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摘要：目的：对中国和南部非洲的道路工程设计进行对比，针对两国道路结构、路面设计等进行论证。方法：安哥拉及非洲南部的公路工程建设，采用南部非洲交通运输委员会关于道路工程设计的标准，通过道路路面设计手册中所包含的各项内容，采用SATCC规范，在南部非洲诸多国家的公路工程建设过程中，获得了很多成果。结果：如莱索托、赞比亚、坦桑尼亚、博茨瓦纳等，从南部非洲标准路面设计成果中，经过整理和分析，总结出了诸多的经验，通过研究，与我国道路设计进行了比较，从而产生了针对中国道路工程设计和南部非洲道路设计的一系列的研究理论，对于两国的道路工程建设都具有深远的意义。结论：南部非洲道路结构设计和中国道路结构设计的诸多特征、方法等诸多不同，对中国和南部非洲道路设计规范差异进行比较，能够在今后进行工程建设的过程中提供重要参考作用。
关键词： 中国道路；南部非洲道路；设计规范差异
前言
南部非洲区域范围是指南部非洲发展共同体（SADC）的16个成员国，包括南非、安哥拉、博茨瓦纳、津巴布韦、莱索托、马拉维、莫桑比克、纳米比亚、斯威士兰、坦桑尼亚、赞比亚、毛里求斯、刚果（金）、塞舌尔、马达加斯加、科摩罗。包含了非洲南部的大部分的地区，地形包括岛屿等。在道路建设上，得到了我国建设单位的大力支持，越来越多的中国建设单位，来到南部非洲，进行了道路的设计和建设，通过我国雄厚的建设力量以及丰富的建设经验，再加上对南部非洲的道路建设的深入研究，最终付诸于实践，获得了国际道路建设的累累硕果。
一、南部非洲道路结构设计
南部非洲路面设计方法
南部非洲的路面设计，遵循南部非洲相关的道路柔性路面结构设计规范等，从技术建议中进行分析，发现，这些规定经过数年的修订，才达到了现行的标准。南部非洲标准《道路路面设计手册》SATCC针对道路结构设计主要是基于不同的道路服务目标等级、类型、使用年限、路基强度、地理环境、路面材料性能、工艺要求等因素，并且根据以上因素给出了道路结构组成的标准建议。主要设计过程分为五个步骤；
第一步，估算在设计使用年限内道路累计交通量；
第二步，定义将要修建道路位置的路基强度（CBR值指标）；
第三步，定义修建道路地域的外部气候（干区或湿区）；
第四步，确定将影响设计选择的所有实际情况；
第五步，选择合适的道路结构层。
1、估算设计交通量
估算交通量首先需要明确道路的设计年限。也就是在此期间道路预计需要承担相应等级的交通量，并且不包括主要的返修和修复工作。设计年限的选择取决于许多参数和不确定因素及业主的要求，这需要设计人根据所有可用的信息去确认。南部非洲设计规范提供了一些选择范围，如表1-1所示。
表1-1，路面设计年限选择指导
选定合适的材料需要设计师根据实际情况出发，就地取材，同时需要考虑材料成本及运力等因素。工程师应根据当地经验，临时试验和/或专家建议来确定最合适的方法。
关于地形、超载车辆、路基CBR低于2%、设计交通量大于3×107 ESA、现状路的修复等因素，均作为本步骤考虑范围，在此就不一一阐述了。
5、选择可行的道路结构
根据以上几个步骤，最终设计师可以根据南部非洲标准《道路路面设计手册》（SATCC）中的附录C中选择出合适的道路结构组成。附录C将道路结构选择分为干区域及湿区域两大类，并分别分为D1~D5及W1~W5。
二、中国道路结构设计
1、中国道路路面设计方法
我国国土幅员辽阔，地形地貌、自然环境、水文和地质种类丰富，国家经过多年基础建设，在公路道路工程上已经积累了丰富的经验，建立了一套成熟的理论体系和适合不同路面结构的设计规范和规程。本文着重从沥青路面设计入手。
我国路面设计同样从交通分析、环境参数、土基回弹模量、路面材料特性与参数等主要方面入手，但相较南部非洲规范SATCC有着更详细的划分及规范要求。不同于SATCC规范对新建道路采用典型结构选定法，在规范里推荐了典型的路面结构做法，中国规范《公路沥青路面设计规范》JTG-D50-2017中路面结构设计采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论进行计算。路面结构层厚度的确定应满足结构整体刚度（即承载力）与沥青层或半刚性基层、底基层抗疲劳开裂的要求。以路面回弹弯沉值、沥青混凝土的层底拉应力及半刚性材料层的层底拉应力为设计指标，最终确认采用的路面结构。
2、我国的半刚性基层和柔性基层的道路设计
柔性基层道路结构和半刚性基层道路结构在世界各地都有着广泛的应用，他们各自都有着相应的优缺点。应根据现场实际情况，全方面的考虑结构方案。
半刚性基层在我国公路及市政道路建设上有着最为广泛的应用。半刚性基层有着高承载力、材料组成灵活经济、我国应用技术上成熟等优势。但也存在着易出现温缩或干缩造成的反射裂缝等问题，这个问题尤其在安哥拉的某些项目上表现极为突出。
柔性基层包含了沥青稳定碎石、沥青混凝土、级配碎石基层，柔性基层相较半刚性基层为柔软，不会由于温度的变化，产生应力影响。相对半刚性基层，柔性道路的设计，可以不用过多地考虑反射裂缝等问题。并且碎石基层等柔性基层，透水性很好，对于水损害等不利因素有着很好的抑制作用。从结构层的受力来看，柔性基层承载力不如相同厚度的半刚性基层，对底基层的承载力要求比较高，存在着一定的局限性。且柔性基层在某些区域材料成本要远高于半刚性基层。因此，可以考虑对柔性道路基层和半刚性结合设计，可以把基层首层采用柔性基层（例如碎石基层），上面做面层，缓冲反射裂纹的发生，级配碎石可以消减、吸收沥青层传下来的应力和半刚性基层的反射裂缝。并且级配碎石基层可以作为疏水层，有效排除水害。
三、中国和南部非洲道路设计规范应用及对比
笔者从2010年起至今在多个非洲国家从事道路设计工作。其中有完全采用中国道路设计规范的项目，也有以中国道路规范及南部非洲道路设计规范SATCC为设计基础，同时相互参考的项目。SATCC规范主要是参照美国标准（AASHTO、ASTM）、英国标准、南非标准等，与中国标准体系存在差异。如等效标准轴载采用的是80KN，而中国采用的是100KN。SATCC对道路结构的选择属于经验法，而我国的道路结构设计属于理论力学法。而且SATCC的结构形式多以柔性基层形式为主。
结 论
随着中国国力增强，中国制造推向全球，越来越多的中资建设单位参与到国际项目中去。将我国的优秀的道路建设经验带到了南部非洲诸多国家，帮助他们进行了大量的道路建设。但是完全套用中国规范，并不是一个很好的选择，各国规范都存在地域适应性。那么根据项目特点及地域特点，与当地规范相融合，选择一个合适的道路结构、路面结构就显得尤为重要。今后对于海外项目来说，对当地的设计规范了解，习惯做法的熟悉，成为我们中国设计单位走出去的重要工作之一。
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[5]南部非洲标准《道路路面设计手册》Code of Practice for the Design of Road Pavements（SATCC）（1998.09）
论文作者:王兴华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/10
标签：道路论文; 非洲论文; 路面论文; 基层论文; 中国论文; 结构论文; 刚性论文; 《建筑学研究前沿》2018年第30期论文;