公路路面结构分车道设计方法

文/李怡群、李薇

1 前言

随着社会经济的快速发展，高速公路建设不断增加。然而在实际的操作中却会发现这样的现象，虽然我国高速公路建设的数量在全球都有很大的优势，但是在这么长时间的使用中发现了好多质量问题以及很多浪费材料的现象。从传统的角度分析，因为现有的高速公路的设计，都是基于原有的路面设计理论、方法等现成的概念，所以就会出现很多的局限性、不合理的设计。经过相关人员不断考察会发现，高速公路的部分路段设计有很多病害，出现了设计理论与实际脱钩的现象。如果这种问题一直蔓延，不仅会带来资源的重复浪费，还会不利于国家社会经济发展。面对这些问题，虽然有些省份在具体的施工过程中，采用路面增厚、基层加强等解决方案，但是最终都是杯水车薪，未能将问题进行质的改善。社会经济的快速发展需要高速公路的快速发展作为工具支撑，必然会出现高速公路建设热潮。为了减少高速公路在建设中的资源浪费，更好地使公路建设的理论与实践相结合，希望相关领导和部门能够加大对这些问题的重视程度。

2 设计高速公路路面结构分车道的理论与方法

通过对高速公路建设的数据分析可以看出，高速公路路面的结构与交通量有很大的关系。从一定程度上可以说，交通量越大，高速公路的建设结构就更好。应设计年限内一个车道上的累计当量轴次Ne ，其计算见式（1）和式（2）。

式（1）和式（2）中：N1 为路面完工后双向日平均当量轴次（次/日）；Nt 为设计年限末年双向日平均当量轴次（次/日）；Y 为设计年限内交通量的平均年增长率（%）；η为车道系数。

如果上行交通与下行交通的数值差异过大，就需要相关设计人员更细致地分析问题。通过对数据的分析，有针对性地解决问题，如果交通量严重超过了路面设计的承受量，及时改善路面。

从式（1）和式（2）可看出，Ne 与N1、Nt、r 有关系。其中四车道值0．3～0．4，六车道值为0．4～0．5，但是这些数据都只是理论上的，与现实一般会有差异，这就需要在施工设计时考虑到这些因素。通过对已有的数据进行分析会发现，由于车辆数量的不均衡，一般在设计时，都会采用理论数值的高值[1]。为了解决这种不可避免的问题，虽然在高速公路的建设中，采用了等厚的设计，但是最终都未能解决实质性的问题。因为这样的设计，往往会忽视数量值单独性。就目前问题来看，高速公路主干问题比超车道问题会更多。追究其原因，主要是由于主干的路段，车流量比较多，车辆载重压力较大，而超车道则没有太多车辆持续性的压力。但是在具体的操作过程中，总有一些问题无法避免。通常情况下，在改善高速公路使用寿命的过程中，需要用罩面进行补救。行车道占用了路面的1/3，为了更好地施工不得不对路面同时罩面，但这样却无形中造成了施工材料的浪费和资金的浪费。虽然会有浪费，但是只有这样才可以对路面全面考虑，得出更加完善合理的方案，延长高速公路的使用寿命。

3 研究设计行车道路面结构的方法

这些数据表明，我国大部分的高速公路设计，在解决车道与车面设计问题时发挥了重要的作用。为了更好地解决这样的问题，我们要更加重视车道的使用情况以及破坏的经典案例。通过对具体问题的分析，找出更好的方法解决问题，只有带有目的地了解问题，才可以得出更好的方案解决问题。综上所述，最重要的就是吸取经验和教训[2]。

某个省在调查和分析该省的某一段高速公路行车道路面破坏情况时发现，如果在监理、施工环节的过程中，投入足够的重视，将一些可能出现的问题进行预测，总结出科学的施工经验，如提高沥青面的层数、采用新的面层形态等，对于减缓路面破坏有很大的帮助作用，甚至可以得出非常完善的建设方案。不仅为现在解决问题提供了很好的案例，而且对以后的建设改进与更新，有很好的指导作用。但是在设计过程中需要注意，每种路面、每种设计方案都有各自的特点，不仅需要多方面参考与设计，还需要进行具体的应用与分析。只有这样才可以更好地发现问题、解决问题。

4 研究设计超车道路面结构的方法

通过对数据进行分析可以得出，道路的使用量与道路的质量有直接关系。一般情况下，四车道高速公路超车道上车道系数约为0．08 左右，六车道高速公路超车道中车道系数只有0．014。这些数据说明，车辆的重量与道路的寿命有直接联系，车型较小，道路表面的压力较小，损害也就较小，寿命较长。也正是因为这样，对超车道表面性能有着更高的要求。通过长期的实践得知，12cm 的厚度是沥青的最佳厚度。

5 研究设计硬路肩路面结构的方法

硬路肩路面结构对于路面的重要性很大，一般情况下，车辆越多，硬路肩就越多。大多情况下，宽度设计为3．8m。为了更好地适应公路的发展，保证公路的寿命，在我国的法律中明确规定，高速公路的主干材料与硬路肩、路缘带等相关结构，使用的材料保证一致，通过多年的施工实践，得出以下数据，具体情况见表1。

表1 某高速公路路面结构设计表

在高速公路的发展过程中，行车道与公路硬路肩的关系很重要。以前在公路的施工中，通常会将六车道的各个道路进行分层次设计，这样造成各个路段的结构出现不合理的现象，同一个界面出现不同的结构裂缝。有的将六车道中的B 高速公路硬路肩结构单独进行设计，虽然从一定程度上减少了资金浪费，但是对于公路的设计与质量的提高，还有很多的问题需要解决。因为，在远景的规划中高速公路需要进行深层次探测，为未来的改进与设计留有充足的空间。从这个方面来讲，一旦高速公路设计为六车道，就不需随意扩建，只需要进行车面的完善设计即可。虽然在车道设计方面，我国的技术人员进行了不断探索，取得了一定的成就，但仍然有很多的问题需要解决[3]。

本篇文章以某省A 高速公路为例，对高速公路中的硬路肩进行全面分析，省去了SMA 面层，这样虽然可以缩减施工的工程时间，减少施工费用，有利于路面排水，但是仍然会有很多问题出现，需要相关人员更加深刻研究与学习。在四车道高速公路的长期规划中，不仅要最大限度降低成本，还需要保证施工质量。保证技术及时更新，重视运输的生产率，深刻了解高速公路建设的各种问题，通过不断建设发现各种设计方法的不足，更好地指导我国高速公路路面结构的设计。

6 设计路段运行速度预测模型与预测方法

6.1 预测概述

经过合理预测目前所运行的双车道高速公路行驶速度，发现有些运行速度与当前该方式预测后的速度存在明显差异。考虑到该问题，本章重点以当前的两侧道公路运行速度预测的方面，选择符合实际应用需要的预测方式，最终提升双车道部分路线设计速度的预测精度，保证各项数据更加准确。

6.2 道路交通系统组成要素

充分了解道路交通组成的各个要素，从人、车、路、环境等方面出发进行分析。在该系统内，这四者存在着必然的联系，每一个要素都会给其他的要素造成一定的影响，同时这四个要素都是比较重要的，缺少任何一个都会产生比较大的影响。人、车、路这是交通道路内的三个基本要素，应该严格控制，保证整个系统达到安全性与稳定性的要求，符合快速、舒适、经济性的要求，达到各个要素协调控制标准。在上述三个条件下，驾驶人员发出和操作者的环境与指令理解不深刻的情况，就会导致其掌握错误的信息，出现某个信息判断失误的情况，进而造成交通事故发生。驾驶人员的具体工作就是保证驾驶过程中达到安全性与稳定性的要求，这样对于交通安全存在有着直接的影响。但是每个驾驶人员都是不同的，驾驶者的驾驶行为有着很大的差异，无法进行定量分析和描述。经过深入分析能够确定，该要素的影响是比较大的，直接或者间接引发交通事故，出现交通事故的比例能够达到30%或者更高。因此，基础设施和车辆行驶的过程中，道路交通安全是基础要素，道路比较复杂，各个部分都会给交通的运行速度带来不利影响。

7 基于运行速度的线性设计方法

将运行速度作为核心开展公路线形方案的设计，突破传统设计理念存在的不足和缺陷，通过设计速度进行总体性控制。主要的应用方式要结合实际情况做出判断，比如地理条件、天气因素等方面，综合了解高速公路建设施工的技术标准，符合当地的地形发展以及经济水平要求，利用沿路速度预测模型的设计，进行必要的地形修改设计，为今后的速度设定提供良好基础条件。

7.1 运行速度预测

行驶速度作为基础进行的线性设计方案，通过采集速度为基础进行，按照合理的方式保证运行速度的确定更加精确。因此，在公路设计的过程，地形设计是重要的考虑因素，也是前提条件。依照当前的公路设计标准明确适合的地形与经济性较高的道路线形。初始平面对象的垂直取向能够保证速度预测达到合理性与标准化的要求。而公路线形中包含有直线、圆曲线以及易于曲线构成的公路平面线形等多种，要根据不同线形进行设计。对于行驶最大速度的影响就是直线曲线与半径大小以及长度数据。长度曲线半径与直线长度都会产生比较大的影响。因此，在线性水平对齐过程中，初步设计也是需要考虑的重要因素。

7.2 线形设计修正

在设计方案确定后，通常要按照实际的需要做好线形的修改，降低速度差，保证线形速度是连续的。各个单位线形速度都会是不同的，不仅受到自身因素的影响，还包含了之前的各个方面元素。假如某个点出现了突变，线性指示器的线速度三维突变点就要再次进行计算，确定下一突变点线性指标数据。

8 结语

综合分析，我国的高速公路的建设水平与发达国家仍有很大的差距和问题，但是随着经济的发展，各种技术也越来越完善，必将会引起我国高速公路质量的质的飞跃。因为高速公路建设水平直接关系到国家经济的发展，所以需要加大对于高速公路质量人才的培养力度，加强资金扶持，进行政策指导。只有这样，我国的高速公路的建设才能取得更好的成就。