結合工程實例談城市道路改建工程設計

黎暉

（烏魯木齊市城建設計研究院，新疆 烏魯木齊 830092）

結合工程實例談城市道路改建工程設計

黎暉

（烏魯木齊市城建設計研究院，新疆 烏魯木齊 830092）

在城市道路建設中,如何科學有效地對原有道路進行改建已成為人們關注的問題。結合工程實例，介紹了城市道路改建設計時，針對現狀機動車道路面結構的利用，現狀構筑物的補強、加固，合理削減道路與兩側高差，地下管線檢查井與機動車道路面的連接及路基搭接等方面的針對性設計方案。

城市道路；改建工程；路面結構；擋土墻；檢查井；路基

1 概述

堿泉街位于烏魯木齊市區東南部的天山區堿泉街片區，南起堿泉三街，向北至堿泉街路后向西折，與大灣北路相交，全長2.9 km。由于道路縱貫整個片區，沿線又與堿泉三街、堿泉二街、堿泉一街等多條東西向道路相交，通達性強，因此堿泉街是堿泉街片區的主要出入口，也是堿泉街片區與中心城區的主要聯系通道。

改建前的堿泉街修建于1995年，機動車道寬16 m，路面為瀝青混凝土，除堿泉三街至堿泉二街段2002年經過綜合整治，路況及平整度均較好，其余路段路面龜裂、擁包、下沉等道路病害較多，平整度較差。沿線地下管線主要有污水、給水、電信、燃氣4條，局部路口有熱力、電力管線。各類管線建設年代多為近期，現狀管線基本滿足使用功能，本次改建不再予以建設。

項目包括道路、交通、雨水、綠化、電信、熱力、防洪渠、照明8個專業。工程自編制可研開始至竣工通車，歷時3年。因設計方案注重資源節約、降低環境影響，設計內容與現狀結合緊密，且合理、適用、可行，本工程獲新疆維吾爾自治區第十六屆優秀工程設計三等獎。

2 工程設計難點

（1）在滿足交通負荷、滿足設計強度的要求下，現有路面結構可否利用、如何利用是工程設計的首要難點。

（2）在滿足使用功能的前提下，如何利用、改建道路沿線的擋土墻、防洪渠、涵洞等構筑物是工程設計中必須考慮的問題。

（3）道路沿線地勢起伏大、地形變化快、出入口多，如何使機動車道、人行道、沿線出入口銜接順暢、出行便利是工程設計的難點所在。

3 設計方案

設計過程中根據改建工程的難點、特點，結合工程現狀，設計方案對機動車道路面結構，現狀構筑物的補強、加固，削減道路與兩側高差，地下管線檢查井與機動車道路面的連接，路基搭接等方面進行了針對性設計。

3.1 機動車道路面結構設計

現狀機動車道寬與改建機動車道寬一致，同時在機動車道中央僅敷設1條雨水管線，因此現狀機動車道的路面結構可以得到充分利用，但能否利用、如何利用則需要科學調查與檢測，才能得出正確的判斷。因此，在工程設計階段對現狀道路路面結構、路面病害種類及面積分別進行了調查與統計，同時又委托新疆交通科學研究院對道路的路面彎沉值、平整度以及綜合回彈模量進行了檢測。

3.1.1 舊路路面狀況調查與評價

3.1.1.1 路面病害調查

堿泉街修建于1995年，路面結構為5 cm中粒式瀝青混凝土+13 cm瀝青貫入碎石+30 cm天然砂礫。除堿泉三街—堿泉二街段在2002年進行過罩面處理外，其余路段均未進行過大修。

經過多年運營，舊路破壞狀況嚴重，路面龜裂、下沉、擁包、變形、瀝青老化等病害現象嚴重，路面強度大大降低，急需改善。

改建前道路病害調查結果見表1。

表1 堿泉街破損路面調查表 m2

道路病害調查結果表明，道路的折合破損面積為12 792 m2，調查路段內的路面總面積為45 686 m2。依據《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001），路面綜合破損率為：

式中：DR為路面綜合破損率，以百分數計；D為調查路段內的折合破損面積，m2；A為調查路段的路面總面積，m2；Dij為第i類損壞、j類嚴重程度的實際破損面積，m2；Kij為第i類損壞、j類嚴重程度的換算系數。

路面狀況指數為：

式中：PCI為路面狀況指數，數值范圍為0～100；DR為路面綜合破損率。

由上述公式分別得出：現狀路面綜合破損率DR為28%，路面狀況指數PCI為40。

從調查數據可以看出，1段以麻面、脫皮、網裂等表層病害為主，其余3段不僅麻面、脫皮、網裂等表層病害進一步加重，而且坑槽、龜裂、沉陷、搓板、擁包等病害較多，路面破損加重，破損程度加大。通過路面破損狀況評價標準表可評定堿泉街路面質量水平為次，接近差。

3.1.1.2 路面結構強度檢測與評價

為了評價現狀道路的使用狀況，為工程改建提供依據，委托新疆交通科學研究院橋梁研究所對堿泉街進行了路用性能檢測。檢測內容包括現狀道路的路表彎沉值與路面平整度兩方面，檢測結果見表2。

表2 堿泉街破損路面調查表

從回彈彎沉檢測結果可以看出，瀝青混凝土的代表彎沉各段都不相同，除1段路面強度較高外，其余各段彎沉值均較大。

從平整度檢測數據可以看出，平整度目前最好的路段同樣是1段，平整度指標只有8.5 mm，但也超出了標準5 mm的要求，其余3段平整度指標均較差。平整度指標較差的一個主要原因是路基變形，其次是瀝青面層熱穩定失穩。

3.1.2 路面結構設計方案

根據《烏魯木齊市堿泉街道路路用性能檢測報告》的檢測結果對路面結構進行針對性設計。調查、檢測結果將堿泉街分成了4段，路面結構設計也根據檢測結果分為了4段：

1段：該段由于近期進行過改建，路面基層是20 cm的水泥穩定砂礫，底基層是40 cm的天然砂礫，因此檢測結果顯示該段的路面彎沉值小，路表回彈模量高，路面病害少，路面強度高。該段道路的基層、底基層完全可以利用，路面加鋪中粒式瀝青混凝土AC-16補強層即可達到設計要求。

2段：該段路面強度水平屬中等狀況，因此利用路基與底基層重做基層與面層。結構如下：上面層——AC-16型中粒式瀝青混凝土5 cm；中面層——AC-25型粗粒式瀝青混凝土 6 cm；基層——4%水泥穩定砂礫20 cm。

3段：該段路面強度水平狀況較差，因此重做道路路面結構。結構如下：上面層——AC-16型中粒式瀝青混凝土5 cm；中面層——AC-25型粗粒式瀝青混凝土6 cm；基層——4%水泥穩定砂礫20 cm；底基層——天然砂礫40 cm。

4段：該段路面強度水平屬中等狀況，因此利用路基與底基層重做基層與面層。結構同2段。

路面結構設計方案科學、合理地充分利用現狀，縮短了工期，避免了不必要的浪費。設計方案與現狀路面結構全部挖除、重做相比，減少工程廢方9 900 m3，減少水泥穩定砂礫基層1 100 m3，減少天然砂礫底基層8 800 m3，降低工程費用160萬元。

3.2 道路沿線現狀擋土墻、防洪渠、涵洞的補強與加固

道路沿線的擋土墻、防洪渠、涵洞建于1995年，均未達到設計使用年限，但都出現不同程度的病害與問題。在對構筑物進行詳細勘測、檢測后，針對存在的問題進行補強、加固處理后，予以利用。

3.2.1 現狀擋土墻加固方案

現狀擋土墻加固采用在擋墻內側設置支護樁，支護樁之間采用冠梁連接成整體，共同受力，承受荷載，如圖1、圖2所示。每根支護樁與擋墻之間采用225鋼筋連接。擋墻加固、改造后，完全滿足設計使用要求，外部不留痕跡，并且對緊貼擋墻外側的現狀房屋及擋土墻內側現狀污水管線均未造成任何影響，把工程建設對周邊環境的影響降至最低。同時，使440 m長的擋土墻得以繼續利用，避免了擋墻的重建，避免了擋墻拆建帶來的房屋拆遷、管線遷移，使工程建設對沿線的環境影響降到最低。擋墻加固設計方案新穎、獨特、針對性強，對周邊環境影響最小，避免了房屋拆遷、管線遷移。

圖1 現狀擋土墻加固方案（一）

圖2 現狀擋土墻加固方案（二）

3.2.2 現狀渠、涵洞補強、加固方案

為避免防洪渠的遷移，設計中及時調整，將道路橫斷面采用不對稱設置。采用現澆鋼筋混凝土基礎與原基礎插筋注膠連接，擴大涵身基礎，新建臺帽、蓋板，對沿線存在問題的防洪渠、涵洞進行加固處理。對現有防洪渠的有效加固避免了現狀2.2 km防洪渠的改建，大大縮短了工期，并節約工程造價220萬元，如圖3所示。

圖3 現狀渠、涵洞補強、加固方案

3.3 道路與兩側地坪順接方案

項目區位于天山山脈山前低山沖溝內，屬低山丘陵地貌，地勢西高東低、南高北低，地勢起伏較大，尤其道路橫向高差較大。設計方案結合道路兩側的地勢變化、沿線地坪標高，機動車道、人行道、綠化帶采用不同的設計標高，采用人行道內側加置矮擋墻、降低人行道標高、綠化帶設置斜坡等方法，削減道路與兩側的高差，保證道路沿線地坪的銜接順暢，居民與車輛的出行便利。

3.4 各類地下管線檢查井與機動車道路面的連接設計

城市道路是各類地下管線的載體，由于道路紅線寬度受限，因此，機動車道下多數布設有地下管線。檢查井的質量直接影響到路面的平整度、行車舒適性、安全性、美觀度以及道路壽命。目前我國大部分城市道路均采用水泥穩定砂礫、石灰穩定土及石灰粉煤灰穩定碎石作為基層結構。瀝青混凝土作為道路面層結構，屬于半剛性板體承載結構設計。道路內檢查井采用鋼筋混凝土為基礎，混凝土砌塊或磚砌體為井身，鋼筋混凝土預制或砌塊（磚）砌筑井頸，球墨鑄鐵井圈（蓋）用30～50 cm寬、25 cm厚的C30混凝土包裹，預留4 cm厚度做瀝青混凝土面層結構，屬于剛性結構設計。道路與檢查井之間一旦剛柔結構沉降不均，在動荷載作用下瀝青混凝土搭接處極易被剪切破壞，從而造成此處表面層開裂。如果不及時修補，雨水進入道路基層，損壞面就會逐步擴大，造成檢查井周圍路面裂縫、下沉，井與周邊路面高差大或者與縱橫坡不一致。這些病害已成為城市道路的主要病害之一，既影響道路壽命、性能，又不易維修，處于常修常補狀態。

本次設計中為保證各類地下管線檢查井與道路緊密、堅固連接，避免道路建成后檢查井周邊路面或檢查井下沉，設計方案采取以下措施：在檢查井井筒四周0.5 m范圍內回填3%的水泥穩定砂礫；在檢查井井蓋下方現澆混凝土井圈，井圈制作時在井蓋支座外圈插入220 mm22鋼筋固定井蓋支座，并在各類檢查井周邊加鋪玻纖格柵，避免窨井下沉拉裂路面。方案保證了行車的舒適性，延長了道路使用壽命。

3.5 路基的搭接設計

路基、路面采用半幅施工，連接處采用臺階搭接處理，并在路基及基層頂面鋪設土工格柵，不僅避免了道路建成后縱向裂縫的出現，而且保證施工期間車輛的正常通行，將工程建設對沿線車輛、居民的出行影響降至最低。

4 結語

隨著我國城市化進程的加快，機動車保有量得到迅速增長，對城市原有道路的改建也逐漸增多。在道路改建過程中不僅應考慮滿足各項功能需求，還應結合現狀，充分考慮對現有設施的合理利用，以縮短工期，減少工程量，降低工程造價，同時盡量減少工程建設對城市的影響和干擾。

[1]CJJ 37—2012，城市道路工程設計規范（2016年版）[S].

[2]JTJ 073.2—2001，公路瀝青路面養護技術規范[S].

U418.8

B

1009-7716（2017）08-0019-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.006

2017-05-16

黎暉（1972-），女，四川南充人，高級工程師，從事市政工程設計工作。