1项目概述
浙江省77省道延伸线为双向4车道一级公路，设计速度80km/h，路基宽24.5m。该项目连接了温州陆域与洞头岛，起点为温州市龙湾区上岙村（现状77省道与灵昆线交叉口），经灵昆大桥，灵昆岛北侧、灵霓海堤、霓屿岛、状元岙岛，终点至状元岙深水港区。其中灵霓海堤段（K11+345~K25+810）路线与现状灵霓海堤并行，在现状海堤南侧3.0m拼宽整幅路基，路堤直接建在原海堤的镇压平台之上。现状灵霓海堤堤顶路面高程5.13m，堤顶路面宽9.6m，双向两车道通行，两侧防浪墙（防撞栏杆）宽各0.75m。海堤作为抛石体大堤，于2003年2月开始施工，2006年4月建成通车。原海堤座落于滩涂上，根据勘察报告，除原海堤抛石体外，在勘察深度范围内上部以淤泥与粉砂互层、淤泥、淤泥质粘土为主，为流塑状，高压缩性，透水性较差，具嗅味，含少量贝壳碎屑、腐植质，工程地质性质很差，地基承载力35kPa~50kPa左右，层厚约30~45m；下部为粘土、粉质粘土，灰色、兰灰色，软塑-可塑状，高压缩性，含少量粉细砂、炭化物碎屑，工程地质性质一般，层厚约21.1m。灵霓海堤段在滩涂上填筑路基，地质条件差，工后沉降大，并且与原海堤结合，建设条件复杂。本工程设计的重点是结合原海堤沉降观测数据，计算分析现路堤结合路基的沉降变化情况、规律及其对路面结构的影响。本篇文章重点介绍利用该路段沉降变化的计算值，设置合理的过渡路面，使得路面既满足使用功能又经济合理。
2过渡路面过渡年限的选取
2.1原海堤沉降分析
由原海堤设计单位提供的海堤沉降观测数据及沉降计算对比分析如图1、图2。由图1原海堤沉降观测数据，图2灵霓海堤段实测沉降曲线与利用实际加载曲线计算的沉降曲线对比图看出，无论实测还是计算，海堤沉降的拐点（二阶导数为零点）都出现在1000天之前，沉降曲线逐渐收敛于某个沉降值，这个1000天是从路堤开始施工计起的，那么从路基施工起点到路面施工完后的3年时间约为2000天，沉降曲线是收敛的，故新建路面选择3年作为过渡期是有合理的可能性的。
2.2拼宽海堤沉降分析
根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范JTJ017-96》中要求工后沉降满足一级公路桥头≤10cm，通道和涵洞毗邻处≤20cm，一般路段≤30cm，那么新建海堤工后沉降的情况分析如下：图3为新建路堤沉降控制点示意图，可以看出和路面直接相关的控制点为DEF三点，这三点的沉降值直接反映出路基横向变形对路面结构的影响。由图4看出，路基竣工时各点沉降量很大，D、E两点达到了2.5~3.6m，而F点在1.2~1.5m之间。根据《公路路基设计规范JTGD30-2004》关于软土地基上原有道路拓宽设计的规定：路基拼宽时，应控制新老路基之间的差异沉降，原有路基与拓宽路基的路拱横坡度的工后增大值不应大于0.5%。这个规定反映了在软土地基上修建路堤时，当横断面方向沉降不均匀时，那么相邻的两个控制点之间的高差问题由两点间横坡度变化值反映，本项目我们可以套用这一规定来研究DEF三点之间的沉降差，当超出此规定值时，说明某两点之间沉降差过大，路面结构有可能发生结构性破坏。通过计算DE横向坡度变化值最大为1.55%，EF横向坡度变化值最大达到了16.10%，横向不均匀沉降显著。由表1和图5看出，DEF三点过渡期（3年）沉降在10~41cm之间，研究沉降差，DE横向坡度变化值最大为0.85%，EF横向坡度变化值最大达到了1.67%，横向不均匀沉降仍存在，但已明显减小。由表2及图6看出，DEF三点工后沉降在7.6~25.6cm之间，研究沉降差，DE横向坡度变化值最大为0.54%，EF横向坡度变化值最大为1.03%，横向不均匀沉降进一步减小，且各断面的沉降满足《公路软土地基路堤设计与施工技术规范JTJ017-96》中对工后沉降的要求。由表1和表2看出，DEF三点15年工后沉降在16.2~67cm，其中大于30cm的有30个点，占总计数点的76.9%，而DEF三点工后（3年过渡后）沉降在7.6~25.6cm之间，各断面的沉降满足《公路软土地基路堤设计与施工技术规范JTJ017-96》中对工后沉降的要求，因此选择3年作为过渡期，建过渡式路面是合理的，后续12年使用期工后沉降满足上述规范要求。
3路面结构方案拟定
3.1路面基层特点分析
路面基层通常可分为全柔性基层、复合式基层和半刚性基层。其各自的结构特点分别为：柔性基层沥青路面与半刚性基层沥青路面相比较，最大的优势在于柔性路面的基层和底基层没有裂缝产生，同时对本项目浅滩围涂填石路堤变形协调性强；采用沥青稳定碎石基层沥青路面，由于面层和基层材料结构的相似性，路面结构受力、变形更为协调；沥青混合料对于水分的变化不敏感，受水的影响较小；沥青稳定碎石基层同沥青面层一起构成全厚式沥青面层，整个沥青面层的修筑时间少。半刚性基层主要优点在于强度高，基层承载力强，为面层提供稳定的支撑，同时，初期强度形成较快，且随龄期的增长而增长，就地取材方便，造价低，有着成熟的设计、施工方法和施工工艺，初期投资少，但半刚性基层在修建初期由于其干缩和温缩特性的综合作用，在该结构层产生不规则裂缝,运营期间，在荷载应力和温度应力的共同作用下，导致沥青路面产生基层反射裂缝，进而影响沥青路面的基本路用性能和耐久性，水稳性等，另外，半刚性基层对对本项目浅滩围涂填石路堤变形协调性差，易由于路堤的不均匀沉降引发开裂，在重交通情况下，更易出现早期路面病害，一旦出现比较严重的开裂现象，也就意味着路面出现了结构性破坏。复合式基层沥青路面结构,把柔性基层（沥青稳定类材料）作为上基层,半刚性基层（水泥稳定类材料）作为下基层，让二者优势互补，充分利用半刚性材料具有较高强度和承载能力的优点，减小沥青层的厚度，大大节约初期投资，同时柔性基层的存在使半刚性材料层位下降，改善其受力条件，并且对半刚性材料层反射裂缝起到缓裂和止裂的作用，具有良好的柔性、隔温性以及排水性等特点，大大改善路面结构的水稳条件。
3.2路面结构方案拟定
需要指出的是，新建路基3年过渡期内，不均匀沉降很突出，由于半刚性材料本身的脆性问题，对于路基竖向应变协调性差，当路基发生较大的应变，而半刚性层不能与路基顶面保持层间连续状态时，就会出现半刚性层底与路基脱空，当变形累计到一定程度时，半刚性层底即产生断裂破坏，随着行车荷载的继续作用，裂缝不断扩大，直至半刚性基层整体断裂，发生结构性破坏，所以在3年过渡期内不对半刚性基层进行比选。本工程路面结构推荐采用沥青混凝土路面，不对水泥混凝土路面进行比较，根据对沉降结果的分析，分别对3年路面和12年路面拟定了几种沥青混凝土路面结构形式，各方案比选见下表3和表4。
4路面结构方案比选
4.1路面各方案说明
4.1.13年过渡式路面：F1属于临时性路面结构，F2属于柔性基层沥青路面结构，F3属于复合式基层沥青路面结构。12年使用期路面：F1-1属于柔性基层沥青路面，F1-2属于复合式基层沥青路面，F1-3属于半刚性基层沥青路面，F2-1属于柔性基层沥青路面加铺罩面，F3-1复合式基层沥青路面加铺罩面。由于灵霓海堤段处于深厚软基上，同时采用了填石路堤，故在路面结构层与路基之间设置了级配碎石垫层，目的在路基路面之间有个过渡，起到调平和吸收部分不均匀沉降变形的作用。4.1.2F2方案柔性基层使用的是沥青稳定碎石，对海堤过渡期内的不均匀沉降有较好的变形协调性，同时又具有较高的承载能力和结构整体的稳定性，能够为过渡期提供一个较好的通行条件；而F3方案复合式基层，存在一部分水泥稳定碎石层，路面整体抗变形能力差。F1临时性路面结构，由于通车初期，交通量较小，临时性路面结构给轻交通行车提供了一个基本的通行条件，级配碎石层可以协调路基不均匀沉降变形，贯入式的沥青结构简单，初期投资少。3年后，挖除贯入式表层，级配碎石层在三年路基沉降固结和荷载作用下嵌挤紧密，能提供较高的路基顶面回弹模量，为12年新建路面结构提供了有利条件，且新路面结构不存在已生成的结构裂缝问题，消除了12年路面隐藏病害出现的隐患，不失为一个很好的方案。4.1.3对于12年使用期路面，F2-1、F3-1均属于原有3年过渡式路面加铺罩面方案，因此，整个结构路用性能是建立在3年过渡式路面结构基础上的，那么，在加铺使用期路面结构之前，应该对当时的灵霓海堤过渡式路面做全面的检测，调查破损情况，调查路面强度、平整度、抗滑能力、渗水性等指标，并做路面钻芯和路基钻芯，根据检测结果判断是否采用加铺罩面的方案。如路面出现较多病害，路面使用性能指数PQI（包括路面损坏状况指数PCI、平整度指数IRI、车辙深度指数RDI、抗滑性能指数SRI、路面结构强度指数PSSI各指标的检测与评价）不满足养护规定值，就要首先对过渡式路面灌缝，修补坑槽，然后采取补强设计等措施进行养护维修，这就是根据现场检测结果实施动态设计的过程，这样更符合在本段深厚软基上修建路基路面的复杂地质条件的客观实际。4.1.4F1-1、F1-2、F1-3、三个方案属于在挖除原3年临时路面贯入式表层后新建的路面结构。
4.2经济分析
由图7~图9可以看出，有些方案初期投资较大，而后期投资较小，如F3+F3-1；有些方案初期投资较小，而后期投资较大，如F1+F1-1。那么结合前面各方案技术经济分析，F1+F1-1虽然15年总造价较高，但考虑以下原因：4.2.1F2-1、F3-1方案均是在原有3年过渡式路面上加铺罩面，若3年后即时路况调查过渡期路面使用性能指数PQI中差，就要采用补强方案，预估单价会有变动，加上对旧路面修补维护费用，可以肯定单价一定是增加的，F1与F1-1方案15年的总造价就不一定是最贵的了。4.2.2由沉降计算分析，12年使用期内仍存在沉降，虽然满足软基沉降要求，但沉降计算毕竟只是个理论推导的过程，和实际沉降情况是有差别的，若实际向更不利的方向发展，那么柔性结构可以说是个保守的选择，是有一定安全储备的。4.2.3不可能通过路面来解决路基不均匀沉降的问题，但当地基处理方案确定后，我们只能选择更适合工程实际（地基和地基处理方式）的路面结构，所以拟选择F1+F1-1作为推荐方案。
5结语
通过以上技术经济分析，F1+F1-1方案借鉴温州市已实施的灵昆线过渡式路面的经验，初期投资小，在过渡期对不可预计因素引起的工程变更需承担的经酒店管理论文济风险低，同时路面结构在技术上是适应本段深厚软基地质特性及软基处理方案的，并考虑了一定的安全储备，12年新建路面方案消除了过渡期路面结构存在病害隐患的问题，故作为推荐方案。
作者：章资和
