市政道路舊路改造橫斷面設計研究

摘要 經濟社會的持續快速發展，對于城市既有道路的通行能力和服役狀態提出了新要求，既有道路的改造升級成為當前城市橋梁建設的主要工程，因此市政道路舊路改造橫斷面成為當前研究的最前沿課題。依托于某城市道路改造項目，在調查道路現狀病害的基礎上，文章首先分析了道路改造升級的橫斷面設計原則，然后提出了針對性的改造設計方案，最后對道路舊路橫斷面改造工藝的關鍵進行了詳細分析。分析結果表明改造處治方案能夠滿足通行要求。文章系統研究了舊有道路改造橫斷面設計問題，為相關工程的設計提供參考。

關鍵詞 舊路改造；道路橫斷面設計；路基路面設計；反射裂縫

中圖分類號 U418.8 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）07-0127-03

0 引言

隨著社會經濟的不斷繁榮，城市機動車保有量持續增長，造成城市交通逐漸擁堵，現有道路已經無法適應當前交通車流量的巨大需求。由于城市化的快速發展，不同道路甚至道路不同路段的橫斷面均發生較大變化，大多數的交叉路口缺乏必要的渠化設計，局部路段容易因交通瓶頸造成較為嚴重的堵塞現象[1-3]。根據當前道路擁堵現象調查分析，目前城市繁華地段容易因交通流量大而造成擁堵。由于道路紅線的限制，路面無法進行擴寬，且存在與非機動車混行的狀態，使得道路擁堵經常發生，對于交通通行造成較大影響。另一方面，道路的使用情況也會對交通通行造成影響。如果道路路面狀況較差，加上各種預埋管線對道路路面狀況的影響，也會對交通通行造成一定影響。綜上所述，城市舊路改造升級將會是城市道路發展的主要方式，因此如何利用道路改造升級提升道路等級和環境景觀，顯得十分必要[4-6]?；诖?，該文將針對現狀道路存在的病害問題，結合道路交通預測，提出城市道路改造升級的橫斷面設計與改造方案，以及施工關鍵工藝，希望能對未來的類似項目有所借鑒。

1 項目概況

1.1 建設背景

某舊路改造項目位于我國南部城市。隨著城市化的快速推進，現狀道路的通行能力已經無法滿足城市發展需求，道路改造升級成了迫切需要上馬的民生工程。道路東西走向，全長9.6 km，為城市次干路，雙向四車道設計，設計時速為40.0 km/h，道路紅線寬度為32.0 m。

1.2 現狀調查

根據現狀道路調查情況，近三年雙向高峰期，交通量為5 712 pec/h，平均運行車速為30.0 km/h，一旦遇雨天或者發生交通事故，則會造成較為嚴重的擁堵。由于各種預埋管線的影響，后續管道的改造和升級需要破開路面進行施工，后續路面的修補同樣會對道路路面情況造成一定影響，降低交通通行能力。根據相關研究和規范對道路路面狀況進行調查，結果顯示病害占總體路面的18.3%。具體路面病害類型和病害表觀情況如表1所示。

2 道路改造升級中橫斷面設計原則

2.1 道路橫斷面改造設計原則

為了確保舊路改造之后的路面狀況滿足規范和通行要求，且能夠保障與城市發展相匹配的交通通行能力，道路橫斷面改造設計應堅持如下原則。

（1）滿足交通需求，確保交通順暢。道路原設計為雙向兩車道，改造后為雙向四車道，改造后通行能力大大提升，能夠滿足今后一定時間段的交通通行需求，且具有一定的超前設計。

（2）滿足交通安全。道路輔道與非機動車道均應保證一定的寬度，同時機動車車道與非機動車車道之間采用適當的隔離措施，從結構上確保交通安全。

（3）保護既有樹木。道路改造設計應不影響胸徑較大的樹木，做到珍貴樹木盡量不遷或者少遷，盡量使周圍現狀保持原狀。

（4）協同施工。道路升級改造設計中，應同時考慮相關管線的改造升級，并考慮一定的提前設計，避免后期施工對道路路面造成影響。道路橫斷面改造升級與管線改造升級應同步進行，近遠期的規劃相結合。

（5）提升道路環境。通過改造升級，對道路沿線的人行道、綠化和交通設計進行同步的改造升級，對道路路面狀況進行較大提升。

2.2 平面設計原則

既有道路的提升改造升級，需要在結合現狀道路的基礎上，考慮橫斷面改造升級方案進行平面設計，主要存在以下幾種形式。

（1）兩側擴寬。改造升級后的道路中心線與現狀道路中心線一致，在現狀道路基礎上，在兩側各設置一個車道完成拼寬作業。

（2）單側拓寬。保持現狀道路不變，在另一側新建拼寬車道形成整體的道路。

（3）局部利用。這多用于現狀道路線形指標較差的情況，如果重新進行布線，無法與既有線形進行有效擬合，因此只能選擇局部利用，剩余部分進行重新設計。

2.3 縱斷面設計原則

舊路改造升級中縱斷面的改造升級設計，需要考慮交叉道路高程、現狀道路標高等問題，依據現狀道路的高程控制點進行縱斷面的設計，可采取如下步驟進行設計。

（1）對現狀道路的路面彎沉值進行檢測，根據沿線建筑物情況進行彎沉值的設計。

（2）測量現狀道路中心線標高，對于交叉口的標高控制點進行設計和控制設計。

（3）道路改造升級也需要必要的地質勘察，尤其是道路加寬設計位置的勘察孔布置，便于對道路沿線的地質情況充分了解，以確定橋梁道路的控制標高。

（4）縱面段設計方面，根據不同的加寬處理方式進行劃分，其中包括新建段和加鋪段。

（5）道路路線拉坡擬合設計過程中，還應該考慮現狀道路的橫坡和超高，確保道路交叉時坡度的連貫性，完成整體道路的平順銜接。

2.4 路基設計原則

道路路基設計的一般要求是路基具有合適的穩定性、耐久性和承載強度，另外還要給予環保、人文和地理方面要求的足夠重視。考慮上述因素，市政道路改造升級中路基設計原則詳細如下：

（1）斷面形式。首先是確定路基的斷面形式，其中包括路基的寬度和高度。寬度要求考慮用地面積和生態平衡的要求，考慮挖填平衡，少占農田，水土流失問題也是不容小覷的；路基高度的設計原則是考慮排水問題以及相鄰道路高度的問題，需要滿足路肩高于地面，同時需要考慮地下水等對路基穩定性的影響；對于部分深路塹和高路堤，需要對邊坡高度進行綜合考慮。

（2）經濟性、環保型和材料特性。關于路基填料的選擇，需要考慮材料來源、材料施工成本和工程性能，即環保性、經濟性和材料工程性能的原則，一般要求分層跳珠材料的均勻性和密實性要滿足規范和承載要求。

（3）邊坡坡度。邊坡的坡度設計需要綜合考慮邊坡土質和邊坡高度，需要根據工程經驗和規范要求進行設計，確保邊坡設計滿足整體穩定性和施工難度的要求。

（4）排水系統和附屬設施。排水系統和附屬設施需要考慮一定的加固防護作用，需要考慮保持路基穩定性、路基強度和服役性能的原則下進行設計。

3 道路橫斷面改造設計方案分析

3.1 橫斷面改造設計方案

現狀道路橫斷面的改造升級，不僅需要考慮城市的總體規劃、交通流量及交通增長趨勢，還需要考慮現狀道路的實際情況，方能確定道路橫斷面的改造設計方案。考慮當前道路現狀和道路兩側澆筑物分布情況，道路橫斷面升級改造升級方案如下所示。

（1）保留部分綠化。根據調查顯示，道路兩側距離非機動車道5.0 m范圍存在綠化設計，其中有雞冠刺桐、垂葉榕等常見植物，由于此次道路改造升級不影響綠化分布，該次改造設計予以保留。

（2）架空電線保留。道路兩側部分綠化帶上方存在110 kV的架空電線，因此該次升級改造中對于兩側綠化帶上空的架空電線應予以保持原狀。

（3）車道改變。根據當前交通量的調查情況，并結合城市發展對遠期交通量進行預測，同時考慮道路景觀綠化提升，道路路面改造從雙車道升級為四車道。

3.2 路基設計方案

現狀道路的擴寬設計，不可避免地存在新舊路基沉降不均勻的問題。由于舊路基運營時間較久，沉降和固結已基本全部完成，新建路基則會因固結和沉降問題造成路面較大的沉降。新舊路基的不均勻沉降，會在一定程度上導致路基穩定性喪失，在接口位置出現縱向裂縫。通過路基的該次改造升級，確保道路通行能力、景觀環境等得到較大提升。道路改造升級情況如下所示。

（1）道路平面線位。關于道路的平面線位問題，考慮現狀道路情況和規劃中線情況，綜合考慮二者之間的相對位置關系確定合理的道路平面線位。

（2）道路縱斷面。由于規劃道路是在現狀道路基礎上進行改建的，考慮道路與相交道路、兩側建筑物的協調問題，確保相對高差滿足規范要求。根據挖填不超過10.0 cm的原則進行縱斷面標高的設計，規劃道路高程盡量與現狀道路高程保持協調。

（3）道路結構。關于道路路面結構的現狀調查顯示，現狀道路路面代表彎沉值為0.86.57 mm，路面結構已達到服役壽命晚期，因此考慮新建路面結構。

（4）道路橫斷面。由于現狀道路改造的路線長度較長，沿線建筑物和交叉道路較多，造成對現狀道路橫斷面的改造較多，因此道路橫斷面改造是道路工程提升改造的重點和難點。

4 道路舊路橫斷面改造關鍵分析

由于道路橫斷面的改造和升級是道路提升改造升級的重點和難點，因此需要對橫斷面改造進行詳細設計和分析。從道路橫斷面構成分析，路面結構是施工的關鍵，設計的合理與否對后期道路的服役性能和服役年限具有較大影響。以下針對道路舊路橫斷面改造的關鍵工藝進行詳細探討。

4.1 舊路面處理方案

根據現狀道路的調查分析，反射裂縫是路面的主要病害之一，舊路面的處理成為該次改造升級的關鍵，以期實現提升路面的服役性能和服役壽命的目的。根據現狀調查病害分析，相關改造處治方案如下所示。

（1）路面板破碎或開裂。將已破碎或開裂舊橋面板進行破碎、清理，采用微膨脹混凝土進行補平，并保持與周圍路面板一致的橫坡和縱坡。

（2）斷板。對于存在貫通裂縫的橋面板，可以判斷存在斷板病害，可考慮與破碎板同樣的處理方式進行處治。

（3）錯臺。根據錯臺程度采取不同的處治方式。高差小于5 mm的錯臺病害可不作處理；高差達到5～10 mm的錯臺，可進行局部切削處理；高差超過10 mm的錯臺可考慮鑿高、補低的方式進行修補。

（4）開裂。路面板裂縫分為縱向開裂和橫向開裂。對于裂縫寬度小于10 mm的裂縫可不予處理；橫向裂縫高于10 mm的裂縫可考慮進行灌縫處理；縱向裂縫高于10 mm的裂縫考慮采用瀝青灌漿處理。

（5）板塊脫空。根據路面板的脫空情況，結合路基損毀程度采取板塊脫空的不同處理方式。板塊脫空情況輕的情況，可考慮進行灌漿處理；脫空嚴重甚至造成路基嚴重損壞的，會在一定程度上破壞路面板，要在鑿除路面板之后對路基進行加固處理，路基處理完整之后還要進行路面板的二次澆筑。

4.2 瀝青加鋪層設計

為了提升道路改造升級水平，考慮采用白+黑的方式進行處理，對于瀝青加鋪層材料的選擇尤為重要，以下進行詳細分析。

（1）表層瀝青材料。由于瀝青表面層直接與上部活載接觸，因此瀝青材料的選擇不僅考慮瀝青混凝土結構性能，還需要考慮作為瀝青面層的服役性能，其中包括防滑、降噪和防水性能等。

（2）中層瀝青材料。中層瀝青材料的選擇需要考慮現狀橋面板反射裂縫的影響，作為加鋪層的結構層，還具有一定的承載、防水和抗車轍的功能，因此中層瀝青混凝土考慮采用6 cmAC-20C SBS改性瀝青混凝土。

（3）下層瀝青材料。考慮到現狀道路路面情況，結合道路通行道路情況，采用AC-25C瀝青混凝土，厚度不低于8.0 cm。

4.3 反射裂縫延緩措施

根據當前調研分析，白+黑設計的路面，反射裂縫是服役過程中的通病，目前多采用改善加鋪層性能和加格柵兩種處理方式，以下進行詳細探討。

（1）加厚加鋪層。由于反射裂縫的存在，對于加鋪瀝青層造成較大的影響，因此可以考慮增加加鋪層厚度，不僅能夠在一定程度上提升路面的結構剛度，還能夠增加荷載擴展面積。根據當前試驗數據和工程經驗可知，增加加鋪層厚度能夠有效降低反射裂縫，但是加鋪層厚度超過12.0 cm以后，加固作用則不是那么明顯。

（2）纖維土工格柵。反射裂縫的生成和發展，主要是由于瀝青層的抗拉能力較差引起的，因此考慮增設纖維土工格柵的加固方式進行處理。從結構分析，纖維土工格柵能夠有效提高路面的增強、補強能力，減少路面疲勞裂縫的發生和發展，減少熱脹冷縮裂縫和反射裂縫。

5 結語

城市的快速發展對城市既有道路的服役情況和通行能力提出了新要求，因此道路舊路改造課題得到了學術界和工程界的重視。依托于某城市舊路改造項目，該文首先分析了道路改造升級中橫斷面的設計原則，然后詳細探討了道路橫斷面和路基的改造設計方案，最后針對道路舊路橫斷面改造的關鍵工藝進行了詳細分析。該文系統研究了道路舊路改造橫斷面的設計，僅供舊路改造工程參考借鑒。

參考文獻

[1]溫進松. 城鎮公路市政化改造工程設計分析——以花都大道快速化舊路改造為例[J]. 運輸經理世界， 2022（29）： 16-18.

[2]胡迪. 高速公路“白加黑”路面改造工程項目舊路處治方案比選研究[J]. 西部交通科技， 2022（8）： 14-15+114.

[3]嚴明星， 趙彬強. 舊路改造路面加鋪縱橫坡優化設計研究[J]. 低溫建筑技術， 2017（11）： 96-99.

[4]毛錦波， 秦彩虹， 石艷紅. 舊路改造路面加鋪縱橫坡方案優化及其施工控制[J]. 北方交通， 2013（8）： 21-23.

[5]許聰盛. 市政道路舊路改造橫斷面設計研究[J]. 江西建材， 2021（9）： 277-278.

[6]張瑩， 徐明. 舊路改造中的排水問題方案研究——以西寧湟中路改造工程為例[J]. 城市道橋與防洪， 2022（11）： 122-124+160+18.