基于城市道路規劃原則的道路工程設計要點分析

張青山

（華設設計集團股份有限公司，江蘇 南京 210014）

0 引言

當前，我國城市建設規模逐漸擴大，城市道路建設合理性與質量直接關系到城市的發展。在道路設計中，需要綜合考慮地區地理條件、周圍環境等多方面因素，以設計更加合理的道路規劃方案，從而保證城市道路的健康發展[1]。道路路基和路面的建設質量及設計是影響道路整體質量的主要原因[2]。因此，文章綜合城市道路規劃、施工技術等提出合理設計要求，實現城市道路建設的合理性、耐久性與穩定性。

1 城市道路規劃設計遵循的原則

1.1 合理利用土地

城市道路設計應符合城市發展規劃。由于當前城市土地有限，在進行城市總體規劃時，應對城市的土地利用進行全面了解，對城市擴展方向和范圍進行全面調查，同時在確保道路交通需求的前提下，對城市土地資源進行合理規劃，以保障在不浪費城市土地資源的基礎上滿足交通需求，確保道路規劃設計的合理性，改善城市交通環境，從而促進經濟發展。

1.2 遵循城市發展

在設計城市道路時，道路設計與城市特征密切相關。

首先，需要考慮公共交通及個體交通，并將公共交通與個體交通進行優勢互補，以形成高效率的道路交通網絡，從而最大程度地促進城市的經濟發展。

其次，在進行道路規劃和設計過程中，必須嚴格遵守因地制宜原則，充分了解公路設計要點和規劃重點，針對道路沿線的氣候環境等因素進行深入的調查了解，以進行統籌規劃設計。同時，上行交通和下行交通是路面規劃設計過程中需要充分考慮的重要因素，設計人員需要科學合理地設計交通荷載壓力和上坡區路面結構，以免在道路運營期間發生嚴重程度不一的沉降現象。

再次，在設計過程中，設計人員需要深入測量斷面面積和尺寸，研究路面結構，并依據相關標準明確道路等級，為路面方案的科學性與合理性提供可靠保障，以促進道路工程的全生命周期得到有效延長。此外，道路路面結構材料的使用需要充分考慮剛性與柔性兩個因素。一般來說，水泥混凝土路面結構的設計基準期應當控制在20～30 年，瀝青混凝土路面設計基準期以15 年居多。

最后，設計人員需要對路段行車數量、實際建設要求等各方面進行充分考慮，以持續性優化路面施工方案，從而保證道路后續施工和運營期間的工程量、成本量得到有效控制。

1.3 遵循可持續發展

路基路面施工具有不可輕易變更的特點，一旦方案變更，將容易破壞其他建設項目進度和效果。為此，相關設計人員在設計路基項目時，需要關注相關的市政工程，避免后續建設對其他工程產生不利影響。例如，在設計路基路面排水系統時，應考慮當地的自然環境，使其和排水設計工作進行有機結合，最大程度地避免施工活動破壞當地的自然生態環境。此外，設計人員應依據現實情況動態調整設計方案，例如在設計和建設市政道路時，應避免發生水土流失，最終破壞天然水系。

1.4 突出地方特色

在道路工程建設中，需要考慮地方特色，高度重視地方文化和社會風俗。城市發展實踐表明，道路建設質量能夠促進城市發展。在當前城市化進程不斷加快背景下，各大城市面臨多元化發展的強烈訴求，越來越多的城市建設者在設計和實施市政道路項目中緊密圍繞生態和特色主題。

2 道路路面設計要求

2.1 道路路面類型

在路面設計過程中，為能夠科學合理地設計路面的等級和結構，要求設計人員對施工區域的水文環境、地質條件、施工道路的運行功能及其交通量等各方面因素進行全方位、深入的調查了解。在此基礎上，設計人員需要遵循優化路面設計理念，結合相關路面施工經驗及當地政府部門的指導和建議，不斷優化路面設計方案內容。道路路面主要分為三種類型，即柔性、剛性以及半剛性路面。

首先，柔性路面面層板剛度較小，該類型路面在投入使用后，由于其承受頻繁和沉重的車輪荷載，容易出現彎沉現象，該現象在各結構層的共同作用下傳遞至道路路基。

其次，剛性路面面層板的抗彎拉強度和剛度較大，水泥混凝土為該類型路面最為典型的材料。

最后，半剛性路面可以發揮其半剛性基層特性，其厚度超過15cm。

2.2 路面設計技術要求

2.2.1 路面剛度和強度

汽車在道路上行駛的過程中，車輛向路面傳遞垂直和水平方向的力，其中垂直力主要包括橫向力和縱向力兩種形式。此外，道路路面由于受頻繁的車輛碾壓，產生較大的沖擊力。路面的剛度及強度均屬力學范疇，二者之間存在些許差別。具體來看，道路路面結構應具有十分充足的強度，以確保路面結構的安全性。

此外，路面結構的剛度應能夠滿足相關標準，以降低路面發生明顯位移和變形情況的概率，從而避免路面發生沉陷、車轍等一系列問題的發生。

2.2.2 路面穩定性

道路屬于露天工程，道路路面的剛度和強度受地表水、地下水、溫度等外界環境影響，同時長期承受車輛荷載作用。為確保道路的穩定性，設計人員需要充分調查了解并分析施工區域的溫度和濕度情況，選擇與當地氣候環境相適應的道路路面結構，確保其具有較強的穩定性。

2.2.3 路面耐久性

在車輛行駛過程中，道路通常受車輛的反復作用，使得路面的剛度、強度以及使用性能減弱。此外，在長期使用過程中，大氣溫度和濕度等自然環境可能對其帶來較大影響，導致道路路面的材料性能逐漸老化，進而損壞道路的路面結構。因此，設計人員所選擇的施工材料需要具備充足的抗疲勞、抗老化以及抗變形功能，同時需要精心設計道路路面，施工作業應嚴格根據相關要求進行，以保證道路路面能夠長期使用，從而延長其使用壽命。

3 道路路基設計要求

3.1 道路路基類型

城市道路路基設計是保證道路穩定、安全、經濟和可持續發展的關鍵技術環節。根據路基不同的斷面形式，可將路基分為三種：一是路堤，通過回填，使路基高于原地面；二是路塹，在原地面基礎上進行向下開挖，使路基比原地面稍低；三是半填半挖路基橫斷面，通過對原地面進行填挖結合，保證路基的土方平衡。

對于路基斷面類型的選擇，設計人員需要在設計城市道路沉降段路基時始終牢記統籌兼顧原則，將工程的建設運營作為切入點考慮問題，確保路基結構性能符合行業設計標準。對于路基邊坡的強化，需要在充分考慮施工區域地質條件的基礎上對路基邊坡結構進行設計，保證邊坡能夠完美匹配當地的地形地貌，合理在坡頂和坡腳處進行過渡。需要注意的是，為了順利實施邊坡結構的防護工作，需要保障邊坡工作滿足相關要求，并保證其科學性和合理性，使之合理融入城市景觀中。

3.2 路基設計技術要求

3.2.1 路基穩定性

在道路設計過程中，需要充分考慮路基的穩定性。在整條道路施工過程中，道路整體是否穩定或能否保障有效的使用周期以及路基穩定性程度的高低起決定性作用。在道路修建完工投入使用后，路面通常受車輛荷載作用而產生較大的承載力，若此時道路路基穩定性較差，將快速產生各種道路病害，并逐步反射至道路面層。因此，良好的路基穩定性能夠保證道路整體產生較強的承載能力，從而延長道路使用壽命。

3.2.2 強度適應性

在道路建設完成并投入使用后，其長期處于負載狀態，甚至較多區域出現地面下沉或者斷裂問題。因此，在路基施工過程中，道路設計者應保證其質量強度符合要求，同時應根據項目特殊性衡量質量強度，從而保證道路長期的穩定性。

3.2.3 水溫穩定性

在城市道路修建過程中，所有路基研究都應依據時代需求進行設計。根據研究可知，路基底部長時間與地下水接觸使得路基表面存在大量積水，從而導致路基強度降低。此外，地質原因是屬于地面內部因素，其直接影響道路整體穩定性。

3.3 道路路基結構設計要點

3.3.1 路基邊坡設計

道路穩定性與路基邊坡密切關聯，路基的邊坡坡度是城市道路設計中首要考慮的因素。路基邊坡的坡度取決于設計道路所在位置的地質條件、水文條件以及周圍環境等綜合因素，因此需要嚴格控制路基邊坡坡度，從而確保路基邊坡的穩定性。

此外，設置護坡道能夠有效確保路基的穩定性，設計中護坡道寬度至少為1m，且護坡道越寬，邊坡的穩定性越強。同時，在實際設計中，需要協調考慮設計的經濟性、合理性、穩定性，并充分滿足城市環境保護的工作要求。

3.3.2 路橋銜接結構設計

為保證車輛在道路上行駛的平順性，避免橋頭跳車現象發生，需要解決道路與橋梁銜接的難點，當前主要采用在橋梁與道路過渡段設置橋頭搭板的方法。橋頭搭板下應采用碎石、礫土等進行填筑，并保證填料的壓實度，從而使橋梁的搭板在后期長期荷載作用下不容易產生沉降。

此外，橋頭搭板平面必須與正常道路路段的路基路面標高保持一致且平行的狀態[3]。

搭板施工方式的合理使用能夠最大程度地避免城市道路路基結構發生不均勻沉降的現象，從而避免橋頭跳車的出現。首先，重視剛柔過渡處理方式的開展，能夠有效保障搭板和路面層頂部的平行分布，使搭板和正常段路基頂部標高相同。同時，為避免發生橋頭凹陷問題，需要確保搭板和橋臺有效銜接。具體操作過程中可選擇的連接方式包括豎直錨栓和水平拉桿，需要合理選擇錨栓構件，并合理控制鋼筋間距，以保證錨栓移動和同水平拉桿方向保持一致。在設置支架時，應保證橡膠支架間距小于80cm，最大程度地避免發生搭板移動現象，從而保護路面結構。

此外，當橋頭搭接處為軟土地基時，需要以科學合理的方式處理其地質條件，若換填方式適用于軟基面積較小的情況，應以其他具有較強穩定性的土壤結構代替承載力較差的土壤，以增強路基的整體穩定性，從而有效避免橋頭出現不均勻沉降問題。

3.4 道路路基排水設計

3.4.1 路基表面排水

道路路基排水設計工作包括兩個方面內容，分別位于填方段和挖方段。

首先，合理的排水溝能夠有效發揮排水系統的關鍵作用[4]。對于在填方路基設置排水溝，一般采用梯形橫斷面的排水溝，設計排水溝的橫斷面與設計排水流量相適應。而邊坡平臺排水溝則應該采取蝶形排水溝，此類排水溝長度保持在500m 以上，一般使用混凝土預制而成。

其次，針對挖方段排水設計主要分為以下三個部分：

第一，截水溝。設計人員應關注徑流量指標，若路塹邊坡至路基表面具有較大的徑流量指標，應在上方設置截水溝，以便更好地攔截地表徑流。同時，設計人員在截水溝的設計過程中，需要對施工地區的地形、地貌、植被、水文進行深度的調查和研究，以合理布局截水溝與排水口的位置。一般情況下，截水溝的位置應設置在路堤坡腳2m 處和超過路塹坡頂5m 處。

第二，普遍邊溝。設計人員應綜合考慮邊溝的經濟性和安全性。

第三，填方邊溝。設計道路通常需要穿過地形復雜且自然重溝較為密集的區域，因此山坡道路在設計縱向排水系統時，經常出現需要在兩邊挖溝或需要在中部挖方的情況，此時需要在填方處墊起地面，使之能夠接通邊溝，但該做法容易產生路基阻攔的情形，使得原本應流入自然沖溝的水淤積在路基區域，最終影響公路路基。

3.4.2 路基內部排水

在設計施工過程中，為有效保障路基路面結構的穩定性，需要根據科學合理的方式提升地表水的排水速度，盡量避免路面積水給物體結構帶來的不利影響。在實際作業過程中，通過將急流槽設置在路面橫坡、邊坡處的方式快速排出地表水，同時可以將排水管、軟式透水管、碎石盲溝設置在中央分隔帶，并借助中央分隔帶有效排出作業期間的雨水，以提升積水的排出效率。

此外，在道路路基設計過程中，應重點關注軟土路基的處理，并保證路基沉降符合相應要求，以保障其他構筑物順利進行建設施工，避免發生路基沉降的現象。若道路工程建設規模較大，需要嚴格控制年限內的工程沉降量，并能夠及時掌握工程實際的沉降狀態。

4 結語

綜上所述，道路設計人員需要準確掌握城市道路規劃設計要旨，通過實地考察，充分了解城市實際情況，并遵循相關規劃原則，以順利開展城市道路的設計工作。此外，為了獲得合適的路基路面設計效果，需要根據城市道路設計準則進行合理建造，以降低有關問題對城市交通的影響，從而提高城市道路建設質量。