次仁吉宗

（西藏自治區(qū)交通勘察設計研究院，西藏 拉薩 850001）

調(diào)查結(jié)果表明西藏地區(qū)現(xiàn)役瀝青路面的結(jié)構(gòu)形式主要為半剛性基層[1-4]，也有多條老路如318國道等曾經(jīng)使用手擺片石作為路面基層或底基層[5]。前者采用水泥穩(wěn)定級配碎石（或為水泥穩(wěn)定級配砂礫）作為基層，承載能力高，剛度大，后者溫濕穩(wěn)定性好，但隨著西藏地區(qū)交通狀況的發(fā)展變化，在路面結(jié)構(gòu)上是否有更為合理的結(jié)構(gòu)值得思考。本文將針對西藏地區(qū)的交通狀況、氣候狀況和路面結(jié)構(gòu)與使用狀況做具體的分析，評估柔性基層路面在西藏部分地區(qū)的適用性。

1 西藏地區(qū)交通狀況

西藏地區(qū)面積大，各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平及戰(zhàn)略地位也不盡相同。由于政治、經(jīng)濟和社會發(fā)展水平存在差異，導致各地交通量和荷載條件存在較大差異。有些地區(qū)交通量很小，荷載也不突出，重載車也不多；有些地區(qū)交通量可能不大，但是重載車較多（如部隊的軍車、戰(zhàn)車、物資運輸車輛等），這些車輛的通行具有特點，那就是通行時間相對集中，對路面造成的破壞往往是非常嚴重的，而且是一次性的。如表1所示，不同公路交通量差別較大，但總體上都屬于輕型交通。

表1 西藏地區(qū)部分公路交通量調(diào)查結(jié)果

2 西藏地區(qū)氣候狀況

2.1 施工工序

西藏自治區(qū)位于青藏高原西南部，全區(qū)面積122.84萬m2，約占全國總面積的1/8。西藏地區(qū)受喜馬拉雅山脈、昆侖山脈和唐古拉山脈的影響，地形地貌與氣候條件復雜多樣。大體上可以分為四大區(qū)域：

a）藏北高原地帶，即夾于昆侖山脈、唐古拉山脈和岡底斯-念青唐古拉山脈之間的廣闊地域；b）藏東高山峽谷地帶，由藏東南橫斷山脈和三江流域構(gòu)成，這一區(qū)域山勢陡峭，海拔差異大，氣候變化非常顯著；c）沿雅魯藏布江及其支流流經(jīng)的藏南河谷谷地，此區(qū)域海拔較高，一般在3 500 m左右；d）喜馬拉雅山地，平均海拔6 000 m左右，由幾條東西走向的山脈構(gòu)成，該地帶西部地區(qū)氣候干燥寒冷，東部氣候溫和多雨。

西藏地區(qū)氣候獨特多變，總體上具有西北嚴寒、東南溫暖濕潤的特點。以溫度和降雨量為主要指標，可將西藏地區(qū)劃分為以下9種不同的氣候區(qū)，分別為：北羌塘高原亞寒帶干旱氣候區(qū)；南羌塘高原亞寒帶半干旱氣候區(qū)；藏東北高原亞溫帶濕潤氣候區(qū)；阿里南部高原溫帶干旱氣候區(qū)；喜馬拉雅山脈北麓高原溫帶半干旱氣候區(qū)；雅魯藏布江流域高原溫帶半濕潤半干旱氣候區(qū)；三江高原溫暖半濕潤氣候區(qū)；波密、林芝高原溫暖濕潤氣候區(qū)和藏東南亞熱帶山地濕潤氣候區(qū)。如此復雜的地形地貌和氣候狀況為公路線形設計和路面結(jié)構(gòu)形式選擇提出了嚴峻的考驗。

3 西藏地區(qū)主要路面病害

3.1 常用路面結(jié)構(gòu)

當前，西藏地區(qū)公路路面結(jié)構(gòu)一般按經(jīng)驗法進行設計，結(jié)構(gòu)型式較為單一，路面結(jié)構(gòu)基本設計為3層：底基層為15～30 cm的天然砂礫（也有的為手擺片石）、基層基本固定采用20 cm的水泥穩(wěn)定砂礫（碎石）基層、面層為4～5 cm的瀝青混凝土或瀝青碎石混凝土。表1、表2為西藏自治區(qū)有代表性的一些工程項目的路面結(jié)構(gòu)型式。從表2、表3可以看出，西藏地區(qū)公路路面結(jié)構(gòu)相對單一，多為瀝青路面，面層厚度多為4～5 cm AC，基層幾乎都是采用20 cm的水泥穩(wěn)定砂礫，底基層采用15～30 cm天然砂礫或手擺片石。從路面結(jié)構(gòu)型式上沒有體現(xiàn)出地區(qū)差異，顯然在最初路面結(jié)構(gòu)設計時，沒有考慮各地區(qū)氣候條件、交通荷載條件、地形地貌、路基土質(zhì)等因素的差異。

表2 中尼公路路面結(jié)構(gòu)形式

表3 其他幾段公路路面結(jié)構(gòu)形式

3.2 主要路面病害

通過對西藏地區(qū)幾條典型公路路面使用路況的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)西藏地區(qū)公路路面主要存在以下問題：

a）西藏地區(qū)瀝青路面破損嚴重，特別是結(jié)構(gòu)性開裂占了相當大的比重，縱裂和龜裂損壞明顯。以澤錯路和川藏公路米拉山段為例，其交通量本身并不大，可以判斷基層和路基質(zhì)量較差，面層整體結(jié)構(gòu)強度低是導致病害出現(xiàn)的主要原因。而西藏地區(qū)仍有多條老路如318國道等曾經(jīng)使用手擺片石作為路面基層或底基層，調(diào)查結(jié)果表明該基層形式不僅承載能力隨著使用壽命越來越好，而且能夠有效解決凍脹問題和路面排水問題，具有非常多的優(yōu)點。

b）西藏地區(qū)公路路面的功能性損壞主要表現(xiàn)為表層開裂和松散，其中低溫開裂（青藏公路唐古拉山段調(diào)查路段出現(xiàn)了大量有規(guī)律的橫向裂縫）是西藏高原地區(qū)瀝青路面最主要的損壞形式；除此之外，水損壞（如坑槽和松散）也是主要病害之一（唐古拉山段和澤錯路），這可能與季節(jié)性凍土區(qū)路基土中的水分長期侵蝕瀝青面層有關(guān)。

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c）路面原材料品質(zhì)差，個別關(guān)鍵性能指標不合格，也是導致路面早期損壞的重要原因之一。幾乎所有路段的細集料全部采用天然砂礫，部分路段（如川藏公路米拉山段）面層粗集料使用了未破碎的卵石或礫石，這些材料的使用對混合料的路用性能會產(chǎn)生致命的傷害。

d）瀝青混合料級配的不合理性也是造成路面破壞的原因之一，主要表現(xiàn)為級配隨意性大、級配結(jié)構(gòu)不合理。

4 柔性基層路面在西藏地區(qū)的應用分析

4.1 柔性基層的優(yōu)勢

柔性基層通常包括瀝青穩(wěn)定碎石、瀝青混凝土和級配碎（礫）石。相對于板體性強、易溫縮、干縮開裂的半剛性基層，柔性基層存在以下優(yōu)點[6-7]：

a）柔性基層由于其強大的變形適應能力，不僅能夠?qū)ο屡P層不均勻沉降變形或凍脹進行調(diào)節(jié)，而且柔性基層能夠削減下臥層裂縫的尖端應力和應變，進而減少和延緩反射裂縫的產(chǎn)生。

b）柔性基層特別是級配碎礫石基層具有非常好的溫度調(diào)節(jié)和排水功能，在潮濕多雨地區(qū)能夠有效改善公路路基水溫狀況。

c）將級配碎石基層設置于半剛性基層上層能夠發(fā)揮級配碎石層的隔溫性能和排水性能，進而調(diào)節(jié)半剛性基層內(nèi)的溫度和濕度狀況，使得半剛性基層的溫縮干縮應力保持在較低水平內(nèi)，延長路面壽命。

4.2 柔性基層路面的主要破壞模式

柔性基層其缺點在于承載能力較低，因此一般柔性基層路面主要承載層位于面層，破壞也一般由面層開始，向下部擴展和延伸。最常見的病害即由反復剪切應力作用導致的車轍變形，一般出現(xiàn)的深度位于表面以下5～10 cm。

對于重載及超載工況，剪應力在柔性基層瀝青路面中的影響深度更深，可以達到表層以下15 cm。

4.3 西藏交通氣候狀況對路面結(jié)構(gòu)的要求

通過第2節(jié)和第3節(jié)的分析可以看出西藏地區(qū)總體交通荷載量為輕交通，路面設計應主要考慮環(huán)境條件的影響。嚴寒地區(qū)需要重點解決凍脹問題，濕暖地區(qū)需要重點解決路面排水問題。兩者均可通過設置一定厚度的級配碎石柔性基層予以解決。對于部分交通量較大或者軸重超限的路段，可以通過設置上柔下剛的路面結(jié)構(gòu)，發(fā)揮半剛性基層的承載能力，在提高路面結(jié)構(gòu)承載能力的同時發(fā)揮柔性基層的應力吸收能力以延緩反射裂縫的出現(xiàn)時間。

綜上，高寒地區(qū)半剛性基層瀝青路面常見的凍脹波浪現(xiàn)象和反射裂縫問題均可以通過設置柔性基層予以改善，這也能夠解釋調(diào)查結(jié)果中手擺片石基層瀝青路面的路用性能一般較好的現(xiàn)象。

5 結(jié)語

本文調(diào)查和分析了西藏地區(qū)的交通狀況、氣候狀況、路面結(jié)構(gòu)使用狀況和病害情況，指出西藏地區(qū)主要交通量為輕型交通，氣候總體上可以分為西北嚴寒區(qū)和東南溫暖濕潤區(qū)。也指出現(xiàn)有半剛性基層瀝青路面出現(xiàn)較多結(jié)構(gòu)病害。在此基礎(chǔ)上評價了級配碎石柔性基層路面結(jié)構(gòu)在西藏地區(qū)的適用性，建議在西藏地區(qū)進一步推廣柔性基層路面結(jié)構(gòu)。