探討山區城市道路工程設計存在的問題及應對措施

陳青

（山西省城鄉規劃設計研究院有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

黨的十九大是在全面建成小康社會、全面建成現代化社會主義強國、扎實推進實施鄉村經濟振興國家戰略、開啟全面推進社會主義兩個現代化示范區建設新征程的基礎上召開的一次十分重要的大會。隨著我國城鎮化進程的不斷加快，農村人口向城鎮轉移已成為必然趨勢。與此同時，大量農民進城務工經商，導致農村勞動力出現結構性短缺現象，這給農業生產帶來了巨大壓力，也對交通基礎設施項目建設規劃提出了更高的要求[1]。公路、橋梁、隧道等基礎設施項目都有自己的一套設計標準和規范，在具體的施工實踐中往往會遇到各種各樣的問題。本文結合作者多年從事山區公路工程設計與施工的實際工作經歷，以山東省博山經濟技術開發區的城市道路工程項目實際案例為研究對象，對山區鄉鎮城市道路工程存在的問題進行分析。

1 項目概況

位于博山經濟開發區西側，與經濟開發區高速公路相連接，全長2238m。該工程是該市高新區重點建設項目之一，也是園區規劃建設中最關鍵的一環。該項目預計總建設投資約1.54 億元，其中國家財政資金投資約11000 萬元，其余部分由企業自籌。該項目位于博山經濟技術開發區中心地段第二條東西干道上，設計時速為40km/h，線路全長約20km，屬于典型的城市支路，地形險峻多變，最大高差50.2m。根據《山東省公路路政管理規定》及有關法律、法規規定，博山經濟開發區管委會委托山東市政工程設計院進行本路段工程設計。該項目的主要任務包括完成初步設計方案和編制施工圖預算文件。設計工程包括道路、交通、橋梁工程、地面溝渠、排水管道以及電氣工程等。

2 道路工程設計

2.1 選擇道路路線

在路網規劃的指導下，城市道路的路線選擇相對簡單，建設施工難度也較小。但是隨著城市化進程加快、道路等級提升及交通流量增加等因素的出現，導致原有路網無法滿足日益增長的交通運輸需要。如何合理利用有限資源來保證城市交通暢通已成為一個亟待解決的問題。城市開發區由于其特殊的地理位置和交通需求，在路網規劃中具有重要地位[2]。目前，我國大部分開發區都已建成并投入運營，道路交通網絡基本形成。在城市發展過程中，新城與老城區之間的交通問題日益凸顯，鄰近市縣之間以及新城區內部道路銜接不暢，路網規劃不合理等因素都會影響到施工的順利實施。因此，在城市道路施工圖紙的規劃設計階段，路線的合理選擇也成為一項非常重要的籌備工作。

道路路線的選擇方法和現場驗證。由于山地區域受地形變化影響較大，因此在縱向設計時可采取先縱向后橫向的原則。施工方在定線過程中，根據項目組提供的GPS 定線結果及土方分布情況，制定出合理的縱坡與定線方案；由于受施工影響，GIS 技術不能完全滿足山區路網的選線要求。針對目前存在問題，需要以地理信息系統為基礎，建立一套基于二次開發平臺的綜合信息管理系統，通過對土地利用類型進行實地調查分析，了解公路建設后土地利用性質變化，為未來城市道路規劃奠定基礎。在此基礎上，結合經濟技術開發區的實際車流量和現有地塊的規劃情況，對開發區未來的交通狀況進行預測，確定開發區的道路橫斷面形狀。

2.2 縱斷設計

縱向設計是山區城市道路設計中的難點和關鍵。隨著經濟的發展，人們對公路建設的安全性也越來越重視，對于路面平整度的要求也日益提高。山地地區的道路由于地勢陡峭，坡道上行駛速度緩慢。在1～2km 或不到2km 的距離上，地面高差往往有數十米，這給駕駛者帶來了不便，特別是在交通擁堵時，安全風險更大。目前，我國的山路設計普遍沒有考慮到地形變化所引起的邊坡的橫向變化。而是按垂直長度來確定。根據現行線路設計規范，當道路坡度大于6.0%時，應設置平交路口，當道路坡度小于9.4%時，應進行剖面設計。但是對于不同坡長情況下平交口寬度的確定還沒有一個明確的方法。因此，本文將針對這些具體問題，提出合理的解決方案。剖面設計與土方計算密切相關。道路法規所涵蓋的重點包括道路標高和泥石量等重要經濟技術指標，它直接影響著車輛行駛時的駕駛安全性和舒適性。而輪廓設計就是為了解決這一問題而提出來的。設計參考點的選擇應與當前道路、交叉口以及當前住宅區或廠區相聯系。因此，有必要研究適合于不同類型路面及路況條件下的線形參數確定方法，以提高道路設施的使用效率。對于縱向坡度較大且為非線性坡度的地段，應考慮交通流量大、交通組織復雜的情況，可采取單條或五六開垂直線型的控制方式，車流量小的路段則采用全分開的垂直切線法；非機動車輛與行人之間的距離應盡可能縮小，非分隔斷面的縱向設計也要合理。考慮到交叉路口的標高、交叉路口內的道路坡度以及行車安全，建議增加填充量。

2.3 平面相交

在山區城市道路交叉口的規劃設計中，除了要滿足與道路標高系統的良好銜接、兩側主要建筑出入口地面標高、能見度和防排水性能等要求外，參考點的高度標高范圍的確定也是非常重要的。要根據當地交通流量大小及通行能力來確定參考點位置，即選擇合理的參考高程。一般認為，路段最高設計車速應不低于80km/h，并盡量避開高峰段。在實際應用過程中，由于地形條件和交通限制，有時會出現超高等特殊情況。如果規劃建設道路靠近十字路口，參考點高度的合適性將直接影響交叉口道路規劃的垂直坡度，使交叉口過大或增加了不必要的土方工程。

上述問題很容易出現在具體城市主干道的交叉路口。針對這一情況，需要對交叉口的縱斷面進行研究，并根據交叉口的高程特點，提出對交叉口進行填挖的施工方法。該方法可以解決在交叉路口存在大縱坡、車輛行駛安全性低等問題。如果公路等級較高，則會導致部分車輛行車速度過快從而影響安全；并且會隨著汽車數量的增加，帶來一系列交通方面的問題：如交通嚴重擁堵、交通事故頻發等。由于目前我國大部分公路都修建于20 世紀80 年代以前，當時社會經濟發展水平不高，人們出行主要依靠公共汽車或客車，該類車輛載重較大，速度較低，對路面的要求也不高。隨著時代的進步，汽車保有量也在迅速增加，道路交通壓力越來越大。隨著我國高速公路建設步伐的加快，一方面車流量大，對路面建設質量的要求也不斷高；另一方面，在山路交叉口處有較多的下坡和較大的垂直坡度，導致車輛在垂直方向上容易產生碰撞。

3 管線綜合設計

3.1 地下管網設計原則

管道的總體設計原則仍然遵循我國現行的《城市工程管道綜合規劃法》的標準，但仍有兩項規定值得一提。首先，每條路面專用的排水管線相對于路面中心線的位置，必須在不影響原有交通條件的前提下保證暢通；其次，每條線路必須滿足大多數環境下的使用要求，否則會影響車輛行駛的安全順暢。對于城市道路而言。應該盡量使車輛行駛平穩，減少轉彎，而不能為了追求快速行車帶來的沖擊感而超速駕駛。因此，為了行車安全，需要特別注意控制車速，防止發生追尾事故。因此，建議盡可能把所有的管道從公路上移開。對于一些重要路段（如主干道），可采用“一縱二橫”的形式進行設置。縱線由地面到地下延伸至建筑物內，橫線則從地上垂直向下布置并與縱向平行。如果空間有限的話，所有或大部分的管道都可以鋪設在道路上，并且盡量選擇采用架空方式敷設，并設置足夠數量的臨時支架支撐整個管系。對于無法架設架空線的情況，則可采取搭設跨越架的方法進行處理。當遇到緊急情況時，管道的一部分必須鋪設在道路下方。雨水、污水、河電及城市弱電等線路要盡量避開市區交通質量較差的地區，以免影響運輸管道的正常運行。氣體和熱水管道在供給過程中容易發生泄漏，因此要特別注意這些具有特殊危險或高泄漏率的設備。電力設備及易燃易爆化學品的輸送壓力管道以及工業污水管道等也存在著一定的安全隱患。電力管線的凈通距離應大于電力檢查井與熱力管線之間的凈通道距離；條件允許的情況下，仍然應該考慮在道路底層或最外層使用，以節省內部空間。

3.2 規劃設計方案

地下管網設計要符合業主圖紙的要求，需要同時收集、整理相關專業的工程管道平面圖，參考相關業主單位的設計、施工監理方案，對管道方案進行了詳細、全面、細致的初步設計，為建筑排水與電氣照明項目施工圖編制提供了基本的參考和施工設施，為其他工程專業管道工程施工圖圖集的編制提供了重要的參考。經過圖紙比較，可選擇“預埋后開挖”的施工方法，即施工現場預埋回填。并根據不同管線布置方式及結構特點，確定相應的管材規格。按照《城鎮供水排水工程設計規范》（GB 50881—2003）規定，將所需材料按標準分類編號。在市政工程的開發和運營過程中，很多情況下專業管道會與筒倉、高處和線路上發生碰撞。為了避免這種情況的發生，還需要安裝預埋管道，控制交叉口管道的安裝方式，并防止在今后的施工過程中有其他管道通過。

山區道路開挖受復雜地形環境及地質條件影響較大，自然開挖難度大，面臨著巨大的極限挑戰[3]。因此，在施工過程中要采用先進的設計技術與施工工藝相結合的方法進行施工。其特點如下：①可以充分利用現有場地和使用現有材料；②節約成本；③可以減少對土地使用性質的改變；④提高了工程安全性；⑤節約造價；⑥可以改善城市面貌，提升城市形象；⑦促進經濟發展；⑧保證工程質量；⑨保障生產安全；⑩縮短建設周期。實踐證明，通過采取這樣的施工方法可以產生較好的經濟效益。

3.3 雨水工程

雨水工程規劃設計還需要建筑師對山區城市道路周邊主要區域的水利地形和水系規劃進行充分的調查和了解，并對污水區域進行科學地劃分[4]。降雨及徑流對城市防洪以及生態環境都會產生一定程度的影響；對于城市河流河道來說，由于流域內植被覆蓋率高，水土流失少，因此更應該加強水土保持工作，防止洪水直接沖刷道路造成損失。此外，還應注重與當地歷史文化相結合，使之具有地方特色。城市道路受山洪侵蝕影響程度較大，需要進行充分治理開發建設；在劃分道路集水區邊界時，不應局限于現有的排水道路，而應根據道路沿線的路網，考慮長遠的交通排水方案。相關文獻表明，當縱向坡度大于水平坡度時，平均集水效果并不理想[5]。在雨水輸送過程中，當坡度超過4%時，雨水管道會出現堵塞現象，導致排水渠無法正常工作，溝渠也不能進行系泊。

3.4 排污工程

根據《城鎮污水管道總體規劃》，污水處理廠（站）的選址應結合地塊規劃和目前的污水處理需求，確定道路污水運輸管道的安裝、建設長度以及管徑等數據。一般情況下，地下水管道不考慮污水處理需求，直接通過交叉管進行排放，且不考慮道路交叉問題，一般采用單排、雙排下水管網。由于地下管線與地面距離很近，一般采取架空方式進行鋪設。出線口應設置在單路與市政排水系統之間，這樣可以避免雨水沖刷對排水管道的影響。如果污水需要通過道路污水管道進行排放，則會因為道路坡度和高度的不同的而增加建設費用，同時污水管道的深度和直徑也將增加，難以滿足中長期污水處理需求。

4 結語

我國幅員遼闊，存在不少的山區。隨著經濟的發展和城市化的推進，公路建設也會越來越多。那么如何完成一條山路的設計規劃，對于任何一個設計師來說是需要面臨的挑戰。由于地理環境以及經濟發展水平的影響，很多地方存在著交通擁擠、車輛擁堵、交通安全保障措施不足、環境污染嚴重等諸多問題。這些問題直接導致當地居民出行不便，甚至會引發一系列社會矛盾。只有解決好這些問題，才能更好地為群眾服務。然而，每個城市和地區都有其復雜的地形、氣候特點以及復雜的人文歷史環境，因此，在實際的公路設計研究工作中以及具體進行項目設計時，設計人員往往需要總結經驗、研究分析、自主創新，才能設計出體現實用性、安全性、可靠性和舒適性的山區道路。