道路结构层组合在四好农村道路中的应用研究

周 魏

（上海奉贤建设发展集团市政公路工程有限公司，上海市 201400）

0 引言

近二十年来上海地区农村道路的发展，从最原始的道渣路面、三渣结构发展到碎石垫层加水泥混凝土路面，之后是加罩沥青混凝土（即白加黑），最后发展到破除原老路进行路基翻修，施工高等级路面（即白改黑）。

近年来，随着经济的快速发展，为了深入贯彻落实新时代中国特色社会主义思想，上海大力实施乡村振兴计划、打造宜居的城市后花园；为了提高路网通达性，提升管理养护水平，切实改善农村人居环境，实现农村公路绿色生态可持续发展，根据《关于推进上海市“四好农村路”建设实施意见的通知》（沪府办规〔2018〕23 号）及《奉贤区农村公路建设规划（2018-2022）》（沪奉府批〔2019〕16 号），奉贤区积极推进高标准、高水平、高质量的“四好农村路”建设。“四好农村路”是指建设好、管理好、养护好、运营好的农村公路，主要包括县道、乡道和村道[1]。

本文结合奉贤区奉城镇2019年及2020年“四好农村路”项目，根据设计标准及现状条件，对比分析了几种方案的可行性，并在现场进行应用对比总结，为以后类似“白改黑”工程施工积累经验，具有较大的指导意义和工程价值。

1 农村道路特点

目前奉贤区改造的四好农村路，原道路均经过若干次大中修，为混凝土路面，至今道路板块受损程度不一，出现板块碎裂、板底脱空、唧泥、错台等病害。各道路均为各村镇中主要通行道路，道路宽度在4～6 m，相比之下交通流量大，且道路临近居民房屋或者河道，地下存在路灯电缆、自来水管、雨污水管、燃气管等，埋深均未超过1 m。

根据合同工期要求，含桥梁道路施工周期控制在6 个月，无桥梁道路控制在3 个月。本着因地制宜的建设原则，延原道路线型改造，尽量不触碰周边构筑物，提档升级，达到公交通行条件。

综合上述环境特点及合同要求，特点分析如下：（1）工期紧迫，节点要求高；（2）市里资金有限，需合理节约；（3）地下管线复杂，基本不搬迁，保护为主；（4）居民房老旧，且离道路太近，施工过程机械影响大；（5）道路窄，不宜半幅施工，全幅封闭作业需分段，且周期不宜过长；（6）提档升级、公交通行、道路承载要求高。

2 路面结构层组合方案分析

由于依托项目均为EPC 项目（即设计采购施工一体化），经与设计、建设单位及公路管理所沟通，拟定以下三种方案：

（1）方案一：白加黑（即现状混凝土路面加罩沥青混凝土）

对既有混凝土道路进行病害处理，采用注浆方式进行基底加固，然后进行板块修复，最后进行沥青混凝土铺装。

优点：施工周期短，对周边构筑物影响小，绿色环保。

缺点：由于刚性基层加铺柔性路面，温度收缩不一，容易出现裂缝，尤其在伸缩缝位置；在高流量、重负荷路段，容易出现车辙及沉降，后期维修成本高。

结合以上优缺点，考虑原有道路混凝土板块下为原状土，承载力无法满足目前行车安全及设计规范要求，故该方案不予考虑。

（2）方案二：翻挖新建（路基+水稳基层+沥青面层）

翻挖掉全部混凝土板块并外运，开挖至路槽底，对相关管线进行钢筋混凝土保护，按照新建结构层实施，具体结构层如下：30 cm 5% 水泥土+15 cm 砾石砂+35 cm 水泥稳定碎石+0.6 cm 稀浆封层+6 cm AC-20C+4 cm AC-13C（SBS 改性）。

优点：承载能力强。

缺点：施工周期长，造价高，对周边构筑物影响大。

符合现行设计标准，满足重载交通通行要求，此方案可行。

（3）方案三：翻挖新建（原老路基利用+混凝土底基层+水稳基层+沥青面层）

同样翻挖掉全部混凝土板块并外运，整平并碾压原路基，进行路面结构层施工，具体结构层如下：10 cm 级配碎石+15 cm C 30 水泥混凝土+16 cm水泥稳定碎石+0.6 cm 稀浆封层+6 cm AC-20C+4 cm AC-13C（SBS 改性）。

优点：承载能力强，施工周期短，对周边构筑物影响小，地下管线保护到位。

缺点：道路标高及线形受影响。

因地制宜，符合设计规范标准及四好农村路精神，满足相应行车功能要求，此方案可行[2]。

3 路面结构层弯沉值评定计算方法[3]

（1）沥青混合料顶面弯沉代表值，按下式计算：

式中：lr为弯沉代表值，0.01 mm；l 为实测弯沉的平均值，0.01 mm；β 为目标可靠指标，本工程为四级公路，取值0.52；S 为弯沉标准差；K1为湿度影响系数，本文取值0.98；K3为温度影响系数；为弯沉实测值，0.01 mm；N 为实测值数量；E0为平衡湿度状态下路基顶面回弹模量，MPa，本文取值25 MPa；Ha为沥青层厚度，mm；T 为弯沉测定时沥青层中点实测或预估温度，℃。

（2）水泥稳定碎石基层顶面弯沉代表值，按下式计算：

式中：Za 为与要求保证率有关的系数，本工程为四级公路，取值1.5；lr、及S 含义同（1）节式（1）。

4 现场应用对比分析

针对方案二及方案三，在奉城镇蔡桥中心路分别选取了300 m 道路进行应用，对比结果如下。

4.1 经济性

根据2019年投标清单报价，两方案的综合单价情况见表1、表2。

表1 方案二投标清单报价

表2 方案三投标清单报价

根据以上两方案结构层综合单价的计算，方案二为375.44 元/m2，方案三为355.32 元/m2，相比之下方案三每平方节省了20.12 元，投资优化提升了5.4%。

同时在方案三中，无需对沿线管线进行包管保护；结构层总厚度小，路基扰动少，周边结构影响小，土方节约，大大降低相关费用的投入。

4.2 施工周期

从理论分析的角度，不考虑天气等因素的影响，其中水泥稳定碎石养护，根据《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015），不少于7 d，实际按7 d考虑；混凝土底基层养护，根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTG/T F30—2018），一般养生天数为14～21 d，实际按21 d 考虑；水泥土，根据《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJ 1—2008），不少于7 d，实际按7 d 考虑。具体施工周期如图1 和图2 所示。

图1 方案二理论施工周期

图2 方案三理论施工周期

据以上理论施工周期的比较，针对300 m 试验段，方案三节约工期9 d，缩短了20%。若施工期间温度较高，混凝土养护时间还能减少，工期更加能够得到优化；同时方案二中水泥混凝土施工受雨水天气影响大。通过对比分析，方案三更适合农村道路，方便、快捷及有效。

4.3 检测参数

针对以上两方案，将方案二应用于K0+300～K0+600，方案三应用于K1+920～K2+220，选择水泥稳定碎石顶面及沥青混凝土顶面弯沉代表值进行比较，具体情况见表3 和表4。

表3 水泥稳定碎石顶面弯沉

表4 沥青混凝土顶面弯沉

根据第三节中公式（4），可知：

方案二，lr=37.8（0.01 mm）；方案三，lr=33.9（0.01 mm）。

本工程水泥稳定碎石设计弯沉不大于44.2（0.01 mm），两方案均满足设计要求，但相比之下，方案三弯沉代表值更优，较方案二降低了10%。

根据第三节中公式（1）～（3），可知：

方案二，lr=22.0（0.01 mm）；方案三，lr=19.6（0.01 mm）。

本工程沥青混凝土设计弯沉不大于33.1（0.01 mm），两方案均满足设计要求，但相比之下，方案三弯沉代表值更优，较方案二降低了11%。

4.4 跟踪调查

奉城镇蔡桥中心路完工后的现场情况如图3 所示。通过2021年年中项目回访调查发现，蔡桥中心路两试验段竣工通车一年后的情况见图4，两方案现场状况良好，无任何损坏，满足该道路技术及功能要求；同时调查全线采用方案三的新朝路，其通车半年后同样状况良好（见图5）。

图3 奉城镇蔡桥中心路完工后现场情况

图4 奉城镇蔡桥中心路通车一年后现场情况

图5 奉城镇新朝路通车半年后（采用方案三）

6 结语

本文依托于上海市奉贤区奉城镇蔡桥中心路及新朝路项目，针对四好农村路的特点，选择两种方案现场应用，通过经济性、施工周期及技术指标对比，同时经后期回访调查，总结出方案三（利用原老路基+混凝土底基层+水稳基层+沥青面层）更适合现状农村道路，该方案已经应用到奉贤区后期四好农村路项目，取得了良好的应用效果，具有重要的指导意义。