山区通村公路低造价水泥混凝土路面结构研究谢俊

山区通村公路低造价水泥混凝土路面结构研究谢俊

谢俊

云南省楚雄彝族自治州大姚县农村公路建设规划站

摘要：我国的山区农村因为人员分散，通村公路的路线长，山区公路比平原地区的造价高，而当地政府又缺乏足够的资金进行通村公路建设，所以采取折中的方法，选择一些成本造价低的水泥混凝土路面来进行山区通村公路的建设，这样可以利用山区现有资源，节省工程造价成本，既解决了山区农村当地政府财政不足的问题，又保证了山区通村公路的建设质量。本文主要对小板块水泥混凝土、低强度水泥混凝土及抛石水泥混凝土这三种路面的力学性能、造价成本进行了综合分析，最后得出合理的抛石水泥混凝土路面结构应用在山区通村公路工程中最为合适，本文对山区通村公路低造价水泥混凝土路面结构的研究对山区通村公路的建设具有十分重要的现实意义。

关键词：山区通村公路；水泥混凝土；低造价；路面结构

前言

目前制约山区经济发展的主要因素之一就是交通问题，修建一条耐用、经济实惠的山区通村公路对于促进当地经济的发展是十分重要的意义，也是山区人民盼望已久的农村基础公益设施建设。本文根据个人经验，首先分析山区通村公路修建遇到的难题，然后对山区通村公路建设资料进行调查分析，再然后对山区公路路面的力学性能进行了细致的分析，最后文章分析了三种水泥混凝土路面的造价成本并进行了对比。

1、山区通村公路建设的难题分析

山区通过公路建设属于利民公共基础设施建设，是促进农村与城市经济交流的纽带，也是新农村建设项目之一，但是山区通村公路修建过程中遇到的问题比较多，下面进行详细分析：

1.1山区通村公路筹资困难

我国很多山区农村人口分散且比较少，经济底子薄弱，收入比较低，对山区通常公路凑资带来了困难。并且山区通村公路受到周围环境的影响大，施工比较困难，工程量大，一般为盘山公路，路线比较长，相比于平原地区公路来说修建需要的资金量更多，仅仅依靠当地财政部门和国家拨款拿不出那么多的资金进行山区通村公路建设，导致山区通村公路施工进展缓慢，所以山区通村公路必须选用低造价的水泥混凝土路面结构来解决建设资金问题。

1.2山区通村公路路面结构形式比较单一

目前，在国家的大力支持下，我国山区农村的通村公路已经修建完成了很多，目前还有部分地区在筹资建设当中。从已经修建完成的山区通村公路可以看出采用的路面结构和用材基本都是一样的，一般路面的厚度控制在18公分以内，对通村公路的路基稳定性、交通具体情况没有多加考虑，以及山区修路的材料价格、运输等情况也没有多加考虑，导致经济比较发达的山区公路因为过往车辆频繁，一些大型车辆的碾压，公路破坏现象严重，而一些经济不发达的山区公路被闲置很少有车辆经过，这样就造成了资源浪费。

2.对山区通村公路建设资源的调查分析

2.1山区通村公路交通情况分析

对云南某县几个村镇的公路交通情况进行抽样调查发现，山区公路交通主要的车辆出入是农用车，比如拖拉机、农用拉货的三轮车、面包车、四轮货车、拖拉机、摩托车及极少量的轿车，很少有大型车辆、载重大货车经过。所以山区的通村公路的车流量很少，车辆的载重量也比较低。因此在山区通村公路路面结构设计上考虑使用低造价的水泥混凝土路面结构，这样既可以满足山区农村人民对交通运输道路的需求，也可以降低筹资压力，让通村公路资源得到很好的利用，不浪费。

2.2路基的强度分析

路基强度和水泥混凝土路面的厚度有直接关系，进而对山区通村公路有影响。本文以云南某县一村镇将要筹建的通村公路为例进行分析，使用弯沉测量对该山区公路土基，测得土基的回弹模量在131到236兆帕之间，变异性比较大。这种情况根据土基强度把整条路段划分成100—150兆帕、150—200兆帕、200—250兆帕这样的三个等级，然后对三个等级的土基段铺设不同的路面厚度以满足整条道路强度的要求，也不造成材料浪费。

2.3山区通村公路路面结构用材的选择

因为在山区，可以就地取材来降低一些材料的费用和材料运输费用，石灰岩、砂石、鹅卵石等都可以作为公路修建的石料使用，这些石料主要用于路面集料，可以增加山区通村公路路面的承重能力，也可以降低路面的材料费用。要注意使用砂石、鹅卵石时要使用水泥砂浆混用集料。

3、山区通村公路路面结构的力学分析

依据以前修建山区通村公路的经验和山区道路的实际情况，常用的路面结构形式有三种：

（1）土基（原路面）+抛石水泥混凝土；

（2）土基（原路面）+低强度水泥混凝土；

（3）土基（原路面）+小板块水泥混凝土。

使用有限元软件对上述三种路面结构形式做力学性能分析，对比优化选出力学性能最好的路面结构形式。

3.1建立有限元软件模型

对小板块水泥混凝土、抛石水泥混凝土、普通水泥混凝土和复合式水泥混凝土这四种路面结构形式都采用有8个节点的三维六面体Solid45单元，然后创建如下图1所示的道路几何尺寸和荷载分布图，如下图2所示为具体的四种路面结构有限元计算模型图。

3.2抛石水泥混凝土路面力学计算

抛石水泥混凝土路面是采用粒径较大的卵石和普通水泥混凝土形成的水泥混凝土路面，抛石水泥混凝土面板的长度是5.0米，宽度为3.5米，详细信息见下表1，对抛石水泥混凝土面板做弯拉强度计算，具体信息见下表2。

3.4小板块水泥混凝土路面力学分析

小板块水泥混凝土路面面板的长为2米，板宽为1，75米，如下表5所示小板块水泥混凝土路面结构层材料参数，下表6为小板块水泥混凝土路面结构层底的弯拉强度值分析数据。

通过图3的关系曲线可以看出，当路面厚度相同时，低强度水泥混凝土路面层低拉应力最大，拉应力最小的是抛石混凝土路面，小板块混凝土路面的层底拉应力次之。

通过图4的关系曲线可以看出，当土基模量相同时，层低拉应力最小的是抛石混凝土路面，低强度水泥混凝土路面层低拉应力最大，小板块混凝土路面的层底拉应力次之。

从力学性能分析，抛石水泥混凝土路面力学性能最好。

4、山区通村公路造价对比分析

工程成本公式：

Cm=D+B（1）

工程成本用Cm表示，单位是元；B为工程成本中不变费用；D为工程成本中可变费用。

工程成本中可变费用计算公式

D=D1+D2+D3（2）

D2表示机械和人工费用；D1表示材料费用；D3表示切缝的费用。

利用公式（1）、（2）对小板块水泥混凝土路面、低强度水泥混凝土路面和抛石混凝土路面的造价成本进行计算，得出抛石水泥混凝土路面使用的水泥材料非常少，成本最低，最适合应用于山区通村公路。

5、结束语

通过力学性能分析和成本造价分析发现抛石水泥混凝土路面是最适合用于山区通村公路路面结构。

参考文献：

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