王元生，董全喜

（北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院，北京市100082）

1 概述

1.1 項(xiàng)目背景

2008年5月12日，四川汶川發(fā)生里氏8.0級(jí)特大地震，地震烈度最大達(dá)到Ⅺ度。什邡市是本次地震的重災(zāi)區(qū)之一，由北京市對(duì)口援建的廣青公路是什邡市縱貫?zāi)媳钡慕煌ǜ删€。受地震影響，廣青公路路面結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，不僅影響到公路的通行能力、而且對(duì)行車安全造成嚴(yán)重威脅。

廣青公路不僅承擔(dān)著沿線的交通需求，而且是什邡市抗震救災(zāi)的生命線工程和災(zāi)后重建的主要交通通道，它的恢復(fù)重建不僅對(duì)什邡市災(zāi)后重建具有重要意義，而且對(duì)統(tǒng)籌全市平壩地區(qū)與山區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)旅游資源的開發(fā)具有重要意義。

1.2 公路現(xiàn)況

廣青公路起點(diǎn)為廣漢市（接成綿高速），終點(diǎn)為青牛沱鎮(zhèn)，全長(zhǎng)約78 km，為南北走向，縱貫什邡全市，是什邡出入境的主要通道。該路分期進(jìn)行建設(shè)，其中一期（廣漢市至洛水鎮(zhèn)）在震后已按一級(jí)公路進(jìn)行了改擴(kuò)建，二期為洛水鎮(zhèn)至紅白鎮(zhèn)段，全長(zhǎng)約19 km，現(xiàn)況為二級(jí)公路，路面為水泥混凝土結(jié)構(gòu)型式，路面寬度9～15 m不等。在本次大地震中多處斷路，嚴(yán)重阻滯了救災(zāi)工作的開展，震后雖然該段已經(jīng)搶通，但路面結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，沿線存在多處安全隱患，給道路交通運(yùn)行構(gòu)成巨大威脅。

2 受損情況調(diào)查分析

受損情況調(diào)查分析是公路恢復(fù)重建方案的基礎(chǔ)，調(diào)查應(yīng)組織相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員，通過(guò)巡查、調(diào)查和必要的專項(xiàng)檢測(cè)等方式。

地震引起的道路破壞類型具有復(fù)雜性、多樣性、并存性。根據(jù)地震對(duì)道路破壞的機(jī)理，可以分為直接破壞和次生破壞兩種形式。直接破壞是由于地震振動(dòng)的擠壓、張裂，局部地形受力變形，或隆起，或沉降，或扭曲，造成公路路基沉陷、斷裂、錯(cuò)臺(tái)，路面裂縫、隆起等破壞。次生破壞是由于地震引起的間接破壞，如由于地震引發(fā)山體滑坡攔斷河溝形成的堰塞湖淹沒(méi)道路，或受壓縮河道湍急的水流沖毀路基，塌方、滑坡落石砸毀路基和路面等破壞。

此外，根據(jù)道路結(jié)構(gòu)組成，地震對(duì)道路破壞形式可以分為路基路面破壞、邊坡破壞、支擋結(jié)構(gòu)破壞和場(chǎng)站破壞[1]。

2.1 受損情況

本次地震中，廣青公路各結(jié)構(gòu)部分均受到不同程度損害，其中路基路面結(jié)構(gòu)破壞的表現(xiàn)形式主要有：路基路面錯(cuò)臺(tái)、開裂、橫向和縱向裂縫；路基沉陷、扭曲變形；路基路面隆起、擠壓破壞等[1]。

此外，在地震和救災(zāi)重載交通的共同作用下，特別是下行車道，路面混凝土板斷裂、破碎嚴(yán)重，部分路段路基發(fā)生沉降，造成路面脫空，見圖1、圖2。

圖1 路面損毀情況（一）

圖2 路面損毀情況（二）

2.2 評(píng)估

對(duì)道路損壞程度的評(píng)估密切關(guān)系到震后應(yīng)急搶修方案地制定、實(shí)施，評(píng)估結(jié)果對(duì)于恢復(fù)重建將起到重要的指導(dǎo)意義。

通過(guò)對(duì)公路受損情況調(diào)查，廣青公路路面板底脫空現(xiàn)象嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、接縫傳荷能力等嚴(yán)重不足。根據(jù)《汶川地震后由于對(duì)地震災(zāi)后生命線工程修復(fù)加固與重建技術(shù)手冊(cè)》，從縱向裂縫、橫向裂縫、路段、橋頭路基下沉、路面隆起及雜物掩埋（可通行區(qū)寬度表示）等指標(biāo)判斷，廣青公路破壞等級(jí)為一級(jí)，屬于道路嚴(yán)重破壞，交通完全中斷，雙向車輛均不能通行[2]。

3 恢復(fù)重建條件

3.1 地形地貌

什邡市位于德陽(yáng)市西南20 km，市內(nèi)山區(qū)、丘陵、平原兼而有之，山區(qū)約占全市總面積60%?！耙唤暮印保ㄊそ?、鴨子河、小石河、馬牧河、斑鳩河）縱橫全境，有“六山、一水、三分田”之稱。自朱家橋起，沿前山向西南至湔底鄉(xiāng)西丘陵邊沿，再往東南延伸，則是什邡平原，海拔全在700 m以下，總面積約365 km2，系古湖沉積和石亭江沖積形成。丘陵則界于山區(qū)和平原之間，為湔底虎頭鄉(xiāng)至民主慈母山一帶的九里埂區(qū)域，面積約為10 km2。

廣青公路二期工程位于洛水至紅白鎮(zhèn)間，地形地貌為半山區(qū)半平原。

3.2 氣候特征

什邡市地處成都平原西北邊緣，屬亞熱帶溫?zé)峒撅L(fēng)氣候區(qū)，氣溫自東南向西北隨地勢(shì)升高而逐漸降低。區(qū)內(nèi)多年極端最高氣溫35.9℃，極端最低氣溫-5.3℃，年平均氣溫在13℃～17℃之間。

由于它位于龍門山麓，有平壩和山區(qū)兩種不同的氣候帶類型，平壩與山區(qū)氣候特征差異較大。平壩區(qū)氣候溫和、雨量充沛，日照偏少、四季分明。山區(qū)冬長(zhǎng)、夏短、雨水多，無(wú)霜期短，降雪多，立體氣候特征明顯。

什邡近年平均降雨量950～1 050 mm左右，具有冬春兩季雨量少、夏秋兩季暴雨頻繁的降雨特征，日照在1 240 h以上，無(wú)霜期280 d左右，土質(zhì)以沙壤土為主。

根據(jù)瀝青路面使用性能氣候分區(qū)，什邡屬于1-4-2區(qū)（夏炎熱冬溫濕潤(rùn)區(qū)）。

3.3 交通量

廣青公路是貫穿什邡市南北向的一條客、貨運(yùn)輸并重的交通干道，公路沿線分布有較多的水泥廠、磷肥廠、沙石廠等，重載貨運(yùn)交通所占比例較大，尤其是公路左半幅（由北向南），大貨車基本均為滿載通行。

通過(guò)交通調(diào)查，廣青公路廣漢至什邡段年平均日交通量為6 840 veh/d，洛水路段為3 848 veh/d。根據(jù)什邡市公路網(wǎng)規(guī)劃，廣青公路二期遠(yuǎn)期交通量將達(dá)6 650 pcu/d[3]。

4 實(shí)施方案論證

在對(duì)現(xiàn)況路面結(jié)構(gòu)材料組成、路面強(qiáng)度調(diào)查及舊路混凝土芯樣強(qiáng)度檢測(cè)分析的等基礎(chǔ)上，結(jié)合本路所處區(qū)域區(qū)氣候特征、交通特性、施工工藝等因素，通過(guò)對(duì)舊路碎石化方案、瀝青與水泥混凝土面層、柔性與半剛性基層的比選，最終確定了本路的路面結(jié)構(gòu)型式。

4.1 碎石化方案

為了盡量利用現(xiàn)有材料，加快工程進(jìn)度，節(jié)約投資，廣青公路恢復(fù)重建中決定充分利用現(xiàn)況水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)，并將其進(jìn)行碎石化。

多錘頭碎石化和沖擊壓實(shí)技術(shù)均是將舊水泥混凝土路面碎石化的一項(xiàng)技術(shù)，但各具優(yōu)缺點(diǎn)。沖擊壓實(shí)技術(shù)具有運(yùn)行速度快、施工工序少、工期短；作用能量大，能夠提高路基強(qiáng)度、穩(wěn)定性和均勻性，防止不均勻沉陷而造成的路面損壞的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)主要有：沖擊壓路機(jī)體積比較龐大，施工作業(yè)面比較寬（一般都在6 m以上）；沖擊壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑大，破碎施工不宜掉頭；作用能量大，對(duì)周邊環(huán)境影響比較大[4]。

廣青公路（二期）屬于山區(qū)公路，沿線多村鎮(zhèn)，路面寬度多為9 m，且該公路為山區(qū)村鎮(zhèn)生產(chǎn)、生活和賑災(zāi)建設(shè)的主要通道，不能封閉交通。沖擊壓路機(jī)沖擊力大，擾民；施工作業(yè)面大，影響交通通行。此外，從現(xiàn)場(chǎng)路面調(diào)查的情況來(lái)看，個(gè)別地段出現(xiàn)沉陷、嚴(yán)重唧泥等現(xiàn)象，路面板裂縫、斷角的現(xiàn)象普遍。但舊路的土基情況基本穩(wěn)定、基層未松散（無(wú)明顯的裂縫、沉陷）、板體強(qiáng)度無(wú)顯著下降（路面板裂縫現(xiàn)象嚴(yán)重但芯樣強(qiáng)度不低），滿足實(shí)施多錘頭碎石化的應(yīng)用條件。因此，本次設(shè)計(jì)中舊水泥混凝土路面處理方式采用多錘頭碎石化方案。

此外，廣青公路下行半幅重載多，破壞嚴(yán)重，需采用全程破碎。上行半幅雖部分路段破壞程度較輕，但考慮到同一橫斷面左右副強(qiáng)度差異不宜過(guò)大，所以決定對(duì)廣青公路整體采用多錘頭碎石化方案。

4.2 面層方案

舊水泥混凝土路面碎石化后路面結(jié)構(gòu)的面層加鋪方案可采用瀝青混凝土面層和水泥混凝土面層。瀝青路面與水泥混凝土路面相比，具有表面平整無(wú)接縫，行車震動(dòng)小，噪音低，開放交通快，養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)[5]。根據(jù)廣青公路實(shí)際需求，本次設(shè)計(jì)采用瀝青混凝土面層的路面結(jié)構(gòu)型式。

4.3 基層方案

在確定采用瀝青混凝土面層后，現(xiàn)需要確定基層方案。在基層設(shè)計(jì)中采用柔性基層還是半剛性基層方面，進(jìn)行了比選。擬采用以下兩種方案，見表1。

4.4 厚度方案

在路面結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，邊界條件為：按新建瀝青路面類型進(jìn)行設(shè)計(jì)；碎石化層頂面當(dāng)量模量替代常規(guī)路面結(jié)構(gòu)計(jì)算中的土基模量。結(jié)構(gòu)參數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)軸載、累計(jì)軸次 (彎沉設(shè)計(jì)或?yàn)r青層彎拉設(shè)計(jì))536.00萬(wàn)次。分別按新建柔性基層和半剛性基層二級(jí)公路、各層間結(jié)合完全連續(xù)的狀態(tài)下計(jì)算。當(dāng)采用表2中結(jié)構(gòu)層厚度時(shí)，方案一的設(shè)計(jì)彎沉值 ld=47.6（0.01 mm），路表實(shí)際設(shè)計(jì)彎沉 ls=43.8（0.01 mm）；方案二的設(shè)計(jì)彎沉值ld=29.8（0.01mm），路表實(shí)際設(shè)計(jì)彎沉ls=19.9(0.01 mm)。兩種方案均滿足設(shè)計(jì)要求。

表1 基層方案比選

表2 不同基層的路面結(jié)構(gòu)厚度

4.5 方案比選

路面結(jié)構(gòu)采用瀝青穩(wěn)定碎石的柔性基層還是水泥穩(wěn)定碎石的半剛性基層，主要從兩者的適用性、施工方便性、經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面進(jìn)行比較分析。

（1）適用性

廣青公路處于潮熱多雨地區(qū)，水泥穩(wěn)定碎石基層抗水損害能力比密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石基層要差，水穩(wěn)材料易產(chǎn)生裂縫，而瀝青穩(wěn)定碎石基層適用性較強(qiáng)。

（2）施工方便性

本路建設(shè)工期短，且不能斷路施工，水泥穩(wěn)定類材料施工過(guò)程中需要一定的養(yǎng)生期，將影響交通通行，而瀝青穩(wěn)定碎石基層施工較為方便。

（3）經(jīng)濟(jì)性

以上兩方案柔性基層和半剛性基層厚度比為1∶2.7，目前建材市場(chǎng)上兩者的單價(jià)比約為3.2∶1，綜合基層單層造價(jià)柔性基層比半剛性基層大約高18.5%。

通過(guò)以上兩種基層方案的比選，最終確定廣青公路路面結(jié)構(gòu)為在碎石化路基上新建弱性基層，其上加鋪兩層瀝青混凝土，具體加鋪方案：細(xì)粒式瀝青混凝土AC-13C（4 cm）+中粒式瀝青混凝土AC-16C（6 cm）+瀝青穩(wěn)定碎石混合料ATB-25（12 cm）+碎石化水泥路面。

5 相關(guān)建議

“5.12”汶川地震對(duì)四川及周邊省市公路工程造成了巨大的損失。地震對(duì)公路損害呈現(xiàn)出范圍廣、程度大、次生破壞嚴(yán)重等特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)廣青公路恢復(fù)重建工作的開展，得出以下幾點(diǎn)啟示：

（1）恢復(fù)重建工程，應(yīng)充分利用原有工程資源，恢復(fù)與重建相結(jié)合。

公路的恢復(fù)重建工程應(yīng)充分利用原有工程資源，節(jié)約投資，縮短建設(shè)周期，在滿足公路功能的條件下，應(yīng)以恢復(fù)為主、重建為輔。

（2）受損情況的調(diào)查、分析及評(píng)估，是恢復(fù)重建方案的基本前提。

恢復(fù)重建工程一般對(duì)時(shí)間要求均較為急迫，但只有充分的調(diào)查、分析和在此基礎(chǔ)上的評(píng)估才能制定出合理的技術(shù)方案。

（3）恢復(fù)重建方案的選擇應(yīng)因地制宜，充分考慮項(xiàng)目建成后的維護(hù)成本。

恢復(fù)重建方案的選擇應(yīng)因地制宜，不僅要考慮恢復(fù)重建的工程造價(jià)，還應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)鼐S護(hù)保養(yǎng)技術(shù)條件和成本。在保證公路使用功能前提下，盡量采用當(dāng)?shù)爻墒旒夹g(shù)，以減低工程建成后的維護(hù)成本。

此外，恢復(fù)重建過(guò)程中，應(yīng)合理利用土地資源，注重環(huán)境保護(hù)，采用節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

[1]北京市規(guī)劃委員會(huì),北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院,北京市城市科學(xué)研究會(huì).地震災(zāi)害對(duì)城市道路橋梁等市政基礎(chǔ)設(shè)施的影響調(diào)查及分析（初稿）[R].2009.

[2]仇保興.地震災(zāi)后生命線工程修復(fù)加固與重建技術(shù)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

[3]北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院.四川省什邡市公路網(wǎng)規(guī)劃[Z].2009.

[4]北京交科公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院.北京市援建什邡市工程廣青公路（洛水～紅白鎮(zhèn)）二期工程[Z].2009.

[5]李嘉.公路設(shè)計(jì)百問(wèn)[M].北京:人民交通出版社,2004.