城市道路舊路改擴建設(shè)計問題探討

葛 文

（深圳市市政設(shè)計研究院有限公司，廣東 深圳 518029）

0 前言

近年來，隨著城市經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展以及人口的快速增長，城市交通需求急劇增加，交通供需矛盾日益突出。20世紀90年代建成的城市道路大多等級較低，道路通行能力低，機、非、行人混行，交通狀況已難以滿足區(qū)域社會經(jīng)濟快速增長的要求，急需進行拓寬改造。

本文以深圳市城市道路舊路改擴建設(shè)計為例，分析探討舊路改造設(shè)計中注意的問題。

1 改擴建方式的選擇

改擴建就是在道路規(guī)劃紅線范圍內(nèi)、充分利用老路的基礎(chǔ)上提高道路的通行能力。擴建方案的實現(xiàn)形式是多樣的，分單側(cè)加寬、兩側(cè)加寬及混合加寬，各種改擴建方式如表1。

表1 主要擴建形式表

城市道路舊路改擴建，一般道路兩側(cè)為建成區(qū)，為避免建筑拆遷，節(jié)約工程造價，須充分利用現(xiàn)狀路面。改擴建道路設(shè)計中線一般與舊路中線吻合，與規(guī)劃線位一致，即采用兩側(cè)對稱加寬的方式。

2 改擴建工程的總體設(shè)計原則

對于舊路改造項目而言，由于道路沿線基本屬于城市建成區(qū)，設(shè)計和建設(shè)的核心思路是：如何把握落實規(guī)劃與針對現(xiàn)狀減少拆遷的平衡關(guān)系，使項目建設(shè)在充分落實城市路網(wǎng)規(guī)劃對道路功能的需求的情況下，盡量減少征地拆遷，降低工程實施難度，節(jié)省工程造價。同時，通過道路載體的建設(shè)升級與優(yōu)化市政管網(wǎng)系統(tǒng)，改善人行系統(tǒng)和公交系統(tǒng)的設(shè)置，提升道路周邊交通出行環(huán)境。總體設(shè)計原則如下。

（1）按照規(guī)劃道路等級、性質(zhì)、紅線寬度等進行道路設(shè)計，并綜合考慮地上桿線與地下管線布置、兩側(cè)用地性質(zhì)等因素。

（2）道路的平面、縱斷面、橫斷面應(yīng)相互協(xié)調(diào)。道路標高與地面排水、地下管線、兩側(cè)建筑物等相配合。

（3）道路設(shè)計根據(jù)交通工程要求，處理好人、車、路、環(huán)境之間的關(guān)系，在道路設(shè)計中考慮殘疾人的使用要求。

（4）按交通量大小、交通特性、主要構(gòu)筑物的技術(shù)要求進行道路設(shè)計，使道路設(shè)計符合環(huán)境保護的要求。

（5）在道路設(shè)計中注意節(jié)約用地，合理拆遷房屋。

（6）注重環(huán)境保護和景觀設(shè)計。新建建筑風(fēng)格應(yīng)體現(xiàn)出現(xiàn)代氣息，追求優(yōu)美的結(jié)構(gòu)形式和高質(zhì)量的環(huán)境景觀，建成后能夠成為該地區(qū)的一道景觀優(yōu)美的風(fēng)景線。

3 舊路性能評價

（1）現(xiàn)有道路的安全性評價

原有道路的安全性評價主要包括原有道路技術(shù)指標與現(xiàn)行標準、規(guī)范的符合性評價和道路運營安全性評價兩方面。符合性評價中重點需要評價平縱技術(shù)指標、道路凈空標準、路基安全性等是否能夠滿足城市規(guī)劃規(guī)定的道路等級相應(yīng)的技術(shù)指標要求；運營安全性評價重點檢查是否存在與設(shè)計相關(guān)的運行不安全因素。

運營安全的評價除從滿足標準、規(guī)范的角度評價外，還對通車以來各年交通事故的原因進行分析，尋找事故與道路設(shè)計的關(guān)系，以便在擴建中加以消除。

（2）全過程的路基路面狀況評價

原有道路路基路面、橋梁的現(xiàn)狀質(zhì)量對擴建方案選擇有明顯的制約作用，全面掌握工程現(xiàn)狀資料是設(shè)計的關(guān)鍵工序。

通過現(xiàn)場調(diào)查、沉降觀測資料分析、地質(zhì)雷達及面波測試、彎沉檢測等綜合手段對路基路面進行了定性加定量的評價。

4 改擴建設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)

（1）道路平縱的擬合

擴建工程既要滿足相關(guān)的技術(shù)標準，又要實現(xiàn)最大限度利用現(xiàn)有工程，平縱面設(shè)計不能簡單地進行理想設(shè)計，也不能簡單地完全利用老路平縱面，而是需要進行合理的平縱擬合設(shè)計。城市道路平面線形受城市規(guī)劃用地紅線及道路沿線建筑控制較嚴，基本按照城市規(guī)劃確定的道路線位進行設(shè)計或進行局部微小優(yōu)化。縱斷面設(shè)計為充分利用舊有道路，保證與道路兩側(cè)建筑、出入口的銜接及節(jié)約工程投資，縱面根據(jù)路面實施的需要和構(gòu)造物的限制采用只填不挖、橋梁不填不挖的原則進行擬合，縱坡度及坡長滿足規(guī)范要求。

（2）縱坡小于0.3%處理

道路縱斷面設(shè)計好壞直接影響排水效果、行車舒適性和道路美觀。筆者在現(xiàn)實中發(fā)現(xiàn)不少城市道路由于道路所處地形比較平坦，縱坡不能滿足0.3%的最小縱坡要求，設(shè)計者便人為將縱坡設(shè)計成上下起伏，以此來滿足排水，嚴重違反《城市道路設(shè)計規(guī)范》（CJJ 37—2012）縱斷面設(shè)計中“為保證行車安全舒適，縱坡宜緩順，起伏不宜太頻繁”的原則。近幾年城市道路改造設(shè)計工程較多，許多情況是舊路縱坡接近平坡，兩側(cè)設(shè)有鋸齒形街溝，兩側(cè)建筑都已經(jīng)形成，縱坡拉坡控制因素較多，基本須維持現(xiàn)狀，但仍有部分設(shè)計者將道路縱坡設(shè)計成上下起伏的短坡來滿足規(guī)范規(guī)定的0.3%最小坡度要求，從而導(dǎo)致兩側(cè)路側(cè)與建筑地坪及相交道路銜接不順、樹木露根無法保留的現(xiàn)象發(fā)生。其實，大可不必死搬教條，應(yīng)該盡量維持原來地面高及坡向，在縱坡小于0.3%路段，應(yīng)采用加大路拱橫坡、加密雨水口及設(shè)置鋸齒形街溝的措施來解決排水，保證道路與兩側(cè)建筑銜接順暢和美觀。

（3）路基拼接技術(shù)

由于道路所處工程地質(zhì)、填挖類型及路基填料等不同，改擴建工程在路基設(shè)計中首先需要解決的是路基拼接技術(shù)問題。如何減小甚至消除新舊路基之間的差異沉降是路基設(shè)計的關(guān)鍵所在。舊路經(jīng)過多年的使用，沉降已經(jīng)趨于穩(wěn)定，而新拓寬路基未完成固結(jié)沉降，勢必產(chǎn)生較大的沉降。新舊路基之間較大的沉降差勢必會造成路面的破壞，影響道路的使用壽命及行車安全。

經(jīng)過大量的研究試驗，設(shè)計在一般路段采用了挖臺階拼接法，在臺階上設(shè)置土工格柵，加強新老路基之間的聯(lián)系，減小差異沉降；在軟土路段采用復(fù)合地基處理法，提出“新路基總沉降小于15cm與工后沉降小于5 cm”的雙重控制標準。實踐證明，設(shè)計是成功的。

（4）橋梁拼接技術(shù)

橋梁拼接采取上部構(gòu)造相互連接、下部構(gòu)造不連接的方式進行拼接，并采取以下措施：（1）一般情況下采取同跨徑、同結(jié)構(gòu)進行加寬拼接；（2）為提高拼接處構(gòu)造的可靠性，設(shè)計在連接縫處加強配筋，并廣泛采用植筋技術(shù)；（3）采取增加樁長，預(yù)壓新建結(jié)構(gòu)，延遲接縫澆注時間等措施控制新建橋梁的基礎(chǔ)沉降。

（5）舊水泥路面瀝青罩面

由于水泥混凝土路面在施工工藝、強度、工程造價等方面要優(yōu)于瀝青路面，深圳早期建成的道路大多采用水泥混凝土路面。但水泥混凝土路面接縫多，噪聲和振動大，城市噪聲污染非常大。瀝青路面在環(huán)保、防塵、降噪、行車舒適等方面明顯優(yōu)于水泥混凝土路面，深圳近年來新建的路面幾乎全部采用瀝青路面。隨著改性瀝青、SMA工藝的成熟和廣泛運用，瀝青路面的優(yōu)越性充分體現(xiàn)出來。近幾年深圳市對大部分的水泥路面進行了瀝青混凝土罩面，從運營情況來看，使用效果良好。

舊混凝土路面上加鋪瀝青層是一種復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，其應(yīng)力應(yīng)變特性與一般彈性層狀體系有較大的差別。由于接縫的存在，舊混凝土路面作為基層的整體強度降低，而且在外力荷載作用下，瀝青混凝土加鋪層處于復(fù)雜的三維應(yīng)力狀態(tài)。車輛通過不連續(xù)的板體時，瀝青混凝土加鋪層中由于接縫兩側(cè)相鄰板塊產(chǎn)生豎向位移差，而出現(xiàn)較大的剪切應(yīng)力，這種剪切應(yīng)力是瀝青混凝土加鋪層產(chǎn)生荷載型反射裂縫的最主要原因。另外，由于路面暴露在大氣中，受氣溫周期性變化的影響，瀝青加鋪層和舊混凝土面板都會膨脹，產(chǎn)生溫度應(yīng)力。由于舊混凝土路面的應(yīng)力在接縫處不連續(xù)，因此瀝青加鋪層同時承受它本身以及舊路面所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，特別是在冬季氣溫較低時，瀝青混凝土加鋪層會因為與接縫對應(yīng)處的拉應(yīng)力過大而開裂，形成所謂的溫度型反射裂縫。因此，瀝青加鋪層設(shè)計是瀝青加鋪層厚度設(shè)計，而厚度由行車荷載和防止反射裂縫兩個因素控制。由于混凝土面板強度較高，將其作為基層，在其上加鋪瀝青混凝土的這種路面結(jié)構(gòu)，強度一般能滿足要求，關(guān)鍵是防止反射裂縫的產(chǎn)生。

為防止反射裂縫的產(chǎn)生，國外多采用加厚瀝青加鋪層的辦法。但單純依靠增加加鋪層厚度有其弊端：增加加鋪層厚度必將增加路面造價，而且在夏季高溫情況下瀝青混合料高溫蠕變易產(chǎn)生車轍，也就失去了由于舊混凝土板作基層所產(chǎn)生的強基薄面的優(yōu)勢，因而加厚瀝青加鋪層這一方法不可取。

為減少在新舊路面的沉降差異，新舊路面水泥混凝土面板銜接處應(yīng)設(shè)置拉桿、水泥混凝土墊塊及傳力桿。新舊路面的水泥混凝土板面滿鋪玻璃纖維土工格柵、土工布或應(yīng)力吸收層，使應(yīng)力分配均勻，以減少新舊路沉降差異，減緩路面反射裂縫，提高路面的使用壽命，見圖1。

深圳市市政道路改造較多采用了玻璃纖維土工格柵，實踐證明，防治反射裂縫的效果良好。

圖1 新舊水泥路面加鋪瀝青路面結(jié)構(gòu)圖（單位：cm）

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市道路改擴建將是未來若干時間內(nèi)城市建設(shè)的一個熱點，道路改擴建設(shè)計中路基路面拼接、橋梁拼接、舊路罩面等關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用的成功與否將直接影響城市道路的使用壽命及行車安全，工程技術(shù)設(shè)計人員應(yīng)深深體會到改擴建工程的復(fù)雜性。本文結(jié)合深圳市工程設(shè)計實踐經(jīng)驗，對城市道路改擴建設(shè)計中遇到的若干問題進行探討并提出自己的看法和建議，旨在拋磚引玉，總結(jié)經(jīng)驗，改進不足，揚長避短。

[1]CJJ 169—2011，城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計規(guī)范[S].

[2]JTG D50—2006，公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范[S].

[3]李偉.沈大高速公路改擴建工程設(shè)計[A].交通部專家委員會高速公路擴建工程技術(shù)研討會論文集[C].北京：人民交通出版社，2005.