城市道路改造設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

張 波

（常德市建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，湖南 常德 415000）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加深，城市人口數(shù)量越來(lái)越多，市政設(shè)施承受的壓力越來(lái)越大。城市中部分道路出現(xiàn)功能不能滿足需求和不能滿足城市發(fā)展需求等問(wèn)題。隨著城市的更新，需要對(duì)這些不適應(yīng)且不匹配的路段進(jìn)行有計(jì)劃的改造，以滿足后續(xù)城市發(fā)展的需求[1-2]。針對(duì)城市道路進(jìn)行的改造工程是優(yōu)化人居環(huán)境、提高交通能力和提升城市整體形象的必然結(jié)果，同時(shí)也是城市發(fā)展的必然結(jié)果[3]。目前我國(guó)城市中有大量道路需要適應(yīng)城市發(fā)展需求，進(jìn)行功能性擴(kuò)建和品質(zhì)化提升[4]?；诖?，該文從實(shí)際工程入手，對(duì)城市道路改造設(shè)計(jì)工作的設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了深入分析，具體研究?jī)?nèi)容如下。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

常德市某路段基本呈東西走向，線路全長(zhǎng)3219.834m，（樁號(hào)AK0+536.794 至樁號(hào)K2+683.040）全線設(shè)計(jì)車(chē)速30km/h，是城區(qū)內(nèi)一條重要次干道?，F(xiàn)狀道路存在一定病害問(wèn)題，且根據(jù)常德市“持續(xù)推進(jìn)‘三改四化’，不斷強(qiáng)化以完善城市道路、管網(wǎng)體系等為重點(diǎn)的市政建設(shè)”的相關(guān)要求，需要對(duì)該路段進(jìn)行升級(jí)改造。

1.2 總體改造方案

根據(jù)改造路段所進(jìn)行的路況調(diào)查與質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告、地勘報(bào)告、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況及常德市“三改四化”工程指揮部辦公室意見(jiàn)，改次改造方案如下：1）AK0+536.794 至K2+054.196 和K2+386.964 至K2+683.040 段道路水泥砼路面進(jìn)行病害處理后加鋪瀝青混凝土路面。2）K2+054.196至K2+386.964 段水泥砼路面病害情況嚴(yán)重，對(duì)該段路面進(jìn)行拆除重建，同時(shí)進(jìn)行排水雨污分流改造和地上桿線的管線入地改造。3）對(duì)K0+550~K0+700 段路面進(jìn)行拆除重建。

2 道路改造設(shè)計(jì)理念

現(xiàn)階段，由于服役年限或城市發(fā)展需求等多方面原因，城市中的部分道路需要進(jìn)行改造，在舊路改造設(shè)計(jì)工作中，首先需要遵循以人為本的設(shè)計(jì)理念，即做到以人民為中心，在滿足實(shí)際需求的同時(shí)對(duì)道路進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。無(wú)障礙設(shè)施的建設(shè)是“以人為本”理念的具體體現(xiàn)，是社會(huì)文明和社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志。該工程無(wú)障礙設(shè)計(jì)主要為緣石坡道和盲道的設(shè)置。其次要遵循精細(xì)化設(shè)計(jì)理念，在有限的道路條件下深挖城市空間，推動(dòng)城市更新，提升城市品質(zhì)。最后要遵循“高品質(zhì)”街道設(shè)計(jì)理念，突出城市整體，兼顧交通功能和城市公共空間功能等[1，5-6]。該工程中為突出“高品質(zhì)”街道設(shè)計(jì)理念，在道路改造過(guò)程中將原有柳樹(shù)、香樟和法國(guó)梧桐等綠化樹(shù)木進(jìn)行了保留，并對(duì)樹(shù)池進(jìn)行翻新，避免了樹(shù)木移栽，以確保道路綠化工程效果，給市民以良好舒適的環(huán)境。

3 道路設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 圓曲線最小半徑

在城市道路改造工程中，由于現(xiàn)場(chǎng)空間狹窄，制約因素較多，設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行往往會(huì)盡可能地利用原有道路，以達(dá)到施工便利、造價(jià)合理的目的。但在實(shí)際中，部分原有路段的路線圓曲線半徑無(wú)法滿足現(xiàn)階段城市規(guī)劃規(guī)范的相關(guān)要求，需要對(duì)道路圓曲線最小半徑進(jìn)行重新設(shè)計(jì)[7]。進(jìn)行圓曲線半徑選擇時(shí)，要綜合考慮道路沿線的地形地貌起伏和前后路段的銜接問(wèn)題，注意線形的平穩(wěn)過(guò)度，不應(yīng)在長(zhǎng)直線和大半徑曲線過(guò)近區(qū)域設(shè)置圓曲線。此外圓曲線半徑的選定也與道路超高設(shè)置和設(shè)計(jì)車(chē)速有直接關(guān)系，相關(guān)規(guī)范對(duì)圓曲線最小半徑的要求見(jiàn)表1。

表1 規(guī)范圓曲線最小半徑對(duì)比（m）

筆者從自身工程經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，結(jié)合公路、市政道路相關(guān)規(guī)范及城市建設(shè)相關(guān)要求，考慮城市內(nèi)人員車(chē)輛眾多且車(chē)速均較慢，認(rèn)為舊路改造路段圓曲線最小半徑可適當(dāng)縮短，并確立了圓曲線最小半徑設(shè)計(jì)建議指標(biāo)，見(jiàn)表2。在表2 中，對(duì)限高路段的極限圓曲線最小值進(jìn)行設(shè)置時(shí)，在原有設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上充分考慮了線路地形起伏和道路坡度；對(duì)不設(shè)限高路段的圓曲線最小半徑進(jìn)行設(shè)置時(shí)，則主要考慮路拱的坡度。

表2 舊路改造路段圓曲線最小半徑建議值（m）

3.2 坡度設(shè)計(jì)

進(jìn)行道路坡度設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)合成坡度的設(shè)計(jì)是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是防止車(chē)輛在曲線路段行駛過(guò)程中發(fā)生側(cè)滑甚至傾覆的重要控制性指標(biāo)之一。有關(guān)合成坡度的計(jì)算如公式（1）所示。

式中：iH為合成坡度（%）；ic為超高橫坡度（%）；is為縱坡度（%）。

此外，曲線路段由于內(nèi)側(cè)距離位置與道路中心線不一致，因此需要對(duì)縱坡比進(jìn)行折減，如公式（2）所示。

式中：i為折減后縱坡比（%）；imax為最大縱坡比（%）；v為設(shè)計(jì)時(shí)速（km/h）；r為平曲線半徑（m）。

根據(jù)規(guī)范要求，將公式（2）折減后的縱坡比帶入公式（1）可得考慮內(nèi)線位置的綜合最大坡度值，同時(shí)根據(jù)市政道路舊路改造相關(guān)要求，結(jié)合公式（1）、公式（2）綜合計(jì)算結(jié)果，該文確立了合成坡度建議值，見(jiàn)表3。

表3 合成坡度計(jì)算表及建議值

城市道路改造工程中，部分道路改造利用的是原有道路位置，圓曲線半徑較小，往往會(huì)設(shè)置超高，但超高的設(shè)置會(huì)導(dǎo)致橫坡較大，根據(jù)公式（2），為降低合成坡度，應(yīng)特別注意降低路線縱坡的值。該工程中工程起點(diǎn)處縱坡和橫坡設(shè)置如圖1 所示。經(jīng)計(jì)算，該工程中道路合成坡度在建議值范圍內(nèi)，符合上述計(jì)算過(guò)程。

3.3 停車(chē)視距

駕駛員駕駛車(chē)輛時(shí)，從發(fā)現(xiàn)障礙物采取制動(dòng)措施算起到車(chē)輛完全靜止所需的最短距離被稱(chēng)為停車(chē)視距。停車(chē)視距的設(shè)置與人員的生命財(cái)產(chǎn)安全有直接關(guān)系，是確保車(chē)輛安全駕駛的重要指標(biāo)，對(duì)道路安全十分重要，也是城市舊路改造工程設(shè)計(jì)中十分重要的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)和設(shè)計(jì)內(nèi)容?，F(xiàn)行規(guī)范中針對(duì)停車(chē)視距的計(jì)算如公式（3）所示[8]。

式中：Ss為停車(chē)視距（m）；g為重力加速度；f為縱向摩阻系數(shù)。

公式（3）中停車(chē)視距的計(jì)算方法較簡(jiǎn)單，存在較多不足，例如未考慮車(chē)輪滑動(dòng)阻力的影響，并將剎車(chē)制動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)化為勻減速運(yùn)動(dòng)，并對(duì)道路、駕駛員、車(chē)輛條件和周邊環(huán)境等因素的考慮也不夠充分。因此，在此基礎(chǔ)上，該文提出了基于制動(dòng)減速度的停車(chē)視距計(jì)算方法。在車(chē)輛剎車(chē)過(guò)程中，制動(dòng)器與輪胎、輪胎與地面共同作用下所產(chǎn)生的加速度即為制動(dòng)減速度。制動(dòng)減速度在公式（3）的基礎(chǔ)上增加了車(chē)輪滾動(dòng)階段制動(dòng)器所產(chǎn)生的制動(dòng)力和車(chē)輪抱死滑移階段產(chǎn)生的附著力，能夠更科學(xué)、更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)胤磻?yīng)汽車(chē)制動(dòng)能力，更好地確定停車(chē)視距?？紤]停車(chē)視距的制動(dòng)距離計(jì)算如公式（4）所示。

式中：S為考慮制動(dòng)減速度的制動(dòng)距離，（m）；j為制動(dòng)減速度（m/s2）；t為制動(dòng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)時(shí)間（s）。

實(shí)際制動(dòng)過(guò)程可分為4 個(gè)階段：駕駛員發(fā)現(xiàn)障礙物（t1）、駕駛員識(shí)別障礙物并做出動(dòng)作（t2）、車(chē)輛從制動(dòng)開(kāi)始達(dá)到最大值（t3）以及車(chē)輛以最大制動(dòng)力運(yùn)動(dòng)至車(chē)輛完全停止（t4）。整個(gè)過(guò)程中可將所用時(shí)間分為3 個(gè)部分：第一部分，發(fā)現(xiàn)障礙物但并未減速；第二部分，開(kāi)始制動(dòng)并達(dá)到最大制動(dòng)力的過(guò)程；第三部分，車(chē)輛以最大制動(dòng)力向前運(yùn)動(dòng)至停止的過(guò)程。基于上述過(guò)程對(duì)公式（4）進(jìn)行修正，修正過(guò)程如下。

第一階段，發(fā)現(xiàn)障礙物至開(kāi)始產(chǎn)生制動(dòng)力階段，如公式（5）所示。

式中：S1為第一階段所需距離（m）。

第二階段，開(kāi)始制動(dòng)到最大制動(dòng)力階段，如公式（6）所示。

式中：S2為第二階段所需距離（m）；amax為最大制動(dòng)減速度（m/s2）。

第三階段，車(chē)輛以最大值動(dòng)力行駛至停止，如公式（7）所示。

式中：S3為第二階段所需距離（m）。

綜合公式（5）~公式（7）可得根據(jù)車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程修正的考慮制動(dòng)減速度的制動(dòng)距離，如公式（8）所示。

該文在考慮剎車(chē)過(guò)程的情況下計(jì)算制動(dòng)減速度制動(dòng)距離，并結(jié)合相關(guān)公式可得修正后的停車(chē)視距，同時(shí)根據(jù)城市舊路改造工程特點(diǎn)，確立了市政道路過(guò)程中停車(chē)視距建議值，見(jiàn)表4。在現(xiàn)階段城市道路改造過(guò)程中，存在類(lèi)似“小街小巷改造”的低速改造道路，此類(lèi)道路設(shè)計(jì)時(shí)速較低（設(shè)計(jì)時(shí)速20km/h、30km/h）并且由于城市空間限制，往往未設(shè)置單獨(dú)人行道，基于此，為充分保障行人安全，此類(lèi)道路建議適當(dāng)增大停車(chē)視距。

表4 停車(chē)視距計(jì)算值和最小停車(chē)視距建議值

4 結(jié)論

對(duì)城市道路改造設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)要點(diǎn)的分析，所得結(jié)論和貢獻(xiàn)如下：1）現(xiàn)階段城市道路改造工程需要遵循的設(shè)計(jì)理念包括以人為本設(shè)計(jì)理念、精細(xì)化設(shè)計(jì)理念和轉(zhuǎn)向“高品質(zhì)”街道設(shè)計(jì)理念等。2）對(duì)城市道路設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析，根據(jù)城市道路設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求，確立了市政道路舊路改造工程中相關(guān)的建議值，所得結(jié)果對(duì)今后城市道路改造設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行具有一定的借鑒意義。