建设探索看山西

文/图 山西省公路局 马德文

山西省是全国重要的能源重化工基地，凭借其得天独厚的煤炭资源和地处中部的地理位置，形成了以煤炭及其煤化制品为主的运输模式，公路承担主要运输任务，由于收费的杠杆作用，国省干线承载的任务更为繁重。在强力治超、超限超载率低于0.02%的情况下，重载交通仍然是山西公路，特别是国省干线公路运输的主要特点，如何应对重载交通的挑战，成为亟待解决的问题。

山西地处黄土高原，总面积15.67万平方公里，山岭丘陵区面积占70%以上。截至2020年，山西全省公路通车里程14.4万公里，公路密度为每百平方公里92.09公里，国省干线通车里程1.25万公里。

2017年9月，《国务院关于支持山西进一步深化改革促进资源型经济转型发展的意见》（国发〔2017〕42号）把山西列为普通公路重载交通建设试点。山西省委省政府高度重视，制定了《贯彻落实国务院支持山西省进一步深化改革促进资源型经济转型发展意见行动计划》，山西省交通运输厅随即印发了《关于贯彻落实国务院支持山西省进一步深化改革促进资源型经济转型发展意见行动计划的实施意见》。

普通公路重载交通建设试点任务由山西省交通运输厅建设与管理处牵头，山西省公路局作为承办单位成立了工作领导组，并制订了《山西省普通国省干线公路重载交通建设试点方案》，按照准备、试验、总结推广、实施4个阶段着力推进，力争提炼出重载交通的山西解决方案。

实施全面调研 剖析重载交通

山西国省干线重载交通及以上路段里程比例为64.1%

2017年，山西省公路局委托具有较强科研能力且对山西重载交通有研究基础的山西省交通科学研究院作为技术支持单位，组织各公路分局成立临时机构，形成了由省局牵头、技术支持单位承办、各公路分局配合的工作机制，通过召开专门会议安排动员，在短期内分组调研了山西全省1万多公里国省干线。

调研分为基础资料收集与分析、现场检测两部分。各公路分局提供国省干线上交通量调查站、公路超限检测站、公路收费站关于交通量、车型车重等信息的海量数据，技术支持单位负责归类整理分析；技术支持单位还在各公路分局的配合下在治超站现场实测了过往车辆的车型、轴重、轮胎压力等信息，并调查了交通流情况、道路建养情况和地区经济产业状况。

此次调研共涉及11个地市近5年的交通量，收集到近4千万条数据，现场实测了54个公路超限检测站连续3日的交通量，以及100组典型重载车辆轮胎接地压强。在分析研究提炼调研数据的基础上形成了初步成果，并修订形成了《山西普通国省干线公路重载交通情况报告》（以下简称《情况报告》）。

《情况报告》揭示了山西国省干线重载交通现状：山西国省干线平均日交通量车辆组成中，货车占比平均58.8%，严重者如朔州地区货车比例高达79%，远远高于全国国省干线货车比例35.2%的平均水平；国省干线货车平均装载率为88.1%、满载率为82.7%，其中严重者如吕梁、阳泉满载率达到95%以上，高于全国水平；全省36.78%的货车轴载大于设计标准轴载，82%的货车轮胎接地压强大于设计标准。

《情况报告》基于承担货物运输的货车基本上均为157型、1127型、115型的情况，经过反复的分析对比，把“设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量”不小于8×106辆、“典型货车（157+1127+115）日交通量”不小于1200辆且“统计年份日平均当量轴次N1”不小于2100次的交通组成定义为重载交通。《情况报告》依据《公路沥青路面设计规范》中对重交通、特重交通、极重交通的规定，反算出对应指标定义重载交通，共分为三级。全省范围内，重载交通一级、重载交通二级、重载交通三级、非重载交通里程比例分别为：3.4%、24.1%、36.6%、35.9%；重载交通及以上路段里程比例为64.1%。

《情况报告》分析了重载交通形成的主要原因，一是受山西资源型产业结构影响，煤炭资源区域运输占主导地位；二是受位于中部交通区位的影响，跨省运输相互叠加；三是受路网布局局限和中短途运输的影响，致部分国省干线交通流量集中；四是受高速公路收费经济杠杆的影响，重载交通向国省干线倾斜。

《情况报告》还简单分析了重载交通的影响，全省64.1%的国省干线为重载交通公路，因重载货车数量多且轴载过重、量级过大，更容易对路基、路面、桥涵、隧道、交通工程及沿线设施造成损坏，既影响国省干线公路的通行能力和交通安全，也给现行的建设养护标准适应重载交通带来了挑战。

表1 重载交通等级划分标准

表1 重载交通等级划分标准

表2 山西省各地区重载交通所占比例

表2 山西省各地区重载交通所占比例

开展科研攻关 提炼关键技术

2018年7月，经山西省交通运输厅批复立项，由交通运输部公路科学研究院作为技术支持单位启动了《普通干线公路重载交通关键技术研究及应用示范》（以下简称《应用示范》）课题。《应用示范》课题明确，以普通干线公路的耐久、安全、绿色和智能为目标，确定拟解决的关键技术问题，在道路、桥梁、交通安全、信息化4个专业方向，分7个子课题实施全面的理论性和应用性研究。

《应用示范》课题在以往研究成果的基础上，实施了大量的理论分析和室内试验，并在建设项目晋城国道207线新房洼至省界瓶颈路段和国道207线长治过境工程铺筑试验段实施验证。

2020年12月30日，《应用示范》课题通过了山西省交通运输厅组织的专家验收，与会专家充分肯定课题研究的现实意义和取得的成果，认为该课题成果的推广应用前景广阔，总体达到国际领先水平。

通过此次和以往的科研攻关，并结合相关经验做法，《应用示范》课题提出了应对重载交通的相关技术方案，形成了一批成果，也验证了以往做法的科学性。一是通过换算，把重载交通大轴载加入路面设计计算，使路面设计计算更符合实际；二是按照专家研究成果在重载交通路段推行双层改性沥青路面，效果明显；三是推广柔性基层（底基层）和增设应力吸收层，沥青路面裂缝明显减少；四是通过空心板桥设计在横向连接、桥面铺装方面的技术改造，极大改善了重载下桥面损坏、横向连接失效、单板受力致断板的问题；五是力推新建二级公路（一级重载交通路段）隧道双洞设计，确保交通安全等。

《普通干线公路重载交通关键技术研究及应用示范》成果

★提出了重载下基于剪切疲劳等效的轴载换算方法和基于基层粒料剪切稳定性的沥青路面结构设计方法；

★研发了断级配悬浮密实型高模量抗疲劳沥青混合料、乳胶水泥砂浆灌入式半柔性路面材料；

★建立了乳化沥青冷再生混合料早期强度评价方法；

★提出了基于碾压工艺智能监控与数据实时反馈的沥青路面碾压集群协同压实控制技术；

★提出了重载交通公路桥梁安全鉴定荷载的分类、标准及汽车荷载模型；

★研发了适用于重载交通的桥梁隐形波纹板无缝式伸缩缝；

★提出了以重载货车作为标准车型的普通公路通行能力及服务水平分级标准、平面几何线形和平面交叉设计指标；

★提出了重载交通普通公路护栏选型和防护等级设计方法。

打造示范工程 总结山西经验

山西省公路局晋城分局、长治分局及项目单位依托课题建成了2个具有山西特色的重载交通典型示范工程。

晋城国道207线重载交通山区道路典型示范工程

晋城国道207线建设工程地处晋豫两省交界，旧路坡陡弯急标准低，因发生河南客车翻入深沟造成15死19伤的恶性事故而被交通运输部挂牌立项改造，按照二级公路标准设计，行车速度每小时40公里，全长27.59公里，其中14.23公里为原路改造，13.36公里为改建。

螺旋展线解决高差问题

晋城国道207线建设工程开发了“BIM+GIS”技术，利用无人机和人工结合的手段，采用螺旋展线的方式解决了沟深峰峭高差大导致的，展线困难的问题；因路线展线占用涧深且窄的白涧河河道，而修建了4个8米乘9米的可满足百年一遇泄洪要求的过水隧道，设置了两处跨路软梯猕猴通道，形成了“车有车道、水有水道、猴有猴道”，与自然友好和谐的局面，解决了环境保护的难题；基于山区重载交通道路易发生推移、车辙的情况，复核、优化了路面结构，上面层为4厘米SBS改性沥青混凝土，下面层设置6厘米高模量沥青混凝土，路肩改用片石混凝土，还采用智能监控技术全过程监控路面施工，以求材料掺配合规、施工质量达标；基于山区道路改建的特点，充分利用废弃旧路做成临时停车区、错车区、降温池，并把新旧路防排水联通成系统，既做到及时排水不给行车造成安全隐患，又做到不冲刷和浸蚀路面；基于道路安全的考量，提高了路侧安全防护等级，除设置避险车道、安全警示标志、凸面镜及工程防护外，还在隧道口设置柔性钢结构门洞；基于服务和应急的考虑，在重点路段安设摄像装置、设置门架式情报板和车速检测、限速提示一体的测速反馈仪器，保证及时的安全预警，一旦发生事故能及时救援，解决了重载交通与急弯陡坡最不利组合行车安全的难题；另外在重载交通调节机制方面也做了一些探索。

长治国道环线公路重载交通城市过境典型示范工程

历史上曾为城市的发展做出过不朽贡献的原国道207线、208线、309线在长治市不同方向穿城而过，运煤的重载交通和城市交通及非机动车形成混合交通流，道路拥堵、事故频发、污染严重，已经严重制约经济社会的发展。

长治国道环城公路新改建路段全长112公里，其中利用原有公路30公里，新改建82公里，由国道207线长治过境段（48.24公里）、国道208线长治过境段（13.6公里）、国道208线屯留小河北至常金段（13.11公里）和国道309线潞城西村至史迴段（6.76公里）4段组成。全线按双向四车道一级公路标准设计，设计行车速度每小时80公里，沿线设置互通式立交9处、分离式立交10处、服务区2处、收费站2处、超限站2处、管理中心1处，共有隧道1座、大桥26座、中小桥30座，总投资54亿元。

长治国道环城公路串联起长治市潞州区、上党区、屯留区、潞城区、平顺县、壶关县6个县区，形成一级公路闭合环线，实现了重载交通与城市交通的完全分离，城市交通和中长途重载运输均更加安全通畅；通过9座互通式立交，实现了干线公路与城市主干线、县乡公路等不同道路的互联互通，使长治市主城区与周边县区连成一体，形成了覆盖604平方公里的经济发展新廊带。

根据山西省交通运输厅《关于普通国省道重载交通建设试验路段有关事宜的函》及省公路局《关于山西省普通干线公路品质工程攻关试点行动方案（2018—2020）》，长治国道环城公路开展了沥青稳定碎石与半刚性组合式基层、倒装式基层及组合式基层三种重载交通典型路面结构试验1.8公里。

长治国道环城公路采用了高模量抗疲劳沥青混合料，用于下面层，包括采用“低标号沥青+高模量剂路面材料新技术”3.708公里、“高模量剂路面材料新技术”1.2公里。在重载路段沥青路面上面层运用玄武岩纤维改性沥青技术，有效提高沥青结合料的抗剪切性能和拉伸性能，最大程度上消除车辙、推移和拥包等病害，同时在纤维“加筋”“桥接”等效应的作用下，明显减少反射裂缝和自身疲劳裂缝的产生。

针对重载交通局部压力大的特点，长治国道环城公路为减少重载交通因伸缩缝病害导致的冲击损伤和噪声，提高桥梁结构的安全性，采用了抵御重载交通的桥梁隐形伸缩缝技术。运用生产智能化监控及预警技术在沥青拌和站、水稳拌和站、实验室标养间、压力机设置了4套施工过程智能监控系统，通过安装在拌和楼主机上的数据采集设备，集成数据通讯、传输、存储模块，对公路混凝土拌和楼、水稳拌和楼、沥青拌和楼的原料配合比、各档集料用量、搅拌时间等关键参数进行实时采集，并将数据无线传输到云端服务器上，实现了数据的实时自动读取和业主、监理、施工及各级质监部门的实时监测。

制定技术标准 持续推广应用

为充分发挥标准化在公路行业的基础性、引领性作用，结合重载交通研究成果和实用经验，从2018年开始，山西省公路局着手开展了相关地方技术标准的编撰和推广工作，到目前为止共发布技术标准4项和指南6项，分别是《普通干线公路重载交通沥青路面施工技术规范》（DB14T 1982-2020）《普通干线公路重载交通隧道设计技术指南》（DB14T 1983-2020）《高模量抗疲劳沥青混合料设计与施工技术规范》（DB14T2282-2021）《重载交通普通公路护栏设置要求》（DB14T2281-2021），以及《山西普通干线公路重载交通建设提升技术指南》《重载交通沥青路面典型结构设计指南》《重载交通条件下普通公路安全设计和保障技术指南》《重载交通普通公路沥青路面冷再生应用技术指南》《山西省高疲劳寿命高模量沥青混凝施工技术指南》《乳胶水泥砂浆灌入式高性能沥青路面施工技术指南》，与已有的重载交通有关标准一起组成了山西重载交通标准体系，为后续有序推广提供了有效支撑。

在已形成标准和典型示范经验的基础上，山西省公路局还持续加大推广实施力度。2020年，山西全省超过1000公里重载交通路面改造工程应用了重载交通技术标准，使沥青路面再生材料结构组合形式及重载交通普通公路抗车辙技术得到充分应用；“十三五”后期及2020年以来，山西开工实施的近300公里新改建项目应用了重载交通相关技术；在“十四五”规划中，新改建项目已在设计阶段引入应用了重载交通相关技术和标准。

目前，山西省公路系统对重载交通的认识、对重载交通应对技术的认知及推广意愿达到了空前的高度，应用效果比较明显。