高速公路的线型设计

路基路面排水设计在我国高速公路上的应用

摘要：首先是对高速公路的线型设计的介绍，在国民经济发展中高速公路起着至关重要的作用，高速公路具有车速大、通行能力大、行车安全以及运输成本低等优点。但是好的线型设计才使高速公路具有这些无与伦比的优点。驾车在沥青路面与混凝土路面哪个更舒适，答案是沥青路面，我国的沥青路面发展较晚，经历一波三折后沥青路面得到了广泛的应用，下面我们将探讨沥青路面破坏后如何修补的问题。

关键词：高速公路 线型设计 沥青路面 破坏 修补

高速公路的线型设计

1、平面线形设计

道路平面的基本线形是直线、圆曲线和回旋线。若直线与圆曲线连接，无论圆曲线半径多大，当汽车驶过切点时，由于发生突变，必然引起乘客感觉上的不愉快。在视觉上，直线与圆曲线的连接处，线形不连续。要改变这些缺陷，应该在直线与圆曲线之间插人一段足够长度的回旋线。

回旋线与圆曲线连接，可组成更为圆顺流畅的平曲线。过去不少人惯于把回旋线当作辅助型而放在次要地位。这样设计的平曲线，都是圆曲线长而回旋线段短，构成一些不太舒展的线形。其实回旋线更灵活，可以与任何曲率的圆曲线相连接，构成连续的平曲线，在地形比较崎岖的山地，即使选用较小半径的圆曲线，若配合适当长度的回旋线，也可以

获得流畅的线型。许多国家都肯定回旋线—圆曲线—回旋线的长度比，最好是1:1:1。从而证明，最好的平曲线设计，应该是运用更长的回旋线连接圆曲线以组成完美的线形。

两个反向曲线之间，用两个反向回旋线连接比用直线连接更好，它完全符合曲率渐变和行车平稳的要求。如果在两段圆曲线间插人一段直线，即使直线长度能满足设计规范的要求，也不是一个好的设计。

2、纵面线形设计

道路纵向的基本线型是直线和竖曲线，在直线变坡点设置竖曲线，将两头的直线坡面连接成圆顺的曲线坡面，供汽车安全、舒适的行驶。规范中所规定的竖曲线最小半径和最小长度，是保证汽车安全行驶的最低要求，不是最好的设计指标。若要求更平缓的纵面线形，竖曲线的设计半径应比规定值大3—5倍，有时甚至于10倍。为此虽然须增加一些路基土石方和小型构造物的工程费，但是，可获得圆滑柔和的升坡和降坡，使驾驶员和乘客在视觉上和心理上，有一种轻松舒适的感觉。如果我们所选用的设计半径，能使两相邻的竖曲线在公切点上彼此连接起来，构成连续曲面纵坡，不仅路容更加美观，消除直线纵坡的僵硬感，同时还将大大提高载重汽车的营运效益。

道路纵坡度，通常以直线坡为代表，即两变坡点间的高差为水平距离的比值，用百分数表示。直线坡的坡面线是竖曲线的切线。直线坡的纵坡是定值，而曲线坡的纵坡度则随切线角的增大而减少，其任意两点间的纵坡度都不相等，都应小于相应的直线坡的纵坡度。若两相邻纵坡的代数差值不大，曲线坡面的纵坡度的纵坡度。若两相邻纵坡的代数差值较大，应考虑有“等量直线坡长”来计算竖曲线的“等量纵坡度”。不言而喻，曲线坡面的等量纵坡度，必定小于相应的直线纵坡度，因此，在设计连续竖曲线的变坡点时，可将预设纵坡加大1-2%，让它的等量纵坡接近于规定的最大纵坡。

在连续竖曲线的车道面上，公切点附近的纵坡最大。汽车上坡时，驶过公切点的瞬间纵坡开始变小，不需长时间加速爬坡；汽车下坡时，又可将蓄积的动能用于下一个升坡的冲破，这样顺上顺下，可以节省燃料，减少驾驶员操作。

3、平、纵面线形配合

平、纵面线形组合，是道路线形设计的重要部分。平、纵配合恰当，可使两者相形益彰。如果伸展在大地上的是一条连续流畅三维曲线，必然会呈现出和谐轻松的路容。一般来讲，各项技术指标均衡的道路线形，不但可以节省工程费，还可以提高道路的服务水平。

平曲线转点以竖曲线变坡点重叠，是平、纵线形的最佳配合。虽然不一定要求它们完全重叠，但是，愈接近重叠愈能在视觉上显示出线形的连续性，有利于驾驶员同步操作。其次应注意保持平、纵线形的技术指标均衡，缓坡不与急变重叠，陡坡也不与平缓的平曲线重叠。相对应的竖曲线半径，以大于平曲线半径的10-20倍为好，而竖曲线长度应限制在平曲线的长度范围内。另外，竖曲线也不应该太短，在一个平曲线内不应有两次以上的纵坡起伏。保持道路线形在视觉上的连续性，最好的方法是不用直线，平面上全部用回旋线与圆曲线连接，纵向上全部用竖曲线相互连接，不留直线坡段。平、纵配合良好的三维曲线，将使道路成为自然环境的一部分，驾驶员和乘客在视觉和心理上，感到悦目和舒心。

4、其它几点说明

一条道路是一条完整的线形工程。应该自成一个体系，随着地形变化，线形由缓到急或由急到缓时选取各项技术指标，应力求均衡渐变，形成固有的风格。不应只见局部，不见整体，不应以符合规范为满足，随机选取，以致失去均衡。如果我们在线形设计中，只注意契合局部地形和减少土石方工程量，却忽视道路整体的均衡，就会因小失大，留下瑕

疵，最后形成难以改变的遗憾。

公路隧道工程是山地高速公路的明智选择。经过不断改进的隧道施工设施，使隧道工程的施工进度快，克服不良地质现象能力强，若与明挖路堑工程或绕线傍山的切方工程比较，隧道工程有利于景观开发，环境污染少，绝对工程数量少，施工进度受自然气候干扰少，建成通车后养护工程费用少等，可取得工程费省和社会效益好的效果。据华南某高速公路工程与明挖路堑工程的比选资料，隧道工程可节省工程费40%，工期提前半年，没有废方。而路堑工程的施工场地狭窄，施工操作与运输操作相互干扰，再加上自然气候影响，工期没有保证，最明显的缺点是两百多万立方废方将堆满一处山谷，掩埋农田、果园、树林地共一百多亩，必然造成水土流失和环境污染，隧道工程以绝对优势获选。

道路建设应尽量少破坏周围环境，应充分利用自然景观。至于如何培植园林及开发景观，还是一个需要结合园艺家共同研究的课题，至于在道路沿线及其立体交叉枢纽内，有计划的植树、种草皮、建花坛使之园林化，可能是多数人的愿望。倘若利用高速公路主体交叉桥下的空间建商场，将高速公路场面城市化，可能不会有很多人赞同。我想结合我国的国情和地区特点，搞好高速公路的景观开发，应该以法定形式给予约束。

近几年来，我国各地都在兴建高等级公路，通车里程累计数递增很快，但若与我国的幅员、人口和经济发展前景相比，我们的步子还要更大一些。纵观各国高速公路的工程技术却有过不少的经验和教训，我们应该力求更好的设计和更好的投资效益，在总结经验的基础上，适当借鉴国外的成熟经验，不断提高我国高速公路的设计水平，力求付出的“学费”更少，取得的投资效益更佳。

沥青路面破坏修复施工技术

1、沥青路面破坏

是指路面结构受到破坏或路面表层使用功能丧失，致使路面的使用性能受到影响。造成沥青路面损坏的因素有很多。包括行车荷载因素，如：超载、重复加载、水平荷载等。环境因素，如：温度变化、湿度变换、冰冻作用等。此外还有设计、施工、材料、养护管理等多种原因。因此，沥青路面破坏的表现形式也具有明显的多样性，常见的有裂缝、车辙、波浪、拥包、泛油、坑槽、唧浆、冻胀、沉陷、表面磨光、桥面铺装脱落等。

针对我国高速公路的实际情况，研究沥青路面的破坏原因，有助于从设计上加以改进、完善，在养护维修时对不同形式病害进行识别和分析，并根据不同类型、不同程度的病害采取不同的养护维修措施，因而开展高速公路沥青路面破坏修复技术的研究迫在眉睫。

根据沥青路面早期出现的各种破坏类型，包括裂缝、坑槽、车辙、桥面铺装损坏等，分析了各种维修作业的特点及适用范围。高速公路及时合理的养护维修可以延长沥青路面使用寿命，但是，当路面维护不及时或达到使用年限时，必要的大修是不可避免的，这就要求我们进一步研究路面大修，主要是铣刨老路面，对下承层的局部修复然后重新铺路面的技术特点及发展方向。

2、几种沥青路面破坏的修复

2.1 线性裂缝修复方法

1） 对轻微的线性裂缝，缝宽小于 2 m m 的，一般采用把缝隙刷扫干净，并用压缩空气吹净尘土后，采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。施工时注意环境温度的影响要随之改变施工工艺。在高温季节可采用喷洒沥青撒料压入法修复或小面积封层施工；在低

温潮湿季节则充分利用乳化沥青（特别是阳离子乳化沥青），因其具有不怕水，能裹覆潮湿石料，且低温不影响其流动性和浸润性的良好性能，采用阳离子乳化沥青封层，或采用相应级配的乳化沥青稀浆封层。

2） 对于缝宽在 2～5 m m 的，由于路面基层温缩、干缩引起的纵横向反射裂缝，可采用热沥青或乳化沥青灌缝。施工工艺为：清缝（用吹风机和铁钩清除缝中杂物） →以加温到130℃以上热沥青或常温乳化沥青（有良好的流动性） 用灌缝机依次缓慢向缝中灌注，直到饱满为止→待沥青冷却但在可塑状态时（约60℃左右），用铁铲铲除表面多余沥青以防污染路面。该处理方法在国内较为常见，施工方便，造价低，但根据施工经验，热沥青或乳化沥青很难灌入缝内，而且沥青与裂缝粘结不牢，沥青受热易挤出，既影响外观，又不能起到很好的封水作用。

3） 对于由于下承层不均匀沉降引起的宽度大于 5m m 的线性裂缝，需要沿缝两侧各开50cm～100cm，挖除上面层，先处理裂缝，然后剔除内杂物和松动的缝隙边缘或沿缝开槽后用压缩空气吹净并保持缝隙干燥，采用粗砂或细粒式热拌沥青混合料填充，捣实，并用烙铁封口，随即撒砂、扫匀，也可采用乳化沥青混合料填缝。注意如处理对象为不稳定的纵缝时，应在处理裂缝的同时，根据成因采用排水、软基加固的方法加速裂缝固结。

2.2 坑槽破坏修复方法

1） 冷料冷补工艺。该施工工艺主要用于应急性修补，通常先要开槽成型，将待补坑槽松散物、灰尘或淤泥清除，倒入冷补料松铺系数为1.2～1.5，摊铺均匀，保证坑槽周边材料充足。但不要漫散至坑槽边沿外的路面。后用夯锤或振动式路碾机压实(日常施工时通常采用平板夯，如遇特殊情况可直接使用夯锤)，深度在6cm 以上的坑槽必须分层投料夯实。若密实度不足，则经车辆行驶碾压，修补处会略有下沉，此时不必挖除坑内原冷补材

料，只需将更细一级的冷补料铺上压实即可。为防止此类情况的发生，通常使修补后坑槽地表面略高于周围路面约5～10m m。运行一段时间修补处即会与路面持平。修补面积约为 50cm x50cm、深 4.5 cm 左右的坑槽需大约 25 kg 的冷补材料。使用冷补材料只需要大约10min 即可开放交通。根据养护的大量实践，对于冷补材料修补坑槽，可以充分发挥施工方便、开放交通快的优点，但由于与原路面较薄弱的粘结性，在行车荷载和雨水的不断冲刷下其最终的修补寿命通常只有2 个月左右。对于50cmX50cm 的表面层坑槽，通常需要25kg 的冷料。这是一种应急性的修补措施，可以解决临时性的影响安全的坑槽修补。但作为全线的日常使用，相对来说价格偏高。

2） 热料热补工艺。随着养护设备的发展，逐渐采用加热设备进行路面的就地热修补，能较好地解决接缝的问题，并且热修补技术明显提高施工质量。其主要原理是采用100％高强度辐射热加热墙，先将沥青路面加热、耙松、喷洒乳化沥青，使沥青料再生，再加入热的新料，用自带的压路机将其压实，能够达到很好的修补效果。这类就地热修补设备的主要工艺包括：

a. 测定破坏部分的范围与深度，按“圆洞方补、斜洞正补”的原则，划出坑槽修补轮廓线（正方形或长方形），适当外移5cm 左右，使得接缝处理效果更好；b.将加热板调整到合适的位置，选择适当的加热区域；c.用加热板加热待修的区域，可以自行设定时间，一定时间后路面被软化；d.耙松软化的路面，切边；e.喷洒乳化沥青形成一层粘接沥青，从料仓中输出保温的新的沥青混合料；f.摊铺整平，再喷洒适量乳化沥青作为再生剂；g.由边部向中间反复压实 4～6 遍；h.清理作业区域，开放交通，通常夏季开放交通略晚。一般情况下修补加热墙面积范围内的病害大概需要20min，修复后接缝密合、平整、美观、耐久。

2.3 泛油破坏修复

1） 对于路表轻微泛油，表面石子仍外露的路段，可不作处理；2）对于大段泛油严重，磨擦系数降低较多，影响行车安全的，可采用碎石压入法处治或铣刨原路面重新摊铺面层；3） 可采用路面磨擦系数恢复设备及机械式喷砂打毛法，将路面上的油膜打除，效果较好，打毛后路面外观明显改善，磨擦系数由打毛前的32～35 提高到打毛后的54～66（BPN值，摆式仪测量），但是经过打毛后，在夏季高温时仍易出现泛油现象；4） 采用SBR改性乳化橡胶沥青进行稀浆封层，效果较为明显，施工速度快，但是由于稀浆封层的耐久性较差，使用时间还有待进一步观测，以确定这种方法的耐久性如何；5） 必要时可采用微表处封层技术。这种技术对于提高抗滑性能效果很好。

［参考文献］

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[2] 沈金安.关于沥青混合料的均匀性和离析问题[J].公路交通科技,2001.

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工程,2009.