城市新區(qū)道路設計不確定性分析

李之波，張文超，王 旭

(陜西建工集團有限公司建筑設計院 西安市 710016)

當前我國城市建設正處于快速發(fā)展階段，城市規(guī)模越來越大，城市的新區(qū)不斷涌現(xiàn)。新區(qū)的開發(fā)首要任務是基礎設施的建設，城市道路的修建又是其中重要的一項工作。實際中城市新區(qū)的建設存在許多的不確定性，例如規(guī)劃層面、用地開發(fā)層面等等。如何最大可能規(guī)避不確定性，是研究的重點。將以寶雞市蟠龍新區(qū)西坪大道為例展開論述。

1 工程概況

1.1 地理位置及規(guī)劃概況

蟠龍新區(qū)位于寶雞市北部的蟠龍塬上，蟠龍塬東起千河，與周塬隔河相望；南依渭河，與秦嶺對峙；西至金陵河，與陵塬為鄰；北靠千陽嶺，與吳山相連，東西寬約7.5km，南北長約15km。蟠龍新區(qū)隸屬于寶雞市金臺區(qū)，位于寶雞中心城區(qū)空間結構“一帶一軸五組團”結構拓展軸線北端，與南客站片區(qū)隔渭河相望。

西坪大道東西方向橫貫蟠龍新區(qū)，位于整個新區(qū)的中部，是塬上一條重要的東西向主干路。西坪大道西起西營路西側規(guī)劃路，東至旭東路東側規(guī)劃路以東250m，全長約6.7km，道路紅線寬度46m。道路規(guī)劃線位自西向東橫穿現(xiàn)狀西營村北部，途徑閆家村與索家村接壤地帶、南社村與小韓村接壤地帶至終點李家村北。根據(jù)《寶雞市蟠龍新區(qū)控制性詳細規(guī)劃-用地規(guī)劃》：曉光街-西坪大道-蟠龍大道三條東西向道路之間的區(qū)域為整個蟠龍新區(qū)最主要的生活居住區(qū)。根據(jù)交通預測結果本道路路段一條車道設計通行能力1300pcu/h，設計使用年限內服務水平不小于三級。本次設計的西坪大道東段位于東片區(qū)，是蟠龍新區(qū)2013年城建計劃14條干道之一，該條道路的設計及修建對正在開發(fā)建設的蟠龍新區(qū)十分重要。

1.2 設計范圍

本次設計西坪大道東段西起龍川路，東至旭東路東側規(guī)劃路以東250m，道路長度3644.582m，規(guī)劃道路紅線寬度46m，兩幅路，道路等級為主干路。道路沿線與龍川路(紅線寬度60m)、大韓村路(紅線寬度40m)、小韓村路(紅線寬度36m)、安苑路(紅線寬度20m)、龍騰路(紅線寬度60m)、旭東路(紅線寬度40m)及1條36m寬規(guī)劃路和12條20m寬規(guī)劃路相交。

1.3 道路沿線基本情況

道路沿線總體地勢西高東低，最大高差約為37.8m。道路紅線范圍沿線基本為現(xiàn)狀農(nóng)田，起點處有少量拆遷。道路樁號K1+020處與一條連接小韓村與南社村的水泥路相交，水泥路兩側為陡坎，高差約1m。道路樁號K0+540～K1+340、K1+800～K2+420、K2+860～K3+020段南側紅線附近有一東西向廢棄灌溉渠，渠為倒梯形，渠底寬約1m，深0.5～1.5m，該渠部分在紅線范圍內。道路樁號K1+516處與小韓村與南社村的4m寬水泥路相交。道路沿線多處與通信及輸電光纜相交，需移除部分位于紅線內的電線桿，其中K0+540處有一處雙桿變壓器位于紅線內。

2 建設條件

2.1 氣象及水文條件

該區(qū)域屬暖溫帶半干旱半濕潤區(qū)，季風盛行，四季分明，塬區(qū)熱量充足、氣溫高、降水量偏少。全年的氣候變化受制于季風環(huán)流，冷暖干濕四季分明，冬季干冷少雪，夏季氣候涼爽，春季多風，秋季多連陰雨，光熱資源豐富，年日照時間在2000～2200h之間。年平均氣溫12.9℃，年極端最高溫度41.6℃，年極端最低氣溫-13.9℃。擬建道路路線經(jīng)過旱塬區(qū)，塬面寬廣平坦，土壤肥沃，屬區(qū)域內主要產(chǎn)糧區(qū)，區(qū)間水量雖有600～650mm，但蒸發(fā)量可達900mm，年徑流量介于40～60mm之間，地表徑流不僅十分缺乏，而且年際變化很大，多水率與少水率之比可達8.9倍。含水層主要為第四系黃土和上第三系砂及砂礫卵石層，這一層厚度約20～60m，按水里性質為潛水，一般潛水深度為40～80m，潛水主要依靠降水補給，其富水性各地有很大差異。

2.2 場地地震效應

路線所經(jīng)地區(qū)為渭北塬區(qū)，從歷史和近幾十年的資料顯示，未發(fā)生過大的地震，屬少震和弱震區(qū)，震級通常在4級以下，對道路沿線構造物不會造成大的影響。

依據(jù)中華人民共和國國家標準《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001)及陜西省地震動峰值加速度區(qū)劃圖和陜西省地震動反應譜特征周期區(qū)劃圖，本區(qū)地震動反應譜特征周期為0.4s，地震動峰值加速度為0.15g，相當于地震基本烈度Ⅶ度。

2.3 工程地質資料

地貌單元屬黃土臺塬區(qū)的平原地帶，沿線耕地密集，地表主要覆蓋一層風積馬蘭黃土，厚度約10～15m左右；馬蘭黃土呈黃褐色，稍濕，可塑-硬塑，表層為一層耕植土，針蟲孔較發(fā)育，土中多見白色菌絲，夾有團粒結構物，含有較多鈣質結核，多數(shù)呈塊狀物。容許承載力為150kPa。

2.4 工程地質評價

(1)路基土評價

馬蘭黃土地基承載力約為90～150kPa左右。蟠龍塬上馬蘭黃土及老黃土可作為細粒填料，濕陷性黃土作為填料時，應做夯實壓實處理。濕陷性黃土的處理首先考慮防排水，路基可強夯或適當換填處理，消除部分濕陷性，邊坡采用植物防護。

(2)水的腐蝕性評價

勘察區(qū)地下水和地表水交替頻繁，無色、透明、無臭、無味、水質較好。水化學類型屬重碳酸鈣型及硫酸鈣鈉型。主要水化學指標:PH=7.48～7.55，總硬度287.8～300.3mg/L，侵蝕CO2=0。

按《公路工程地質勘察規(guī)范》附錄D判定，勘查區(qū)地下水、地表水對混凝土均為腐蝕性；對混凝土中鋼筋無腐蝕性。

(3)場地穩(wěn)定性、適宜性評價

新建道路沿線場地地形地貌較簡單，未發(fā)現(xiàn)不良地質現(xiàn)象，不存在液化土層，適宜進行道路與排水工程。路塹、路堤邊坡整體穩(wěn)定性較好，邊坡建議做好防滲排水工程措施。

3 主要技術指標

道路等級：城市主干路。

設計速度：50km/h。

瀝青混凝土路面設計使用年限:15年。

路床土基回彈模量：≥30MPa。

地震設防烈度：Ⅶ度，地震動峰值加速度0.15g。

4 平面設計

該項目中樁的布設較為簡單，完全按照規(guī)劃線位布置，全線無平曲線。

道路沿線與龍川路等20條道路相交(其中13條為支路)，均為平面交叉，相交路口平均間距約200m，間距較近。由于項目位于新開發(fā)區(qū)，規(guī)劃支路后期隨著地塊的開發(fā)變動的可能性較大。結合以上兩點，西坪大道設計中僅對紅線寬度30m以上的次干路進行交叉口預留，其余均按右進右出的形式組織交通，中央分隔帶僅對行人過街預留開口。

道路與龍川路、大韓村路、小韓村路、龍騰路、龍騰路東側36m寬規(guī)劃路、旭東路交叉口處通過壓縮中央分隔帶3.5m寬度進行了渠化設計，渠化段長度為80m(從停止線算起)，漸變段長度為30m。并在渠化段中部(距停止線40m)將中央分隔帶開口供掉頭車道使用，這樣就可避免車輛在交叉口的人行橫道前掉頭，提高了交叉口的交通通行能力和行人過街的安全性。

為保證交叉口處交通順暢及行人和非機動車的安全，在龍川路、大韓村路、小韓村路、龍騰路、旭東路交叉口處設置導流島，導流島面積約90～100m2，導流島外側右轉匝道寬度為6m；利用中央分隔帶設置行人二次過街。

圖1 渠化及導流島設置示意圖

5 縱斷面設計

蟠龍塬上整體地勢非常平坦，但是塬上、塬下高差約200m，開發(fā)之初上下塬交通較為不便，所以在豎向規(guī)劃階段就需要嚴格控制整體建設區(qū)的土方平衡?？紤]到道路兩側用地的排水，新建城市道路一般的縱斷面設計原則是宜挖不宜填。但是當前社會對地下空間的開發(fā)強度越來越大，勢必產(chǎn)生大量的挖方，再加上道路本身的面積占建設用地面積的比例很小，所以地下空間開發(fā)產(chǎn)生的棄方量是很巨大的，靠道路填方根本無法消化，最直接的辦法就是抬高整個片區(qū)的用地高程。蟠龍新區(qū)在豎向規(guī)劃階段，結合城市總體規(guī)劃中的地下空間開發(fā)利用情況，進行了土方平衡計算。經(jīng)過計算最終將西坪大道較原地面抬高約40～50cm。需要特別注意的是在該情況下確定道路設計高程，應結合土方平衡計算結果，首先大致確定兩側用地高程，道路的高程應低于兩側用地的高程依然必須遵循。

6 橫斷面設計

由于新區(qū)開發(fā)之初，行人使用需求較少，加之建設資金緊張，建設方要求，近期道路橫斷面布置不考慮人行道，遠期人行道布置在兩側綠帶內，經(jīng)過設計組實地調研認為可行。具體斷面布置如下：

正常段道路規(guī)劃紅線寬度46m，兩幅路，中央分隔帶寬度12m，兩側機動車道各寬11m，雙向六車道，兩側分隔帶各寬2m，兩側慢道(近期為行人、非機動車混行車道，遠期為非機動車專用車道)各寬4m。

渠化段道路紅線寬度為46m，兩幅路，中央分隔帶寬度5m，兩側機動車道各寬14.5m，雙向八車道，兩側分隔帶各寬2m，兩側慢道各寬4m。

港灣式公交停靠站段占用側分帶并向內壓縮慢道1m作為公交車?？空?。

正常段機動車道橫坡向外1.5%，慢道橫坡向內1.5%，渠化段機動車道橫坡向外1.13%，慢道橫坡向內1.5%。

圖2 正常段標準橫斷面圖

7 特殊路基設計

經(jīng)過現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)道路沿線存在幾處墳地、廢棄水渠及濕軟土，根據(jù)現(xiàn)場地質情況結合以往設計經(jīng)驗采取適當?shù)拇胧┻M行針對性處理。

墓坑處理方法：應將墓坑完全開挖后，將墓坑內的雜填土清除至路基以外，并在墓坑四周開挖不小于2.0m寬、高0.5m的臺階，臺階頂面設2%向內傾斜的坡度，然后再采用素土分層回填壓實至路床標高，使其達到設計標準。

廢棄水渠處理方法：對于在本工程用地范圍內的廢棄水渠部分，自渠底下挖0.8m后壓實，然后采用素土分層回填壓實。

濕軟地基可采用晾曬、換土或摻加生石灰等措施處理，當采用生石灰處理濕軟土基時，處理方法如下：

(1)濕軟土中按表1摻入生石灰粉劑量。

表1 濕軟土中生石灰粉摻量

(2)生石灰處理濕軟土基，處理層數(shù)和厚度根據(jù)現(xiàn)場試驗確定。

(3)施工要點：石灰粉應攤鋪均勻，以保證石灰拌和均勻，拌和采用拌和機拌和兩遍，拌和完畢后及時找平，生石灰拌和須經(jīng)3h后再上碾壓實，碾壓時先穩(wěn)壓后追密，先輕碾后重碾，做到當天鋪灰，當天成活，防止過度碾壓，以免出現(xiàn)翻漿。

8 路面結構的設計

本地區(qū)近年來針對開發(fā)區(qū)內道路，施工過程中習慣將瀝青面層分期鋪筑，一般將上面層瀝青留置沿線用戶入住后再鋪筑。這就要求不僅施工中要控制好下面層的質量，設計中也應針對這一特點做出回應。在路面設計中摻加抗車轍劑或者使用SBS改性瀝青，改善瀝青面層的力學性能，提高其高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、耐疲勞性，滿足園區(qū)前期開發(fā)建設需要。

9 結語

(1)城市道路平面設計要充分結合城市總體規(guī)劃、詳細規(guī)劃，根據(jù)兩側用地性質考慮平面布置，并為后期開發(fā)創(chuàng)造良好的條件。

(2)當前我國對城市規(guī)劃的法定性各地還存在著執(zhí)行力度的不一，設計階段一定要根據(jù)實際情況采取具體措施避免出現(xiàn)工程建成后不符合用地開發(fā)的情況，特別對相交的城市支路需要謹慎處理。

(3)新開發(fā)區(qū)道路縱斷設計一定要著眼于大區(qū)域的土方平衡及用地豎向，特別注意地下空間開發(fā)對區(qū)域高程的影響。

(4)橫斷面設計要點：要與道路等級相匹配；要與兩側用地性質相匹配，從規(guī)劃角度定性道路為交通性還是生活性；根據(jù)實際需要可分期實施。

(5)路面結構設計也應當根據(jù)施工或管理需要適當靈活處理。