公路改建城市道路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)要點(diǎn)研究

黃秋霞

（聊城市市政經(jīng)營(yíng)開(kāi)發(fā)中心，山東 聊城 252000）

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)城市建設(shè)步伐加快，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大、基礎(chǔ)設(shè)施愈發(fā)完善，原本位于城市邊緣的區(qū)域被納入規(guī)劃范圍，原有公路也轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘械缆罚?給城市交通網(wǎng)絡(luò)的搭建注入了活力。 但由于該部分路線初期設(shè)計(jì)等級(jí)較低，存在寬度窄、配套設(shè)施不完善等情況， 因此， 需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)化的城市道路改建。 很多學(xué)者也從城市道路建設(shè)角度給出了建議，其中張保元[1]專(zhuān)門(mén)論述了“白改黑”問(wèn)題，認(rèn)為改建施工中要重點(diǎn)關(guān)注路面高低錯(cuò)位問(wèn)題、路面塌陷脫空問(wèn)題等；張達(dá)峰[2]則從城市道路設(shè)計(jì)角度出發(fā)，闡述了快速路設(shè)計(jì)要點(diǎn)，認(rèn)為設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)結(jié)合城市規(guī)劃、人流量等優(yōu)化平面、斷面細(xì)節(jié)。 本文汲取已有成果優(yōu)勢(shì)，引入特定工程案例，對(duì)其設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn)進(jìn)行展開(kāi)闡述，從平面設(shè)計(jì)、斷面設(shè)計(jì)等方面總結(jié)舉措，同時(shí)使用臺(tái)階法、土工格柵法增加提升新舊地基結(jié)合度，使用COALER 系列灌縫膠修補(bǔ)路面裂縫病害，工程設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)較為系統(tǒng)完整，能夠?yàn)橄嚓P(guān)工程提供借鑒。

2 案例工程概況

為直觀說(shuō)明公路改建城市道路設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn)，本文引入某地工程實(shí)例輔助闡述，待改建公路全長(zhǎng)9 km，原先位于城市外圍，隨著城市擴(kuò)建步伐加快，公路位置已經(jīng)逐漸進(jìn)入市區(qū)，并成了南部主要貨運(yùn)通道。 經(jīng)過(guò)規(guī)劃部門(mén)調(diào)查分析，決定將該道路功能轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘械缆?，改變工程覆蓋范圍6.6 km。 原公路初建于1992 年，按照當(dāng)時(shí)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行工程建設(shè)，總體的技術(shù)指標(biāo)較低，且兩側(cè)用地控制不足，構(gòu)筑物類(lèi)型較為多樣，停車(chē)場(chǎng)、工廠等建筑沿道路兩旁分布，改建環(huán)節(jié)可能涉及征遷問(wèn)題。 同時(shí)原有道路寬度有限， 竣工圖紙中路基寬度大約在12～14 m，路面也出現(xiàn)了多處破損，兩側(cè)沒(méi)有必要設(shè)置步行、照明設(shè)施，很難為城市車(chē)輛的通行提供保障，有必要對(duì)其進(jìn)行加固改造。

3 公路改建城市道路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 平面設(shè)計(jì)

公路改建城市道路工程是服務(wù)于城市規(guī)劃建設(shè)的，因此，設(shè)計(jì)施工過(guò)程中要盡可能考慮用地規(guī)劃、開(kāi)發(fā)情況，結(jié)合交通流量、管線分布等保障科學(xué)性。 平面設(shè)計(jì)上，首先關(guān)注到交通量的影響，根據(jù)式（1）計(jì)算遠(yuǎn)景交通量。 通過(guò)遠(yuǎn)景交通量的計(jì)算確定平面規(guī)劃方向。

式中，Nt為設(shè)計(jì)年限第t 年的交通量；Ni為起算年份交通量；γ為交通量年遞增率。

其次，要關(guān)注到城市道路、公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)差異，如公路圓曲線最小半徑、城市道路圓曲線最小半徑之間的差異（見(jiàn)表1、表2）。 本次綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)情況，采取了裁彎取直的大致思路，通過(guò)極大平曲線半徑提升城市道路順暢性， 減少行車(chē)不便因素。 注意直線是城市道路平面設(shè)計(jì)時(shí)最為常見(jiàn)的要素，其優(yōu)點(diǎn)在于距離短，機(jī)動(dòng)車(chē)輛不會(huì)受到離心力的影響，乘車(chē)會(huì)更加舒適，且視通條件更好，但過(guò)長(zhǎng)直線可能會(huì)導(dǎo)致駕駛疲勞問(wèn)題，因此，要適當(dāng)控制直線段道路長(zhǎng)度。 對(duì)于城市道路來(lái)說(shuō)，兩側(cè)景色相對(duì)豐富，長(zhǎng)度可以控制在20 v（v 代表路段設(shè)計(jì)時(shí)速）。本次工程現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)控制點(diǎn)較多，包括沿線單位、橋墩等，要做好調(diào)查準(zhǔn)備，以安全控制標(biāo)準(zhǔn)為依托進(jìn)行細(xì)節(jié)規(guī)劃。

表1 各級(jí)公路圓曲線最小半徑節(jié)選

表2 城市道路圓曲線最小半徑節(jié)選

3.2 斷面設(shè)計(jì)

斷面設(shè)計(jì)時(shí)，要重點(diǎn)關(guān)注公路、城市道路差異，從功能、服務(wù)對(duì)象等方面入手把握優(yōu)化細(xì)節(jié)。 本工程中，分析要點(diǎn)主要包含以下幾個(gè)方面。

1）服務(wù)對(duì)象。 公路面向的服務(wù)對(duì)象較為單一，主要為機(jī)動(dòng)車(chē)輛，而城市道路的服務(wù)對(duì)象更加多樣，既包含機(jī)動(dòng)車(chē)輛，也包含非機(jī)動(dòng)車(chē)和行人， 這就要求斷面設(shè)計(jì)時(shí)不能沿用公路縱坡大坡度、長(zhǎng)坡長(zhǎng)的設(shè)計(jì)思路，而是要適當(dāng)放緩坡度，保障出行舒適性。 本次設(shè)計(jì)將最小坡度控制在0.5%，機(jī)動(dòng)車(chē)道最大縱坡以設(shè)計(jì)速度60 km/h 計(jì)算，設(shè)置為5%，能夠滿足安全使用需求。

2）地下管線。 原公路建設(shè)環(huán)節(jié)兩側(cè)的構(gòu)筑物數(shù)量較少，管線碰撞風(fēng)險(xiǎn)較小，但轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘械缆窌r(shí)，需要綜合考慮地下管線、構(gòu)筑物等問(wèn)題，避免出現(xiàn)沖突風(fēng)險(xiǎn)。 本次施工前對(duì)地下管線進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，借助BIM 技術(shù)進(jìn)行管線碰撞模擬，提升了設(shè)計(jì)方案的可用性。

3）道路與周?chē)仄喉樈雨P(guān)系。 城市道路需要承擔(dān)行人通行需求，因此，對(duì)順接結(jié)構(gòu)的要求更高。 本次設(shè)計(jì)遵循人性化原則，對(duì)道路、地坪高差進(jìn)行優(yōu)化處理，盡可能縮小差值，以達(dá)到自然銜接、平整過(guò)渡的效果。

4）橫斷面設(shè)計(jì)。 公路本身的性能較為單一，相應(yīng)的橫斷面形式會(huì)比較簡(jiǎn)單，但城市道路功能更加齊全，因此，對(duì)交通設(shè)施、管線、綠化工程等的要求更高。

5）交叉口及交通組織。 部分公路改建城市道路時(shí)，原公路與主干道、支路會(huì)出現(xiàn)交叉情況，設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合交通流量、公路等級(jí)等確定交叉口類(lèi)型，本次工程全部使用平面交叉口，對(duì)于主干道交匯部分，采用平A1 類(lèi)交叉口，從斷面上看進(jìn)出口道是展寬的，搭配信號(hào)燈控制。 公路與支路交會(huì)的部分，大部分也采用了平A1 類(lèi)交叉口，僅在干路中心隔離部分，使用了B1 類(lèi)交叉口。

3.3 新建設(shè)施設(shè)計(jì)

除平面、縱斷面差異外，公路與城市交通道路在設(shè)施配備上也是存在很大差異的，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要做好針對(duì)性分析，以詳細(xì)的調(diào)查走訪為依據(jù)，保障城市道路建設(shè)質(zhì)量的提升。 重點(diǎn)把握如下幾個(gè)方面：（1）管線工程，新建部分管線的埋設(shè)應(yīng)當(dāng)避開(kāi)既有構(gòu)筑物，與樹(shù)木、桿柱等保持安全距離；（2）照明工程，設(shè)計(jì)施工時(shí)，要盡可能遵循綠色環(huán)保原則，設(shè)置電子鎮(zhèn)流器、無(wú)功補(bǔ)償裝置等，減少電力的無(wú)功損耗，保證能源的利用效率；（3）綠化工程，要把握其視線引導(dǎo)、安全防護(hù)的作用，使用的樹(shù)種要具備抗逆性強(qiáng)、耐干旱、耐貧瘠等特征，后期做好維護(hù)管理；（4）交通工程設(shè)施，包括交通標(biāo)識(shí)、交通崗、道路標(biāo)線等，人行道部分還要留出無(wú)障礙設(shè)計(jì)空間；（5）公交?？空?，優(yōu)先設(shè)置在交叉路口附近，與路口保持50 m 左右的間距，若必須設(shè)置在路段上，則要確保上、下行錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，縱向間隔以30～50 m為佳，這樣可以使過(guò)往行人獲得充足的視線空間，提升站點(diǎn)實(shí)用性。

4 公路改建城市道路施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 基礎(chǔ)施工要點(diǎn)

改建工程推進(jìn)環(huán)節(jié)需要對(duì)原有公路進(jìn)行加寬處理， 兩側(cè)各拓寬（10+6）m，用于綠化帶建設(shè)和人行通道建設(shè)，但既有地基的性能較差， 必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的加固拓寬施工才能保障適用性。 正式施工開(kāi)始前，應(yīng)當(dāng)做好水準(zhǔn)點(diǎn)復(fù)測(cè)，以20 m 為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置放樣間隔，測(cè)出中線樁標(biāo)高，以及各里程樁的高程參數(shù)，為后續(xù)填土的土方數(shù)計(jì)算提供便利。 在老路基范圍內(nèi)組織開(kāi)挖施工，遵循自上而下的基本原則，將老路基挖成臺(tái)階狀，寬度控制在1 m 以上，單階高度控制在0.4～0.6 m，內(nèi)傾角控制在3%左右，新老基礎(chǔ)以臺(tái)階形式完成搭接，可以較好地防止基底滑移問(wèn)題。 拓寬部分首先清除淤泥，使用砂、碎石墊層換填處理，上部分層壓實(shí)，結(jié)合部位使用土工格柵材質(zhì)加固，該種材料本身的張拉模量較大，可以起到擴(kuò)散載荷、增加摩擦力的作用，有助于減少縱向裂縫（見(jiàn)圖1）。分層填筑的過(guò)程中，要嚴(yán)格檢查松鋪厚度、壓實(shí)度等參數(shù)，兩次碾壓必須保證一定的重疊寬度，通常以輪寬的1/3～1/2 為佳[3]，確保碾壓施工總體質(zhì)量。 考慮到新老路基的落成時(shí)間差異較大，且上層結(jié)構(gòu)厚度不一，后期的沉降量也會(huì)存在一定出入，因此施工完畢后，還應(yīng)當(dāng)留出一定的間隔時(shí)間，通常以7～15 d 為佳，待到沉降穩(wěn)定之后再進(jìn)行路面施工。

圖1 公路改建城市道路地基處理方式

4.2 路面施工要點(diǎn)

路面施工工序主要包含兩大部分， 其一是拓寬部分的建設(shè)，本工程使用瀝青混凝土路面型式，運(yùn)送環(huán)節(jié)用時(shí)不宜過(guò)長(zhǎng)，做好防護(hù)與管理，碾壓前統(tǒng)一開(kāi)展試驗(yàn)，確定初壓、復(fù)壓以及終壓細(xì)節(jié)，操作要盡可能連續(xù)，分段長(zhǎng)度通?？刂圃?0～50 m。復(fù)壓完成之后也要及時(shí)檢查施工質(zhì)量， 地面不允許出現(xiàn)明顯齒輪痕跡， 初壓速度控制在2～3 km/h， 復(fù)壓可適當(dāng)提速至4.5～5.5 km/h。 其二是既有部分的加固修補(bǔ)處理，采用壓力灌漿法對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固，采用單管施工法，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)將材料水灰比定為1.0～1.5，灌漿壓力控制在0.5～0.6 MPa，這樣可以較好地避免跑漿問(wèn)題，提升加固質(zhì)量。 由于案例工程原有公路本身的使用年限較長(zhǎng)，路面在長(zhǎng)期的車(chē)輛載荷作用下，出現(xiàn)了大大小小的裂縫問(wèn)題， 因此， 改建施工環(huán)節(jié)還進(jìn)行了系統(tǒng)化的修補(bǔ)，對(duì)于寬度在10 mm 以?xún)?nèi)的裂縫，可以直接使用灌縫修補(bǔ)方式，若裂縫寬度較大，達(dá)到10 mm 以上，則可以使用開(kāi)槽灌縫方式，借助空壓機(jī)徹底清潔縫隙內(nèi)雜物，然后將COALER 系列灌縫膠加熱到300 ℃， 沿縫隙灌入并空出大約30 min 的冷卻時(shí)間，施工便捷且省時(shí)省力。 若縫隙本身面積較大，甚至出現(xiàn)了網(wǎng)裂情況，則需要采用挖補(bǔ)方式，沿裂縫中心線向外各延伸30 cm 劃出挖補(bǔ)范圍，兩端增加20 cm 確定邊界，徹底挖出后重新鋪筑熱拌瀝青混合料進(jìn)行加固。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述， 公路改建城市道路是城市化進(jìn)程中不可規(guī)避的問(wèn)題之一，改建質(zhì)量將直接影響道路運(yùn)行順暢性，實(shí)踐中務(wù)必要給予充分關(guān)注， 結(jié)合道路等級(jí)、 交通流量等科學(xué)設(shè)計(jì)平面、斷面形式，選擇適配性較高的交叉口設(shè)計(jì)方案，做好綠化工程、照明工程、管線工程等的分析設(shè)計(jì)，從實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)優(yōu)化細(xì)節(jié)。 在此基礎(chǔ)上科學(xué)組織施工，使用臺(tái)階法搭配土工格柵材料提升新舊地基結(jié)合穩(wěn)固性， 防止后期出現(xiàn)基礎(chǔ)滑移等問(wèn)題，借助壓力灌漿法對(duì)舊有地基進(jìn)行加固，同時(shí)根據(jù)裂縫寬度大小、病害嚴(yán)重程度等做好既有路面的處理、修補(bǔ)工作，為工程設(shè)計(jì)、建設(shè)質(zhì)量的提升奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。