摘要：抽水蓄能电站基建期内会有大量的外来物资转运进场，上、下库大坝会有较大量土石方填筑，混凝土系统和砂石骨科系统以及搅拌完成混凝的浇筑运输，这些因素的存在，导致场内交通运输情况复杂。抽水蓄能电站场内道路承担着基建期内各施工场地之间的物质运输任务，是联系抽水蓄能电站厂区内各个主要建筑物、构筑物、管理区之间的交通道路，基建期完成转到运行期之后还要满足运行管理人员的交通需要和生产需要。
关键词：水泥混凝土路面；结构设计
引言
近几年，我国道路建设工程大都是以沥青道路为主，相比之下，水泥路面的应用范围并不大，道路总里程增长速度慢，其原因在于现阶段我国水泥混凝土路面的使用情况上存在一定的缺陷，往往无法达到预期的使用年限。在一些重要交通干道上，水泥混凝土路面也很容易出现破损，经常在应用数年内就出现一定的损坏。在实际应用中，也没有表现出水泥材料的长寿命、高承载能力以及良好的耐用性方面的特点。
1概述
目前，国内的水电设计院对抽水蓄能电站场内道路设计时主要技术指标参考《水电工程施工组织设计规范》（DL/T5397—2007）、《水电水利工程场内施工道路技术规范》（DL/T5243—2010）有关规定，如果遇到一些指标在水电行业相关规范中未明确的情况时，可以参照现行公路相关技术规范要求进行设计。《水电水利工程场内施工道路技术规范》（DL/T5243—2010）对于场内路的定义是“在水电水利工程施工区域内，根据工程建设需要设置的临时道路”，《水电工程施工组织设计规范》（DL/T5397—2007）对于场内路的定义是“联系施工工地内部各工区、料场、堆弃渣场、各生产工区之间的交通，担负施工期内部的运输”。以上两个规范对于场内交通的定义只是局限于施工期内。目前，设计院设计时只是单纯根据预测的交通量对路面结构形式进行设计，没有考虑到永临结合路段的耐久性，永临结合的道路应区别于其他道路进行设计。同时，2011年实施的《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2011）对水泥混凝土路面结构计算理论、极限状态设计表达式、设计轴载作用次数NS换算方法等内容进行了更新。
2目前主要的设计理论及方法
2.1《水电水利工程场内施工道路技术规范》（DL/T5243—2010）中计算水泥混凝土路面板及基层厚度推荐的方法是弹性层状体系，《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2011）中计算水泥混凝土路面板及基层厚度推荐的方法是弹性地基板理论。弹性层状体系和弹性地基板理论均可用于水泥混凝土路面结构的计算，考虑到目前设计的水泥混凝土面层板长度多为4～6m，尺寸有限，其弹性模量远大于面层下的结构层和地基，因此，选用《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2011）推荐的弹性地基板理论进行结构分析是合适的。
2.2把路面结构分为地基和板两部分进行分析是弹性地基板理论和弹性层状体系的最大区别。目前，在建的抽水蓄能电站场内道路路面的基层多为水泥稳定碎石，底基层多为级配碎石，水泥稳定碎石的刚度（回弹模量）接近于水泥混凝土面层，远远大于底基层级配碎石的刚度（回弹模量）。
2.3通常计算过程中，会将水泥稳定碎石基层与级配碎石底基层和路基组合成弹性地基，按照它们的综合模量计算面层的厚度。单纯地采用综合模量计算得到的计算结果一般比较保守，当基层底面所承受的弯拉应力超过其自身的最大承载力时，基层可能会开裂，这种情况在计算时可能被忽视。将水泥稳定碎石基层和混凝土面层组合到一起，按弹性地基分离式双层板进行结构分析，水泥稳定碎石基层和混凝土面层虽然是按照弹性地基进行考虑，但是是将它们看做分离的双层板，这样分析可以凸现出水泥稳定碎石基层的力学特性，并可以通过调节面层和基层的厚度，使得上、下层的板应力和强度处于协调平衡的状态。
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3水泥混凝土路面设计中其他影响因素分析
3.1设计轴载作用次数NS换算及设计轴载的选取
《水电水利工程场内施工道路技术规范》（DL/T5243—2010）中推荐的各级轴载换算成设计荷载日作用次数按式（E.1）进行计算。因为混凝土路面的疲劳损伤对轴重比较敏感，与轴重比成16次方的关系，建议设计轴载作用次数的换算按《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2011）中推荐的公式（3.0.6）进行计算。通过调研获知大部分在建抽水蓄能电站土石方运输利用较多的是后八轮自卸汽车，满载总重量多为22t或25t，因此，设计时设计轴载采用100kN是合适的。对于建设期运输量较大或者选用特重车型作为运输车辆时，应考虑选取占主要份额特重车型的轴载作为设计轴载，避免按100kN设计轴载进行设计时，避免设计轴载作用次数NS的计算结果到达天文数字。
3.2可靠度系数的选取
《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2011）中3.0.4提出了明确要求，同时还给出了极限状态表达式（3.0.4-1）和式（3.0.4-2），两个表达式计算时需要对可靠度系数γr进行取值，《水电水利工程场内施工道路技术规范》（DL/T5243—2010）中推荐的设计计算方法未考虑可靠度系数γr。因此，抽水蓄能电站工程水泥混凝土路面结构计算时就不能简单地通过查表获得可靠度系数γr，通常设计院进行设计计算时会按照水电二级道路参考公路三级进行选取，水电三级道路参考公路四级道路进行选取，选取不同的可靠度系数对最后路面结构的计算结果影响较大。影响可靠度系数γr选取的主要因素是目标可靠度和变异水平等级。目标可靠度是一个工程经济问题，可靠度越高，设计的路面结构就会越安全，建设费用就会较高，后期的维护费用较低，可靠度取低值时正好相反。变异水平等级则与施工技术、施工质量控制和管理水平有关。机械化施工程度较高时，变异水平等级较低，反之则较高。
4路面结构设计步骤
4.1交通分析
根据交通量调查资料，首先确定各类车辆的额定轴载和实际轴载，据此计算各类车辆的超载率fk和超载系数fCZD（（1+fk）16），然后根据交通组成和车辆超载比例计算当量轴次，并计算设计基准期内设计车道的标准轴载累计作用次数Ne。在进行交通量调查时，应注意超载车辆的调查。
4.2初拟路面结构
根据重载交通路面结构组合设计原则和重载交通水泥混凝土路面基本结构型式，结合当地的路面材料，拟定合理的路面结构、基层厚度、面板厚度和平面尺寸。
4.3确定材料参数
材料参数包括土基的回弹模量，基层（底基层）的回弹模量、混凝土面板的弹性模量和设计弯拉强度。根据土基回弹模量、基层（底基层）回弹模量和厚度，确定基层顶面当量回弹模量Et。
4.4按疲劳设计标准计算面板厚度
荷载疲劳应力及温度疲劳应力初验板厚γr（σpr+σtr）≤fr（9）如满足上述条件则说明初拟厚度符合疲劳设计标准的要求，否则应重新拟定路面结构。
4.5方案确定
对各方案进行技术经济比较，确定路面结构方案。
结语
抽水蓄能电站施工期交通运输量较大的项目，建议在场内道路路面结构设计时考虑在交通等级较高的路段增设应力吸收层，并与常规的增加路面结构厚度进行技术经济对比。在考虑永临结合路段道路路面结构耐久性的前提下，选取较优的路面结构形式。
参考文献：
[1]李镇.重载交通水泥混凝土路面结构设计与施工关键技术研究[D].西安：长安大学，2012．
[2]交通部水泥混凝土路面推广组.水泥混凝土路面研究[M].北京：人民交通出版社，1997.
[3]李镇.重载交通对公路路面使用寿命的影响[J].交通标准化，2011（12）：61-64.
论文作者:邵春燕
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/18
标签：路面论文; 混凝土论文; 水泥论文; 基层论文; 场内论文; 道路论文; 结构论文; 《基层建设》2019年第26期论文;