市政道路設計現狀及改進設計的對策分析

陳逸彬

（廣州市城建規劃設計院有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

市政道路設計是城市規劃和建設中不可或缺的一環，直接影響著城市居民的生活質量、城市的經濟繁榮和環境的可持續性。然而，現行市政道路設計面臨著眾多挑戰，包括交通擁堵、環境污染、交通事故和資源浪費等問題。對此，市政道路設計需要通過深入分析和綜合研究，組織以施工單位為首的施工組織，發現市政道路設計的關鍵問題，提出改進設計的對策，以應對這些挑戰，創造更宜居、更安全和更可持續的城市環境，并且為未來城市規劃和建設提供有益的建議和方向。

1 市政道路工程概況

市政道路工程是城市基礎設施建設中的一個重要組成部分，旨在規劃、設計、建設和維護城市的道路網絡，以滿足城市居民的出行需求，并且促進經濟發展，提高城市居民生活質量。本文引用的案例工程概括如下：在謝村道路工程、荷景路改造工程中，市政道路的設計規劃主要以協調道路及其周邊建筑設施的布局為主，謝村道路工程新建4 條市政道路，包括2 條城市次干路和2 條城市支路，次干路設計速度50km/h，道路寬度30m，設雙向4 車道；支路設計速度40km/h，道路寬度15m，設雙向2 車道；工程內容包括道路工程、橋涵工程、交通工程、給排水工程、電力管溝土建結構工程、照明工程、綠化工程、管線綜合、施工期間交通疏解等，項目周邊現狀基坑，無法在項目實施階段完成回填。荷景路改造工程設計為20m 寬現狀城市支路改造工程，設計速度30km/h，設雙向2 車道，全長1.57km；工程內容包括道路工程、交通工程、排水工程、綠化工程等。以上兩個項目的市政道路設計及規劃問題具有一定的綜合性、廣泛性，需要由施工單位統籌規劃，協調道路及周邊工程項目的建設，避免反復施工、項目沖突等現象的產生。

2 市政道路設計問題分析

2.1 市政道路總體布局問題

市政道路的總體布局是城市規劃及交通規劃的重要組成部分，通過綜合協調城市道路網絡的設計及布局，才能真正發揮出市政道路的交通功能及其布局優勢。然而，在市政道路的布局設計規劃上，道路類型的選擇、道路寬度的設計、道路橫斷面布置與海綿城市排水需求、道路橫斷面布置與管線綜合的相互協調等問題，都是市政道路總體布局規劃設計需要面臨的工作挑戰，如果道路總體布局不符合項目建設與設計的需求，則會導致市政道路最終的建設效果無法達到預期目標，無法達到各專業工程主管部門的相關要求。

例如，在市政道路橫斷面設計的基礎上，應結合道路周邊現狀，以項目實際可行的原則，在不同路段采取差異化設計，如謝村道路工程中，道路B 北側為現狀基坑，基坑于道路建設之后才可回填，基坑的存在將影響到道路B 的近期實施，橫斷面設計應進行進一步考慮。在道路交叉的設計上，一般的市政道路工程可采用平交口、立交橋、下穿隧道及岔道等方式來建設道路連接點，但不同道路連接形式所能體現的建設效果存在顯著差異。如：在市政道路連接點的布局設計中選用十字交叉口進行布局規劃，建成的道路連接點交通流量系數最高能達到7.5～8.0，無法適應更高的交通流量需求，如果在交通流量較大的情況下強行采用十字交叉口的連接方式進行布局，則會造成市政道路在投入使用的過程中出現交通擁堵、交通效率降低的情況。

2.2 市政道路材料應用問題

在市政道路的建設與施工中，如何準確地選取施工材料進行道路建設及設計，是影響市政道路建設效果的關鍵因素，結合該項目中一些市政道路材料設計問題的表現來看，材料的應用問題對市政道路規劃設計造成的影響主要包含以下幾個方面：

首先，如果施工中選用低質量或不合格的施工材料進行道路設施建設，則會在一定程度上增加施工中的安全隱患。如，在未考慮到路面材料抗腐蝕性、結構剛度等性能的情況下，建設的市政道路路面極易出現破損、坑洼及滑溜等問題，影響市政道路的正常交通。

其次，一般的混凝土材料具有較為良好的抗凍融性能，但考慮到市政道路對于路面排水的要求，僅采用混凝土實施道路路面施工會大幅度降低路面防滲水能力，故而影響市政道路的規劃與設計效果[1]。

2.3 道路軟基處理與現狀條件沖突問題

道路軟基處理在市政道路設計與規劃中，指的是通過對施工場地的地基土進行改良，依靠改善地基土質、增加地基承載力及抗變形能力等條件，實現對道路路基土壤進行改良的施工過程。在實際施工過程中，軟基處理方案的選用常常受到周邊環境的制約，導致市政道路的設計與施工效果大打折扣。其中，選用軟基處理方式的常見干擾因素包括：

其一，較厚的人工填土且欠固結沉降，土體存在不均勻、薄厚不一、承載能力不高、壓縮性較大的特點。在道路荷載（靜力和動力荷載）作用下，地基承載力不能滿足要求時，地基會產生局部或整體剪切破壞，影響道路的正常使用，引起道路破壞或邊坡失穩、道路沉降、水平位移，或不均勻沉降超過相應的允許值時，將會影響道路的正常使用，甚至可能引起破壞。

其二，道路建設范圍鉆孔披露建筑垃圾，土體不均勻且不利于部分軟基處理方式的選用。

其三，新建道路臨近基坑邊，因施工階段車輛荷載超過基坑坡頂限制、使用階段道路荷載過大而導致基坑失穩，或因施工期間采用不當的軟基處理方式破壞基坑錨固系統等。

其四，下穿橋梁段或涉鐵段等情況下，無法在橋底、涉鐵段展開軟基處理工作面；或采用不當的軟基處理方式，導致土體結構擾動，對橋梁樁基、地鐵區間隧道的結構造成破壞。

因此，道路工程軟基處理方法選用應基于實際出發，避免軟基處理方式與現狀土層、周邊其他現狀建構筑物不匹配，造成工程資金浪費、施工受阻及施工安全隱患等。

2.4 市政道路基礎設施建設問題

市政道路的建設與設計需要綜合考慮道路基礎設施與道路本身的關聯性、適配性問題，而結合市政道路建設的實際表現來看，如果基礎設施的建設與規劃無法達到理想狀態，則會導致市政道路本身的建設效果受到一定影響。以道路基礎設施中的排水系統建設問題帶來的影響為例：在基礎設施與道路本身的布局問題上，埋置于市政道路底部或周邊的雨水管道、排水口與雨水溝等，需要在市政道路布局存在一定的水平差的基礎之上才能正常使用，而如果排水系統水平差的要求較高，則會導致市政道路本身的設計結構需要發生調整，以適應排水系統的運行需求，這就使得市政道路的規劃設計需要考慮更多的設計因素，影響規劃設計的總體效率[2]。

2.5 施工期間對現狀交通的影響問題

為了避免市政道路設計與施工對周圍環境造成影響，施工中通常需要采用施工圍蔽等物理隔離對施工范圍進行封閉，避免行人、車輛進入施工區域，確保施工場地的安全。而施工圍蔽的使用對現狀交通將產生影響，以往項目跟進過程中，施工單位時常收到來自周邊居民的投訴，投訴內容包括交通堵塞、噪聲影響等問題。

因此，對于施工期間的交通組織應統籌考慮，對施工圍蔽的安排應結合項目實施內容進行，同時考慮機動車輛、行人及非機動車輛的通行問題，減少施工圍蔽對現狀交通的運行產生較大的影響，充分體現市政道路工程“以人為本”的原則。

3 市政道路設計的改進方法

3.1 基于配套市政設施與周邊地塊情況開展的道路平面、橫斷面設計

根據《城市工程管線綜合規劃規范》（GB 50289—2016）及《海綿城市建設評價標準》（GB/T 51345—2018）等相關規范，結合《城市道路工程設計規范》（CJJ 37—2012）（2016 年版），道路工程橫斷面設計應結合日漸完善的市政道路配套工程而開展，而不應是單獨的“道路工程”，新建市政道路也應綜合考慮周邊地塊的實際情況，設計市政道路的橫斷面及各道路部件的參數，這樣才能夠確保建設的市政道路及基礎設施滿足周邊區域的條件需求，提高市政道路設計的適配性。在謝村道路工程中，道路H 東側為規劃河涌，道路西側有多個地塊，按規定項目需完成海綿城市設計，基于以上專項要求開展道路橫斷面設計，形成道路斷面如圖1 所示。

圖1 道路H 標準橫斷面圖（單位：cm）

在圖1 所示橫斷面圖中，管線之間間距、埋深按《城市工程管線綜合規劃規范》（GB 50289—2016）進行布設，車行道下的管道避開行車軌跡；人行道下的管道按道路部件埋設，避免管道位于人行道與非機動車道板塊交界處，后期維護時，僅需按道路部件居中開挖。人行道、非機動車道分別采用透水磚和漏骨料透水混凝土，在美觀的前提下，確保道路滿足海綿城市相關規定。經協調，道路東側規劃河涌與該項目同步施工，可避免工程反復開挖而造成的工程浪費。

在謝村道路工程中，道路B 北側為現狀基坑，道路紅線為基坑邊線，道路計劃建成工期先于基坑回填工期，基坑南側地塊建設臨近尾聲，有通車的需求。而基坑頂上堆載不利于基坑穩定，且采用灌入固化物、振密擠密的方法容易造成土體擾動，容易造成基坑錨索失效。結合以上條件，共形成兩組建設方案：方案一，考慮待基坑回填后才開展道路B 的施工，并按場地實際進行軟基處理；方案二，剝離部分現狀土后填筑氣泡混合輕質土，道路分期實施，首期僅實施道路車行道和南側人行道。因南側地塊有通車需求，該項目按方案二進行考慮，形成橫斷面見圖2。

圖2 道路B 標準橫斷面（單位：cm，高程標注單位：m）

在圖2 所示橫斷面圖中，道路B 北側人行道暫緩施工，車行道及南側人行道按計劃時間可建成，用于南側地塊通行。而采用氣泡混合輕質土建設路基，可減少基坑頂面荷載，道路建成對基坑影響較小[3]。因此，道路橫斷面設計宜根據項目特性制訂合理的方案，既能有效推進項目建設，又能切合項目建設目的，滿足周邊場地使用需求。

道路B 橫斷面設計是基于周邊地塊建設條件及需求形成的橫斷面，是形成謝村道路工程平面布局的關鍵，基于此優化交通組織方案，對周邊的人行道、人行橫道進行優化，既能滿足項目服務區域出行需求，又能保證周邊在建項目的安全性。

3.2 基于功能分區進行道路設計

功能分區是市政道路設計與建設的重要參考指標，在如今的道路系統設計中，建設單位需要根據規劃、交通需求及功能分區的重要性，確定不同路段的等級（例如確定主要干道、次要道路等）和橫斷面組成，這樣才能夠確保建設后的市政道路能夠適應城市交通功能的需求，同時也能夠協調市政道路容量與交通流量的關系，改善市政道路設計與建設效果。例如，新建市政道路中，常見次干路等級新建道路有不均等的紅線寬度，道路所在區域為商業區、居住區或工業區等，因此在新建市政道路完善周邊路網的基礎上，根據功能分區來確定市政道路人行道寬度組成和路面結構，即考慮到周邊商業區人行和機動車輛通行頻繁，導致該路段的交通流量較大，因此給予較寬的人行空間及景觀效果良好的花崗巖人行道磚等；在工業區，則考慮重車通行及行車轉彎半徑較大等因素，可在保證海綿城市、管線綜合的基礎上，在規范允許范圍內縮減人行、非機動車道通行空間，優化車行道寬度及轉彎半徑，保證道路符合該區域的功能需求。

3.3 環保型設計材料的應用

在綠色化施工理念的指導下，市政道路的設計與規劃應當選擇環保性能較為突出的材料進行改造工程，這樣才能夠盡可能地延長市政道路的使用壽命，并且降低道路的維護成本。正如荷景路改造工程的施工材料選擇中，建設單位選擇SBS（I-D）類型的改性瀝青進行施工，相較于一般的瀝青材料，改性瀝青具有可回收性、溫和性以及降噪性等環保特征，更適用于荷景路改造工程的市政道路規劃設計，從而優化道路工程建設的環保效果。

3.4 基坑邊、下穿橋梁段、涉鐵段等市政道路軟基處理精細化設計

市政道路軟基處理精細化設計對于基坑邊、下穿橋梁段、涉鐵段等特殊道路區段至關重要，道路軟基精細化設計有利于保證工程有效實施，且因為這些區域通常存在地質條件復雜、影響現有結構安全的情況，軟基處理精細化有利于保證軟基處理方案可行，并且保證精細化的需求。在市政道路的規劃設計中，基坑邊、下穿橋梁段以及涉鐵段等位置的軟基處理較為經典。如道路下穿橋梁，淺層軟基處理可采用換填法，深層軟基處理可用軟基處理方式包括高壓旋噴樁（跳做法）或結合鉆孔（旋挖）樁形成復合地基，減輕現狀土體弱化，從而使樁基水平附加應力、水平應力、橋梁樁基礎結構安全等，同時保證橋下有足夠的安全高度，能安放施工機械展開工作面。涉鐵段則需考慮道路荷載和軟基處理對地下鐵路區間隧道段結構安全的影響，基于涉鐵安全評估報告，可采用換填氣泡混合輕質土等方法，避免采用處理深度較大的軟基處理方式。在基坑邊，則需考慮基坑安全性的前提下開展軟基處理方式，以謝村道路工程中的道路B 為例，道路B 北側基坑的基坑底標高為-1.1m，基坑頂平臺高程為5.5m，再按1∶1.5 放坡接順現狀地面?；硬捎霉嘧稙橹ёo樁，外側設水泥攪拌樁為止水樁，基坑設鋼絞線加固基坑。在道路B 設計過程中，共考慮兩組軟基處理方式，方案一考慮待基坑回填后才開展道路B 的施工，并實施水泥攪拌樁，基坑錨索基本位于軟基處理范圍內，故僅能在基坑回填后再開始施工；方案二為剝離部分土后換填氣泡混合輕質土，根據南側地塊通行需求，先實施道路車行道和南側人行道，避開基坑頂2m 不可堆載范圍，近期實施范圍挖除部分現狀填土減少土體自重，改成氣泡混合輕質土，而基坑影響范圍自重基本保持平衡（見圖3）。經過計算，地基承載力滿足要求，道路軟弱下臥層驗算通過，道路沉降計算合格，因此，該方案能有效實施。

圖3 道路B 軟基處理方法（單位：cm，高程標注單位：m）

3.5 基于可視化設計實現道路基礎設施的合理設計

可視化設計在道路基礎設施規劃和設計中可以發揮出一定的指導作用，幫助設計師及工程師更好地理解及規劃市政道路項目，以此來優化決策的應用效果。例如，市政道路設計中可采用地理信息系統GIS、建筑數字化模型BIM 進行可視化分析，對市政道路的設計進行碰撞檢測、建設可行性分析等，以便及時排查出市政道路設計存在的隱患問題。典型的例子有：在荷景路改造工程的K0+540 箱涵人行道外側護欄設計中，依靠BIM 可視化模型進行檢測，工程師及設計人員能夠及時發現橋涵臨空高度大于3.0m 的設計問題，并且根據《城市橋梁設計規范》（CJJ 11—2011）的規范要求，對后續的護欄設計作出改造，使市政道路中的護欄基礎設施能夠真正發揮其使用效能[4]。

3.6 基于施工場地需求開展市政道路施工期間交通組織設計

以荷景路為例，荷景路為道路改造工程，現狀為市政支路，項目周邊區域為現狀工業區，此次改造為道路病害修復，并增設非機動車道。施工內容包括瀝青刨鋪、破損路面修復、人行道鋪裝及現狀雨污水改造等其他附屬設施等。為避免施工圍蔽對現狀的影響，需對項目建設內容進行拆分，拆分依據可由工作面、施工時長等因素決定。比如，第一部分：破損路面修復、雨污水改造所需時間較長，修復所需工作面為局部，則采用分塊分段步進式施工，僅圍蔽施工作業的水泥路面板塊，圍蔽區域按《道路交通標志和標線第4 部分：作業區》（GB 5768.4—2017）布置交通疏解設施，施工區域以外的路面均可通行。第二部分：瀝青路面刨鋪，采用時間短，可在夜間施工，根據當晚所能完成的工作量，分幅倒邊施工，完成瀝青刨銑和瀝青刨鋪后，立刻開放交通。第三部分：人行道病害修復，該路段人行道通行量較小，可分段分幅開展人行道病害修復，單次圍蔽時長不宜過長，若人行道因施工阻斷，應在新改造的非機動車道隔離出臨時通道供行人通行。

4 結語

總的來說，市政道路設計是一個復雜而又長期的過程，如今，道路設計與周邊現狀的協調問題、交通安全問題等對市政道路設計造成深重影響，現行的市政道路設計迫切需要結合項目周邊現狀開展精細化設計，保證項目經濟性和合理性。因此在未來，市政道路設計應落實與周邊的協調，深入統籌與配套市政設施的協調，使工程設計有質量保證、工程建設高效可行，這樣才能夠為城市的發展與建設奠定堅實的工程基礎。