廣州濱海地區道路升級改造精細化設計方法與實踐

王瑞春，顏敏聰，羅仰通，何玲姍

（廣州市市政工程設計研究總院有限公司，廣東 廣州 510060）

0 引言

廣州南沙開發區自2015年成立自貿區之后，掀起了新一輪建設熱潮，每年都有一批道路升級改造任務，迄今多條道路已竣工，并投入運營。對于參建各方來說，亟需對此類項目進行技術總結，為今后更好地開展建設提供有益的指導。

綜合近些年有關道路升級改造設計的研究成果[1-4]，這些研究有的只是介紹了一些舊路升級改造的普遍原則和做法，沒有結合地域特點進行探討，缺乏針對性，有的論述的內容各有側重，不夠全面和深入。因此，有必要結合地域特點對道路升級改造的成套技術作一個全面的總結。

2017年，廣州市政府提出了城市道路全要素、精細化設計，品質化建設理念及一系列要求，并陸續出臺了相關的設計和施工技術指引[5，6]。在近期實施的道路升級改造項目中，這些要求基本得到了嚴格落實，部分項目還被選為“示范路”，供各方參觀學習。“示范路”的一些技術特點，包括一些新出現的問題，值得仔細研究。

本文結合廣州南沙區近幾年實施的一批道路升級改造項目，以及精細化設計、品質化建設理念和要求，針對南沙地域特點，對各項設計技術作了較為全面的研究和總結，并應用于最近實施的若干條“示范路”當中。實踐表明，工程質量優良，取得了較好的社會效益和經濟效益。

1 廣州南沙地區道路工程特性及問題

1.1 廣州南沙地理特點

廣州南沙地區位于廣州市南端，東臨獅子洋，西臨洪奇瀝水道，南臨珠江入?？?，地處珠江三角洲幾何中心，是穗港澳水陸交通樞紐。

南沙地區地面平坦，由北、西北向東南降低，境內水網密布，河流交錯，連片耕地，間有丘陵點綴。出露的軟土主要為淤泥、淤泥質土、淤泥質粉細砂、淤泥質粉質黏土等，一般分布在地表硬殼層之下。硬殼層通常為素填土、雜填土和耕土層，厚度一般不超2.5 m。軟土分布于全新統海陸交互相沉積層（Q4mc）和第四系上更新統河流相沖積層（Q3al），其下臥層為砂層和粉質黏土層，軟土厚度大多處于10～25 m區間，最厚處超30 m。場區淤泥呈流塑狀態，具有觸變性和流變性，以及含水量高、孔隙比大、壓縮性高、滲透性低、承載能力低的特點。

受亞熱帶海洋性氣候影響，南沙區雨量充沛，潮濕系數大于1，年降雨量在1 600 mm，最大可達2 500 mm，多集中在4～9月份，占全年降雨量的80%～90%。按《公路自然區劃標準》（JTJ 003—86），該區屬華南沿海臺風區（Ⅳ7）。暴雨使地表逕流強勁，雨水多使水分充分下滲地下，常常誘發道路損毀。

由于南沙區臨海，地勢低洼，地下水位較高，穩定水位埋深一般為0.20～2.80 m。

1.2 南沙場區巖土工程評價

1.2.1 場地穩定性和均勻性評價

南沙場地的構造穩定性較好，屬弱震區，發生強震的可能性小。場地地基對工程建設影響最大的主要是軟土，采取適當工程措施后，場地基本適宜工程建設。綜合評價場地屬不均勻地基。

1.2.2 場地路基干濕類型

根據《公路路基設計規范》（JTG D30—2015）附錄C，路基工作區均處于地下水毛細潤濕影響范圍內，路基平衡濕度由地下水水位升降所控制，路基濕度狀態大多可定為潮濕、過濕類路基。

1.3 南沙地區道路建設存在的主要問題

1.3.1 現狀交通組織和慢行系統存在的問題

（1）部分主干路和次干路人行過街距離大于16 m，但沒有設置路中安全島，不滿足現行規范要求。

（2）交叉口設計人性化不足，轉彎半徑過大，導致人行過街、公交車換乘距離較長。對于一些街區道路，沒有必要片面追求車輛快速通行，而應該將行人如何便捷、舒適地行走放在首位。

（3）人行道寬度不足，非機動車道缺乏或不連續，人與非機動車混行，無障礙設計不完善，導致行人安全感和舒適度大為降低。

（4）城市家具，如坐凳、垃圾桶等設施不足；綠化缺乏濱海特色，樹種單一，道路景觀較差。

（5）路面附屬結構材質較差，人行道鋪裝設計粗糙，與南沙自貿區建設標準不匹配，無法滿足廣州市精細化設計、品質化建設的最新要求。

1.3.2 現狀路基普遍存在的問題

（1）由于軟基深厚，多年來，南沙區興建的道路普遍存在工后沉降或工后差異沉降較大等問題。表現為：一是路面起伏，不平順，橋頭跳車嚴重，導致道路景觀效果差，行車舒適性低，嚴重的甚至易引起交通事故。二是由于沉降大且不均勻，排水管道易破損，在水流作用下，路基土不斷流失，導致路基掏空和塌陷；差異沉降過大會引起路基路面縱橫向開裂，導致運營維護費用高，并且降低路基路面壽命。

（2）由于地下水位高，且市政道路通常為低矮路基，因此路基處于潮濕甚至過濕狀態，路床強度低，剛度不足，導致路面病害廣泛存在。

（3）南沙大量分布著魚塘和水塘，浸水路基較為常見，如邊坡防護沒做好，則易出現沖刷、局部滑塌等現象，嚴重的會危及路基整體穩定。

（4）南沙區正在建設的經濟開發區，建成道路兩側的地塊開發，如堆載、基坑開挖和抽排水等建設活動，會對已建道路產生不利影響，表現在路基路面產生附加沉降、拉裂、失穩垮塌等方面。同時，建筑工地多，施工車輛荷載大，泥漿和建筑垃圾經常污染路面，導致路面病害頻發。

1.3.3 現狀路面普遍存在的問題

路基路面是一個整體，路基出現病害會連帶路面出現問題。由于上述路基質量通病，南沙區市政道路的路面病害呈現如下特點：

（1）由于差異沉降大和受兩側地塊建設影響，瀝青路面普遍存在縱橫向裂縫，且中、重型裂縫占比較大，需及時修補。

（2）由于路床強度、剛度較低，瀝青路面大范圍存在網裂、車轍現象，水泥混凝土路面則出現面板斷裂、破碎。

（3）由于路基低矮、排水不暢，暴雨期間經常發生內澇和道路水浸，瀝青路面極易損壞，坑槽、瀝青剝落和混合料松散等病害高發，水泥混凝土路面則易發生唧泥、錯臺、角隅斷裂。

（4）沉降引起路面縱橫坡發生改變，導致路面加鋪設計難度加大。

1.3.4 其他問題

南沙區由于地理原因，工程建設土源匱乏，向來采用河砂、海砂作為路基填料。近些年，受環保要求趨嚴等多種因素影響，砂料價格大幅上揚，且供應短缺，尋找替代路基填料迫在眉睫。

2 南沙道路升級改造精細化設計原則及方法

2.1 設計目的

城市道路升級改造的目的主要有：

（1）恢復、提高道路原有技術標準，改善汽車行駛質量，如提高線形指標、提高路面抗滑性能、改善平整度、改善路基路面排水性能、降噪等。

（2）處理路基路面、排水和橋涵設施的病害，解決安全隱患，延長道路設施使用壽命。

（3）提升道路景觀，增加城市品位，如提高綠化標準、更換燈具燈桿、采用高檔人行道磚、增設城市家具和景觀小品、整飾道路兩側建構筑物外觀等。

（4）改善交通組織，提高車輛通行能力，如優化交叉口、優化信號配時、完善標志標線和信號燈系統等。

（5）改變過去偏重車輛交通、一味追求快速化的做法，充分考慮慢行系統，讓行人和非機動車各行其道，安全有序，通行便捷。

（6）在設計過程中，貫徹精細化設計原則，提供更加人性化的道路空間和設施，滿足不同人群的需求，提高交通安全和運行效率，改進市政基礎設施條件，改善城市公共服務質量，并對今后的工程建設提供示范。

2.2 設計原則

城市道路升級改造的原則主要有：

（1）原則上不改變原規劃道路等級，如果線形指標允許，可在維持原道路等級的基礎上，上下微調設計車速。

（2）原則上不改變原規劃道路紅線寬度，設計路中線可局部微調。如果大范圍調整道路寬度，一般屬道路改擴建范疇。

（3）原則上不調整橋涵、隧道等構筑物原設計荷載等級，通常按原荷載等級進行維修加固，并進行外觀整飾。如需調整，則應論證其可行性，并采取相應技術措施。

（4）原則上排水管道不做大的改造，只針對水浸黑點做一些局部整治。通常工作內容為雨水口改造、井蓋升高或更換、管道疏通等。

（5）充分體現“以人為本”的原則，根據道路功能類別，將慢行系統提高到與車行系統并重甚至重于車行系統的地位。

（6）原則上應按現行規范，并遵照廣州市各行業主管部門最新要求，進行道路升級改造設計，如近些年廣州市陸續出臺的關于海綿城市、管線下地、交通標志標線和交通監控等各項建設指引。

（7）道路升級改造設計應統籌道路、橋隧、排水、交通、景觀綠化、照明、電力管溝等各專業，一并實施，處理好地下管線與地上設施的矛盾，貫徹“先地下后地上”的原則，避免重復建設。

（8）道路升級改造，景觀是一項重要內容，但不單純指道路景觀的美化，也不應單純指建筑材料的高檔與否，而應重視道路空間中不同使用者的感受，注重整體空間環境的協調，轉變以往粗放式的市政基礎設施建設模式，注重與所在區域歷史、文化、風貌特色融合，從細節著手，打造滿足新時代城市市民需要的城市道路空間，激發城市街道的活力[6]。

（9）精細化設計應綜合社會效益、環境效益、交通效益與經濟效益的協調統一，合理采用技術標準，符合“以人為本、綠色交通、資源節約、環境友好”的設計原則，體現廣州城市道路特色[6]。

2.3 設計方法

2.3.1 道路總體與交通組織設計

（1）盡量擬合原有路中線。有的道路因設計年代久遠，可能平面線形指標不滿足現行規范要求，應按新規范進行優化，如增設緩和曲線、優化平曲線半徑、優化超高和加寬等。

（2）結合新規定和新形勢，優化橫斷面布置，如增設綠道、調整人行道和綠化帶寬度、優化車道寬度等。對于公路市政化改造項目，橫斷面改動較大，需利用路肩增設人行道、自行車道、綠化帶等，需根據城市道路規范確定車道寬度和路緣帶寬度，應在不降低道路通行能力的前提下布置橫斷面。

（3）城市道路兩側通常都是建成區，規劃部門對路面標高都有一定的要求，因此，道路改造后的路面標高不宜超出原標高太多，以免影響兩側建筑物中的行人、車輛進出和道路景觀。但是，由于南沙區道路普遍有較大的工后沉降，導致縱橫坡改變、路面低凹處易積水、人行道與建筑物地坪脫離等，因此，應結合規劃、水務部門的防洪標高以及道路與周邊地塊的銜接關系進行豎向設計。如條件允許，應使路面最低點（通常為車行道外側雨水口處）滿足防洪標高；如影響道路景觀和兩側車輛行人出入，則采取薄層加鋪或刨鋪瀝青混凝土的措施。南沙地勢平坦，在中心區盡量按平坡或0.3%最小坡度設計縱斷面，同時結合設置平入式雨水口、增加雨水篦子、采用2.5%橫坡等手段加速路面排水。

（4）城市主干路和次干路升級改造，交叉口設計是一項重要內容，應開展交通量調查和分析工作，論證交叉口規模，根據論證結果，采取改建或治理的手段。改建平面交叉口應結合規劃條件，根據預測交通量、相交道路等級、交叉口所處的區域位置及改建的用地條件，合理進行交通渠化、展寬設計，優化進出口車道數，優化展寬段和漸變段長度。治理平面交叉口可在原交叉口平面布局的基礎上，根據現狀交通量，調整交通組織，優化信號相位設定和信號配時，以改善交叉口的安全性，提高通行能力和服務水平。

（5）快速路的升級改造通常不涉及道路主體工程的改造（如某些交叉口增設匝道或拆除重建），重點在于景觀方面的提升和路面維修、瀝青加鋪。對于主干路，如果經過交通分析，某些平面交叉口現狀或預測近期各進口道累計交通量達到12 000 pcu/h，應改造為立體交叉[7]，這會大幅增加造價，因此在可行性研究階段需獲取可靠和詳實的交通調查數據，結合規劃、用地和其他建設條件深入論證，慎重決策。

（6）參照國內外一些街區道路的成功做法，減小路緣石轉彎半徑，優化人行過街通道的位置和長度，增設過街安全島，優化人行道和非機動車道寬度，完善無障礙設計，重視行人的便利和舒適度[8]。

2.3.2 路基設計

（1）對于舊路升級改造，路基設計內容通常集中于邊坡維護、支擋加固、路基空洞填充、路床處治等路基外部、淺部處理。

（2）對于邊坡維修，應根據測量、檢測成果，采取填補坑槽、重鋪草皮、重做漿砌片石骨架等措施，改造路基排水設施，減少邊坡沖刷損害。

（3）對于支擋結構的輕微病害，可采用填補裂縫、外觀整飾的辦法處理，如果變形嚴重，則需搜集原設計圖紙，查清原因，采取加固或拆除重建措施。

（4）路基土體流失引起的空洞和塌陷，一般需要開挖修復管道之后再回填。如果空洞小或現場開挖困難，可采取注漿填充的辦法。開挖之前，通常采用地質雷達探測空洞大小和具體位置，然后選擇合適的處理措施。

（5）對于路床強度不足引起的病害，需挖除路床，換土回填，重新壓實。如果路基低矮，地下水位高，但沒有條件加高路基，為了保證路床剛度，使設計彎沉值滿足要求，需加大開挖深度，換填碎石、片石之后再填筑好土。

（6）對軟土地區橋頭跳車現象較為嚴重，鑒于原路基大多都做過處理，且經過較長時間的運營，工后沉降漸趨穩定，不宜采用深層軟基處理措施。

（7）路基病害處治周期長，對交通影響較大，需做好施工期間交通疏解設計和管線臨時遷改設計，包括設置臨時標志標線和信號燈、臨時夜間照明等。

2.3.3 路面結構設計

（1）路面病害處理應根據路面病害調查及檢測報告詳細劃分類型和范圍，針對不同的病害類型采用不同的處理方法。

（2）對于重型網裂和縱橫向開裂，通常是路基存在質量問題，應結合路基處理方案進行路面病害處理設計。

（3）如果路面設計標高有限制，加鋪厚度小，但路面實測彎沉值大，說明路床強度、剛度不足，則采取往下加固的方法，開挖至上路床或下路床底部，換填合格土，同時完善路基路面排水功能，保持路床干燥。

（4）如路基無病害，則路面病害處理方案還應結合加鋪厚度確定。對于加鋪厚度較大的路段（通常厚度大于30 cm，最底層加鋪材料為瀝青碎石或水泥穩定石屑），路面病害通常不需要處理，直接加鋪；如加鋪厚度小，則結合PCI值和路面病害類型確定路面維修方案。對于瀝青路面和水泥混凝土路面，常用的方法有瀝青灌縫、挖除若干層面層和基層再重做路面、條帶補縫、換板、注漿等，規范中都有明確處理方案[9]，此處不再贅述。

（5）由于舊路面經過多年運營，瀝青老化，多少會有一些松散、剝落和坑槽，即便病害少，PCI值為優，為了保證層間結合，消除薄弱層，宜刨除上面層之后再加鋪。

（6）舊路升級改造精細化設計，尤其需要重視慢行系統要素的設計。慢行系統要素含人行道面層、裝飾井蓋、盲道、車止石、護欄、側平石、樹池、緣石坡道、排水溝、臺階等。為了體現精細化、品質化要求，需注意以下幾點：一是直角形、弧形和不規則路口，人行道磚鋪裝可采用人字形、弧形或扇形的方式過渡，改變以往隨意、雜亂、碎料多的做法，使鋪裝看上去大方、整齊、美觀[6]；二是在導流島、人行道轉角等位置，采用弧形側平石、弧形人行道磚和特殊定制件，使之平順、圓滑；三是車止石、護欄和樹池等構件，注重造型設計和材質選擇，避免千篇一律，做到“一路一品”，讓人賞心悅目，印象深刻。

2.3.4 城市家具和道路景觀設計

根據廣州市市政道路精細化、品質化設計與施工技術指引[6]，城市家具包含慢行導向設施、道路照明（路燈）、弱電箱（通信箱）、垃圾桶、公共座椅、報刊亭、活動廁所、洗手臺（直飲水）、智能服務設施、遮陽（雨）棚、公交站牌、公交車候車亭、藝術小品、公共雕塑等，在做道路景觀設計時，應一并考慮，擬定主題，重視視覺效果，既符合技術規范，又有特色，且經濟、美觀，讓道路成為城市建設的一道靚麗風景。

城市道路路側桿件眾多，尤其是交叉口，有燈桿、交通標志桿、信號燈桿、信息指示牌桿件等，桿件林立、雜亂，極不美觀。應在滿足規范要求的前提下，盡量減少桿件數量，將信號燈、標志牌或信息牌設置在同一立柱上，既便于駕駛員認知，也為行人提供更為開闊的道路空間。

還需強調一點，道路景觀設計應改變過去一些僵化的做法，可打破道路紅線與建筑物紅線之間的分割，使道路景觀與兩側地塊的景觀相互協調與融合，渾然一體，方得精細化設計的真義。

2.4 新材料新工藝

在近些年南沙區道路升級改造過程中，引進了一些新材料、新工藝，如高強混凝土路面磚、砂基透水磚、陶瓷透水磚、黃石粉路基填料等，一方面節省了造價，一方面對環保和提高工程質量帶來較大效益。

3 工程實例

應用上述設計理念和方法，對南沙區若干條道路升級改造示范路項目進行了設計和施工。

（1）結合地形，人行道和非機動車道在平面和豎向上靈活布置，多采用弧線，給人一種靈動的感覺。同時，采用不同的面層材料，人行道采用花崗巖砌塊，非機動車道采用透水混凝土面層（見圖 1、圖 2）。

圖1 人行道和非機動車道布置（一）

圖2 人行道和非機動車道布置（二）

（2）如果人行道外側地塊暫未開放，或其現狀景觀與道路景觀風格不協調，有礙觀感，則在路側設置一道綠籬進行遮擋（見圖3、圖4）。

（3）道路景觀與外側地塊的景觀融合，一體化設計和施工（見圖5）。

（4）機動車道內外側邊緣取消平石，可取得更好的景觀效果（見圖6）。

（5）樹穴設置外方內圓的鑄鐵篦子，避免泥土外露（見圖7）。

圖3 設置綠籬遮擋道路外側地塊（一）

圖4 設置綠籬遮擋道路外側地塊（二）

圖5 道路與路側地塊的景觀融合

圖6 機動車道兩側取消平石

（6）電力、電信井蓋如位于綠化帶內，則上覆草皮，不易分辨（見圖8）。

（7）交叉口處人行道采用弧形花崗巖砌塊過渡，顯得整齊美觀（見圖9）。

（8）渠化島和安全島小半徑曲線部位，采用弧形花崗巖側石，盡量避免出現棱角（見圖10）。

圖7 樹穴設置鑄鐵篦子

圖8 電力、電信井蓋上覆草皮

圖9 交叉口處鋪設弧形人行道磚

圖10 安全島采用弧形側石

（9）在路側綠化帶設置一些小品雕塑，為景觀添色（見圖 11、圖 12）。

（10）按廣州市公安局交警支隊的要求，在人行橫道線和停止線之間增設“禮讓行人”地面文字標識（見圖13）。

（11）交叉口和人行過街位置“多桿合一”，避免桿件林立的現象，路容有較大改觀（見圖14）。

圖11 路側小品雕塑（一）

圖12 路側小品雕塑（二）

圖13 設置“禮讓行人”文字標識

圖14 人行過街位置“多桿合一”

4 結 語

城市道路升級改造需要研究的內容很多，總的原則就是要滿足道路各專業技術標準，達到機動車、非機動車和行人安全、順暢通行的目的，同時以此為基礎，注入“以人為本”的設計理念，一改過去偏重車輛交通、一味追求快速化的做法，充分考慮慢行系統設計，做到路容美觀、精致、整潔，讓人走在路上感覺身心愉悅、輕松、有序和便捷。精細化設計是達到上述目標的手段，是在以往常規設計的前提下提出的更高要求，其實也是我們在設計過程中貫徹“工匠精神”的一個體現，只有這樣才能產出經得起時間考驗的精品道路。

本文總結的道路升級改造精細化設計成套方法，在最近實施的南沙區若干條“示范路”項目中得到了應用。實踐表明，該方法切合南沙濱海地區實際情況，合理可行，工程質量良好，取得了較好的社會效益和經濟效益。