面的表面状况，如粗构造和不平整度等，也会影响到车辆的运行费用。

3.1.3 技术标准

主要技术标准如下：

设计等级：城市主干路。

路面设计标准轴载：BZZ-100。

路面设计使用年限：不低于15 a。

路面横坡：1.5%。

设计车速：30～60 km/h。

地震设防烈度：8级。

3.2 BRT站点治理范围

BRT站点路面的治理范围应综合考虑站点路面的一致性、协调性，同时也要兼顾治理工程的经济合理性。兰州市BRT线路位于城市主干路，治理车站范围内现状为双向10车道，单侧车道为16.5 m（见图 5），其中公交专用道为 1、2车道，宽 7 m；3、4、5为其他车辆车道，宽9.5 m。本方案治理范围主要针对BRT车站站点两侧公交专用道（1、2车道，宽7 m）进行路基翻建，对宽9.5 m的其他车辆车道（3、4、5车道）进行罩面，以保证站点范围内路面的一致性、协调性。如实际施工中发现3、4、5车道路基受损，不能满足规范[2]要求，也可根据现场实际进行路基翻建。

3.3 路面结构类型比选

BRT公交车站路面病害问题，尤其是剪切推移，对道路运营、公交舒适性、公交行车安全造成很大影响。因此，合理的路面结构选择对于公交车站路面的长期稳定十分重要。

图5 BRT站点位置改造范围示意图

针对公交线路集中、普通AC型沥青混凝土路面破坏严重、路面病害突出的公交车站，通过对道路病害原因、病害类型的调查与分析，本设计共提出改性沥青混凝土路面（方案1）、水泥混凝土路面（方案2）、石材砌块路面（方案3）3个路面类型进行比较选择。

3.3.1 方案1

根据交通量和道路等级对路面强度的要求，并考虑路面面层坚实、平整、耐久、高温抗车辙、低温抗开裂、抗滑及耐疲劳以及防水下渗的综合功能，路面设计以双轮单轴载100 kN为标准轴载进行设计，采用半刚性基层双层改性沥青混凝土路面，道路设计基准期15 a。

拆除公交车站范围内旧路车行道面层及基层，并重新对路基及路面进行恢复，采用3层面层结构，即4+6+8形式，结构如下：

上面层：4 cm细粒式SBS改性沥青混凝土（SMA-13）；粘层油0.5 kg/m2（SBR改性乳化沥青）。

中面层：6 cm中粒式SBS改性沥青混凝土（AC-20C）（掺0.3%抗车辙剂）；粘层油0.5 kg/m2（SBR改性乳化沥青）。

2）部分品种抗倒性不强。小麦品种之间抗倒性差异明显，种植了抗倒性差的品种，会加大倒伏发生的风险［7］。

下面层：8 cm粗粒式沥青混凝土（AC-25）；1 cm SBS改性沥青应力吸收层。

基层：厚19 cm水泥稳定碎石（5%）；厚19 cm水泥稳定砂砾（5%）。

旧路底基层（压实度满足规范[2]要求）。

本方案面层铺装采用双层改性沥青混凝土，上面层采用细粒式SBS改性沥青混凝土SMA-13，其具有良好的构造深度，抗滑性能优异，属于骨架密实结构，具有良好的抗车辙性能和抗水损害能力[3]；中面层采用6 cm中粒式SBS改性沥青混凝土AC-20，其空隙率小，抗水损害性能较好，同时添加0.3%的抗车辙剂，可以提供更加优越的抗车辙效果。因此，改性沥青混凝土路面可有效防止BRT站点路面病害的产生。

3.3.2 方案2

水泥混凝土路面承受强度比沥青高，稳定性好，适用于重载交通道路。对于BRT公交车站可考虑使用水泥混凝土路面，根据既有站区路面病害的调研分析，水泥混凝土路面在站区能很好地抵御公交车辆频繁启制动对路面的剪切、推移作用。

拆除公交车站范围内旧路车行道面层及基层，并重新对路基及路面进行恢复，结构如下：

基层：厚16 cm水泥稳定碎石（5%）；厚16 cm水泥稳定砂砾（5%）。

旧路底基层（压实度满足规范[2]要求）。

3.3.3 方案3

针对BRT公交站点路面病害特点，路面类型也可采用石材砌块路面。石材砌块路面表面应防滑、稳固、缝线直顺、灌缝饱满，无反坡积水现象，路面荷载应以标准轴载BZZ-100控制，石材砌块材料的物理性能应满足规范要求（见表1）。

表1 石材砌块材料的物理性能要求[4]

拆除公交车站范围内旧路车行道面层及基层，并重新对路基及路面进行恢复，车行道路面结构如下：

面层：厚10 cm的10 cm×10 cm石材砌块路面。

整平层：3 cm 1：2水泥砂浆。

基层：25 cm C30水泥混凝土；厚20 cm水泥稳定砂砾（5%）。

旧路底基层（压实度满足规范要求）。

本次路面设计主要针对BRT公交站点内现状路面病害，提出合理的治理方案。3种路面方案设计在一定程度上均可消除现状路面所存在的病害，为了对3种路面类型有更全面的认识，本文从路面设计年限、优缺点、景观性、舒适性、噪声、视觉性、施工、抗变形能力及耐磨性、养护、养护费用、材料来源、造价等方面进行综合分析和比较，见表2。

通过表2可以看出，改性沥青混凝土路面总体优点较为明显，在景观性、舒适性、噪声、视觉性上均优于水泥混凝土路面与石材砌块路面，而水泥混凝土路面在设计年限、抗车辙、养护费用、材料来源、造价上有一定的优势，石材砌块路面则在路面品质、景观性上表现突出。不同路面类型有自身的优势，也有自身的不足。通过以上对比，3种路面类型均可消除现状道路所存在的病害，均可选用，但从道路路面的整体性、协调性、美观性、减少噪声、后期养护、经济合理性、施工工期要求以及与现状路面衔接等方面综合考虑，改性沥青（SMA）混凝土路面更符合治理方案的要求。

表2 路面类型对比

3.4 治理方案后评价

2017年9 月，兰州市市政工程服务中心在BRT兰州四中站北行站点采用石材砌块路面进行了实施试验（见图6），经过将近1年半的检验，未出现路面车辙、开裂、错台等病害，运行良好，询问公交司机及部分乘客得知，经过此站点较为颠簸，但影响不大，均表示可以接受。但由于石材造价相对较高，与现状沥青路面衔接不佳，冬季降雪后路面积雪不易清除等原因，石材砌块路面未进行推广使用。2018年9月，兰州市市政工程服务中心针对安宁区路面病害比较严重的世纪大道站、桃海市场站、费家营站、安宁区政府站、兰州交通大学站、政法学院站等6个站点，七里河区路面病害比较严重的兰州西站、兰州四中站、七里河黄河桥南站等3个站点采用改性沥青（SMA）混凝土路面进行了治理，运行半年来，站点路面尚未出现明显病害，路面使用良好（见图7）。

图6 兰州四中站（北行）石材砌块试验段照片

图7 安宁区政府站（东行）改性沥青混凝土路面治理后照片

4 结 语

兰州市首条BRT线路自开通运营以来，已给安宁到西站沿线以及周边居民的出行带来了许多便利，但站点路面病害的治理一直是困扰着管理者和养护者的一个难题。本文提出3个路面治理方案来解决这一问题，但随着时间的推移，治理方案是否完全可靠，还有待进一步的调查、分析和研究。