1引言
道路设计过程中,多数道路结构的确定大多数情况是选择图集或者对类似项目进行套用,但往往忽视了道路的实际需求和成本的控制。近两年来,各大设计院推行的EPC模式更是将设计和造价紧密结合起来,对于合理计算选择道路结构,明确各类技术参数等精细化设计将推动我们向更深层次探索。
2项目概况分析
本项目位于贵州省遵义市,属亚热带季风气候,冬季平均温度5.5℃,道路结构层无需考虑冻土深度。该地区全年雨水充沛,需要根据地勘资料核实丰水期地下水位是否会对道路基层产生影响。
由于本项目厂房房号偏多,场地路网较为密集,一期道路约38479平方米,占一期工程用地面积约29.58%,在同类型行业中占比偏大,建设成本比重较大,道路结构做法是否合理显的尤为重要。
故本文拟对道路结构进行系统的分析计算,结合现场临时施工道路的设置,综合考虑建设成本,以确定最佳的道路结构层。
3道路做法的确定
3.1确定道路面层类型
考虑本项目厂内重型交通较少,同时从美观角度考虑,决定采用沥青混凝土路面。根据规范查得遵义市沥青路面气候分区属于2-4型,故沥青标号选用70号。
3.2交通量和设计标准
为减少后期维护成本,设计年限按15年考虑。根据对工艺流程的梳理、各厂房原料和成品用量的估算、行业常用运输车辆的类型统计、结合业主方的经验估值,最终确定本项目厂内主干道交通量构成主要分以下几个部分:
1.仓栅式载货车(以东风商用-车天龙重卡DFH5310CCYAI型车为例,总质量31吨,四轴,双后轴最大荷载180KN)4轴次/天
2.箱式载货车(以东风柳汽-新乘龙M3中卡为例,总质量16吨,三轴,单轴最大荷载115KN)12轴次/天
3.普通轿车(以金杯SY132为例,两轴,单轴最大荷载20KN)1400轴次/天
A.第3种普通轿车轴载Pi≥20KN,按下式换算为标准轴载:
B.第1种和第2种车辆轴载大于40KN,按下式计算:
故厂区道路每天行驶标准轴载当量的作用次数:
不考虑交通量年平均增长率时,平均日车道当量轴次Nt按下式计算。
故厂区平均日车道当量轴次:
3.3路面容许弯沉值(LR)
路面层的整体强度,以标准轴载作用下轮隙中心处的路表弯沉值LS表示。路表弯沉值LS应小于或等于路面容许弯沉值LS,即
路面容许弯沉值按下列公式计算:
Ne按下列公式计算:
根据3.2条计算结果代入公式计算Ne:
进而计算路面允许弯沉值:
3.4地基承载力
本项目地貌为构造溶蚀地貌类型,场地多数区域为填方区,填方厚度0.0~13.20米。根据地勘资料,素填土层在场地内广泛分布,主要由粘土及碎石组成,碎石约占10-30%。场地道路设计标高在903.00~907.80米之间,实测稳定地下水位891.60~896.40米之间,根据区域水文地质资料及遵义城区多年的勘察经验,场地丰水期最大涨幅约2.00米。因此丰水期地下水最高水位在898.40米左右,道路路基距地下水位3~4米。
场地地表红粘土平均含水率W0=38.7%,属于干燥型土壤,土壤液限WL=59.2,土壤塑限WP=32.7,
根据中国公路自然区划图,遵义市属V3三西贵州山地过湿区。根据规范查得该土质道路基层的回弹模量不足24.5Mpa,根据现场实测,场地承载力较低,需要进行地基处理。
3.5道路路基材料的选择
本项目所在遵义市隶属山石较多的区域,级配碎石材料市场较多,成本较低,故可采用级配碎石作为道路的底基层,上基层采用常用的半刚性基层水泥稳定碎石。
厂区道路一般在项目主体建筑完工后才开始铺设,但施工过程中安全文明施工要求施工道路需要硬化处理,施工道路还是要提前铺设,若只做道路基层,不做面层,则基层长期日晒雨淋,会失去稳定性,出现各种破碎,扬尘等情况,这些情况应予以避免,根据近两年来EPC项目的施工经验,常将基层的水泥稳定碎石部分换成贫混凝土,作为施工道路的面层,待完工后加铺一层水泥稳定碎石,最后铺设道路面层。
故经各种筛选,比较,底基层选用级配碎石,上基层选用水泥稳定碎石或与贫混凝土搭配作为上基层。
本项目填土较厚,不能满足路基承载力要求,故底基层拟考虑用300厚级配碎石压入土基以增强其地基承载力。
3.6道路结构层厚度计算
道路结构层厚度计算可通过公路路面设计程序系统HPDS2011进行计算。道路面层及底基层材料及厚度已经确定,本过程主要计算道路基层厚度,暂定基层厚度300mm。
按以下程序进行计算:
3.6.1设计弯沉值计算
根据软件HLS功能,将交通量和道路等级输入后算得:
路面设计弯沉值:63.2(0.01mm)
3.6.2根据路面设计弯沉值计算沥青路面结构厚度
根据软件HMPD功能,将交通量和道路结构层输入,计算水泥稳定碎石层厚度:
结论:
由于设计层厚度H(3)=Hmin时LS<=LD,
故弯沉计算已满足要求
路面设计层厚度:
H(3)=300 mm(仅考虑弯沉)
3.6.3计算沥青路面及路基交工验收弯沉值
根据软件HMPC功能,道路结构层等数据输入后,计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值:
第1层路面顶面交工验收弯沉值LS=33.5(0.01mm)
第2层路面顶面交工验收弯沉值LS=37.4(0.01mm)
第3层路面顶面交工验收弯沉值LS=43.6(0.01mm)
第4层路面顶面交工验收弯沉值LS=165.8(0.01mm)
路基顶面交工验收弯沉值LS=465.8(0.01mm)
经计算,道路结构做法满足设计需求,具体如图2.6.1,将150mm厚的水泥稳定碎石换成C25混凝土变为道路结构(二),如图2.6.2,两种做法均能满足道路交通量需求。
3.7道路造价比选
经计算,道路结构(一)综合单价约166.5元/㎡,道路结构(二)综合单价约234.77元/㎡,从道路直接造价方面比较,道路做法(二)较第一种做法综合单价高出68.20元/平方米。
从整个项目整体考虑,若道路做法(一)在施工阶段需要至少修建施工临时道路,同交通量等级的施工临时道路的造价高于68.20元/㎡,施工道路成本与项目最后道路的实施成本之和大于道路做法(二)的综合成本。
3.8结论
采用道路结构(二)种做法进行施工,对场内过路管预埋后可先实施级配碎石底基层和水泥混凝土基层。待整个项目接近尾声时,完善场内室外管线,后增的室外管线需要穿路时,对道路进行局部破除,完成埋管后对混凝土道路基层进行整体修补。养护完成后在其之上铺设150mm厚水泥稳定碎石基层,养护完成后完成面层。
4.结语
在传统模式下,设计院仅设计与项目直接相关的内容,而施工单位和设计院并非直接的利益方,设计院在进行项目成本优化时往往会忽视施工部分优化,而在EPC模式下,设计方与施工方成为统一的利益体,双方可以相互审视,站在更高的层面进行判断。本文旨在从道路结构做法这一小的视角为EPC项目提供技术支撑,同时也希望能从这一小点的思维角度引发更多的思考,即当设计阶段从更多方面考虑施工难度和施工成本时,整个工程的造价是否会有更多的优化空间。
摘要：随着工程总承包(EPC)模式的大力推行,设计的精细化,方案的经济性也成为了大家关注的焦点。本文以贵州某项目为例,针对厂区道路的结构做法进行系统的分析、计算、比选,从而确定更经济实用的道路结构层。
关键词：沥青混凝土路面,交通量,容许弯沉值,道路基层材料,道路结构层厚度
参考文献
[1] 蒋继穆,道路(J007-1-2(1993年合订本)),中国建筑标准设计研究院出版,2002.3
[2] 邓学钧,路基路面工程(第三版),人民交通出版社,2008.5
[3] 中交公路规划设计院有限公司,公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011),2011.9
[4] 吴万平,公路路基设计规范(JTG D30-2015),人民交通出版社,2015.2
[5] 刘伯莹,公路沥青路面设计规范(JTG D50-2017),人民交通出版社,2017.3
[6] 交通部公路科学研究所,公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2017),2017.9