城市道路舊路改造工程設計實例研究

周銓

（廈門市市政工程設計院有限公司，福建廈門361000）

0 引言

早期的城市化建設中，由于城市規劃較早、資金問題、交通功能需求等原因，無法完全滿足現階段城市交通功能的需求。因此，舊路升級改造在以后相當長的一段時間里，將會是我國城市道路建設的主要方式之一。如何利用舊路改造來滿足交通的需求以及居民的出行要求，提高道路等級標準和環境景觀，將是復雜且有挑戰性的工作。

1 項目概況

1.1 建設背景

該項目位于石獅市寶蓋鎮，毗鄰寶蓋山風景區。隨著片區的開發建設，學府路現狀的雙向6 車道已無法滿足日益增加的交通需求，迫切需要對現狀道路進行提升改造。工程起于南環路，路線向北延伸，止于香江路，道路全長約4.16km。現狀道路等級為城市主干路，車道采用雙向6 車道，設計車速60km/h，道路紅線寬度48m。改造后道路等級保持不變，車道拓寬為雙向8 車道，設計車速60km/h，紅線寬度拓寬為60m。

1.2 現狀調查

根據現狀調查，此次設計范圍內，路面各類病害情況占總路面板塊的17.3%，主要破壞情況如表1所列：

表1 路面各類病害破壞情況

根據綜合評價結果，現狀路面情況較好，保留現狀水泥混凝土路面，采用“白+黑”的改造方式。

2 平面、縱斷、橫斷面設計

2.1 橫斷面設計

橫斷面的確定，主要結合上位規劃、交通量預測及道路的使用功能等。考慮到道路兩側分布著現狀建筑及構筑物。若按照規劃斷面實施，將造成較大面積的拆遷，工程實施難度大且投資高（見圖1）。

圖1 道路標準橫斷面（現狀）（單位：m）

因此，在符合上位規劃的基礎上，結合現狀情況進行綜合設計，確定合理的橫斷面方案。

根據現場調查，學府路橫斷面布置形式如下：

10.25m(預留綠地)+11.25m(機動車道)+5.0m(中央分隔帶)＋11.25m(機動車道)+10.25m(預留綠地)=48m（用地紅線）。

2.1.1 在道路兩側距離現狀行車道路邊10.25m范圍種植盆架子、雞冠刺桐、垂葉榕，長勢好。此次改造設計將予以保留。

2.1.2 中央分隔帶上的220kV 架空高壓線，此次改造設計將予以保護；兩側綠化帶范圍的架空高壓線全部下地。

根據交通量調查數據以及對遠期交通量預測，并結合景觀提升，此次斷面改造由雙向六車道拓寬為雙向八車道，并新建兩側綠道系統，包括綠化帶、自行車道、綠化設施帶、人行道（見圖2）。

圖2 道路標準橫斷面圖（改造后）(單位：m)

通過對現狀沿線的調查，橫斷面兩側采用3m+3m的“設施帶+綠化帶”組合，局部路段可以通過壓縮綠化帶的寬度，靈活有效地解決局部因退讓紅線不足的問題。

2.2 平面設計

平面設計需要在現狀道路的基礎上進行布置設計，主要形式有以下幾種：

其一，兩側拓寬：中心線沿現狀道路中線進行擬合，在現狀路基路面的基礎上兩側拼寬。

其二，單側拓寬：利用現狀路基路面作為半幅路，新建拼寬另外半幅路基路面。

其三，局部利用：考慮現狀道路線形指標較差，重新布設線位未能按現狀擬合，只能對局部重合路段進行利用[1]。

此次設計中，道路為兩側拓寬，根據測量地形對現狀中心線進行擬合，經復核線形指標均能達到城市主干路的標準，對局部指標較低的線形參數進行調整。其中學府路起點位置，因與南環路交叉口存在錯位，不利于交叉口交通組織。此次設計考慮增設一處轉折點，通過設置半徑600m 的圓曲線，使交叉口線型連續[2]。

2.3 縱斷面設計

舊改道路縱段設計主要結合現狀道路標高、周邊建筑地坪高程及主要出入口等，作為道路縱斷的控制點標高進行縱斷面設計。

可以按以下步驟進行設計：

一是調查現狀路面彎沉值，并計算設計彎沉值。

二是對現狀道路標高進行測量，并標注各主要出入口的標高。

三是需要進行地質勘查，特別是加寬側的孔位布置，以便準確判斷地質情況，采用相應的處理方式，以此確定控制標高。

四是在縱斷上，按照不同的處理方式進行劃分，區分出新建段、加鋪段等。

五是路線拉坡擬合時，還應考慮舊路的橫坡度和超高。

此次道路縱斷擬合設計，在滿足規范指標、排水、標高銜接的基礎上進行優化調整，使其對現狀路面破除率降到最小。根據擬合縱坡，最小坡長為150m，最小坡度值0.3%，最大坡度值4.32%[3]。

3 路基設計

由于該項目需要對現狀路面進行拓寬，存在新舊路基銜接處理的問題。由于舊路基在長時間車輛行駛中，路基已固結到位，其沉降比新建路基部分的沉降小很多。新舊路基出現沉降差異，導致路基失去整體穩定性，新舊路基銜接位置易發生縱向開裂[4]。

不均勻沉降裂縫作為舊路改造中的常見病害，應采用預防為主，及時處理的原則。設計中采用合理的方案并同時保證施工質量，消除或減少新舊路基出現沉降。地勘報告顯示，該項目地質條件較好。先對舊邊坡進行清坡（50cm），舊路邊坡挖向內向傾斜的臺階，坡面內傾3%，臺階寬度不小于2.0m，臺階高度不小于0.5m。按照路基設計要求，自下而上逐層填筑，每層壓實度需滿足規范要求，并在路基頂部及路床范圍內，設置1～2 層土工格柵，通過以上方式能夠有效減小沉降差[5]。

4 路面結構設計

路面結構設計在舊路改造中很重要，其設計的合理性與否，對后期道路的使用性能及年限起到關鍵的作用。在此次舊路改造項目中需要關注的問題，主要有舊路面板塊如何處理和如何消除或緩解反射裂縫的產生。

4.1 舊路面處理方案

為了提高和改善舊路面結構的承載力及反射裂縫的產生，需要對舊路面進行病害處理，提高其使用功能及壽命。

根據現場調查情況，學府路現狀路面情況良好。對存在的幾種病害采取如下幾種方式：

4.1.1 板塊開裂及破碎：將舊板破碎、運走、清理基層；用C20 混凝土修復松散基層（如果還存在軟弱淤泥土，還要繼續挖除，直到土質較好的土層），基層表面保持平整，并保持一定的橫坡度，然后重新澆筑混凝土板與舊水泥板塊保持齊平。

4.1.2 斷板：對于有裂縫寬度大于3mm 貫穿全板的橫、縱、斜向裂縫的板塊，也按破碎板的方式處理。

4.1.3 錯臺：高差小于5mm 的輕微錯臺，不予處理；高差在5～10mm 的錯臺，采用切削修補；高差大于10mm 的錯臺采用鑿低補平罩面法修補。

4.1.4 開裂：橫向開裂：板間縫隙在5～8mm 以內，不予處理，板間縫隙在8mm 以上進行灌縫處理；縱縫開裂：板間縫隙≤12mm，不予處理，板間縫隙＞12mm 進行灌縫處理，灌縫材料采用普通瀝青。

4.1.5 接縫處理：用清縫機清除舊填縫料，用鋼絲刷清理縫壁，清除干縫內土，用稀釋瀝青涂刷縫壁，縫下部填泡沫塑料嵌條，縫頂部須留5～10mm 膨脹空間，在已填好的縫上，用烙鐵烙平使填縫料密實。

4.1.6 板塊脫空：根據混凝土面板的脫空情況及原路基損毀的嚴重性，即脫空及損毀情況較輕的，可采用灌漿處理；情況較為嚴重的，破除混凝土面板并對路基進行處理后再進行混凝土面板的澆筑。

4.1.7 原水泥混凝土板銑刨1cm 后，需將粉塵、碎屑清掃干凈，并經過沖洗、晾干后方可進行瀝青加罩結構層的施工。

4.2 瀝青加鋪層結構設計

4.2.1 表面層瀝青混合料類型的選用

表面層是車輛直接作用的結構層，除了考慮瀝青混凝土的結構性能外，還要考慮防滑、降噪、防水等要求，表面層采用4cmAC-13C SBS 改性瀝青抗滑表層。

4.2.2 中面層瀝青混合料類型的選用

考慮到中面層的一個重要作用是延緩舊水泥混凝土路面的反射裂縫，同時考慮承重、密水及抗車轍的要求，中面層采用6cmAC-20C SBS 改性瀝青混凝土。

4.2.3 下面層瀝青混合料的選用

考慮到學府路作為石湖港主要疏港通道之一，重型車輛較多，下面層采用8cmAC-25C 瀝青混凝土。

4.3 延緩反射裂縫措施的選擇

在過往的工程案例中，在工程實踐中積累了多種能夠有效延緩反射裂縫發生的防治處理措施。在這些措施中大致可以分為以下幾種：改善瀝青加鋪層的性能、通過設置中間夾層及對舊路面板的處理。

4.3.1 增加瀝青加鋪層的厚度

增加瀝青加鋪層的厚度，可以提高路面結構的彎曲剛度，減少裂縫兩側由于車輪荷載引起的豎向位移差值。根據試驗數據顯示，每厘米厚的加鋪層可降低2%～4%的彎沉。適當增加罩面層的厚度對于防止或延緩反射裂縫是有效的，但當瀝青加鋪層厚度增加到12cm 后，再通過增加罩面層的厚度是不經濟的，防治效果也不再那么顯著[6]。

4.3.2 玻璃纖維土工格柵

目前在工程中使用玻纖格柵的措施較普遍。首先，從材質上，玻纖土工格柵經、緯向有很高的抗拉強度和較低的延伸率，并具有耐高溫、耐低寒、抗老化、耐腐蝕等優良性能。其次，從產品特點上，玻纖土工格柵可給路面增強、補強、防止路面車轍疲勞裂紋，熱冷伸縮裂紋和下基層的反射裂紋，能夠有效延緩減少反射裂縫。并且玻纖土工格柵造價低，性價比高，可以回收利用，節能環保。

4.3.3 橡膠瀝青應力吸收層

橡膠應力吸收層在作為路面結構夾層能依靠其塑性變形的特點來消散應力。根據斷裂力學理論，低彈性模量高韌性的應力吸收層，可以減小裂縫尖端的應力集中現象，從而有效減緩反射裂縫的產生。應力吸收層還能將舊路面板塊的水平位移與罩面層分隔開，并且有效阻斷基層或路基水汽浸入罩面層，同時防止地表水下滲進入路基層。國內外研究認為如果夾層模量大于周圍材料或夾層厚度較大，主要體現出加筋作用，如果模量不足，則只有應力緩解作用。

4.3.4 瀝青層鋸切橫縫

在加鋪后的瀝青層上，對準舊水泥路面上的橫縫位置鋸切新橫縫，并在開放交通前灌封。這種方法可以消除加鋪層內因溫度阻礙而產生的溫度拉應力。這種方法適用于現狀路面板塊情況良好，接縫處板塊邊緣彎沉較小的混凝土路面，并且需要做好鋸切縫的密封工作，對施工工藝和施工質量的要求較高。該措施在國內工程中使用較少。結合項目的實際情況，從施工工藝、工程投資和處理效果綜合比選后，此次設計推薦采用玻璃纖維土工格柵。

5 結語

與新建項目比較，舊改項目相對復雜。首先，需要做好現狀調查，特別是路面和管線排查，需要進行大量的前期工作，這樣可以在設計過程中及時發現并解決問題，減少因后期問題的出現而增加投資。其次，充分結合上位規劃，滿足遠期道路的使用要求，達到改造項目的，避免出現重復改造的問題。