基于城市道路規(guī)劃原則的道路工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

張青山

（華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014）

0 引言

當(dāng)前，我國(guó)城市建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，城市道路建設(shè)合理性與質(zhì)量直接關(guān)系到城市的發(fā)展。在道路設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮地區(qū)地理?xiàng)l件、周圍環(huán)境等多方面因素，以設(shè)計(jì)更加合理的道路規(guī)劃方案，從而保證城市道路的健康發(fā)展[1]。道路路基和路面的建設(shè)質(zhì)量及設(shè)計(jì)是影響道路整體質(zhì)量的主要原因[2]。因此，文章綜合城市道路規(guī)劃、施工技術(shù)等提出合理設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)城市道路建設(shè)的合理性、耐久性與穩(wěn)定性。

1 城市道路規(guī)劃設(shè)計(jì)遵循的原則

1.1 合理利用土地

城市道路設(shè)計(jì)應(yīng)符合城市發(fā)展規(guī)劃。由于當(dāng)前城市土地有限，在進(jìn)行城市總體規(guī)劃時(shí)，應(yīng)對(duì)城市的土地利用進(jìn)行全面了解，對(duì)城市擴(kuò)展方向和范圍進(jìn)行全面調(diào)查，同時(shí)在確保道路交通需求的前提下，對(duì)城市土地資源進(jìn)行合理規(guī)劃，以保障在不浪費(fèi)城市土地資源的基礎(chǔ)上滿足交通需求，確保道路規(guī)劃設(shè)計(jì)的合理性，改善城市交通環(huán)境，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1.2 遵循城市發(fā)展

在設(shè)計(jì)城市道路時(shí)，道路設(shè)計(jì)與城市特征密切相關(guān)。

首先，需要考慮公共交通及個(gè)體交通，并將公共交通與個(gè)體交通進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以形成高效率的道路交通網(wǎng)絡(luò)，從而最大程度地促進(jìn)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

其次，在進(jìn)行道路規(guī)劃和設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須嚴(yán)格遵守因地制宜原則，充分了解公路設(shè)計(jì)要點(diǎn)和規(guī)劃重點(diǎn)，針對(duì)道路沿線的氣候環(huán)境等因素進(jìn)行深入的調(diào)查了解，以進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計(jì)。同時(shí)，上行交通和下行交通是路面規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中需要充分考慮的重要因素，設(shè)計(jì)人員需要科學(xué)合理地設(shè)計(jì)交通荷載壓力和上坡區(qū)路面結(jié)構(gòu)，以免在道路運(yùn)營(yíng)期間發(fā)生嚴(yán)重程度不一的沉降現(xiàn)象。

再次，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要深入測(cè)量斷面面積和尺寸，研究路面結(jié)構(gòu)，并依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)明確道路等級(jí)，為路面方案的科學(xué)性與合理性提供可靠保障，以促進(jìn)道路工程的全生命周期得到有效延長(zhǎng)。此外，道路路面結(jié)構(gòu)材料的使用需要充分考慮剛性與柔性兩個(gè)因素。一般來(lái)說(shuō)，水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期應(yīng)當(dāng)控制在20～30 年，瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期以15 年居多。

最后，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)路段行車數(shù)量、實(shí)際建設(shè)要求等各方面進(jìn)行充分考慮，以持續(xù)性優(yōu)化路面施工方案，從而保證道路后續(xù)施工和運(yùn)營(yíng)期間的工程量、成本量得到有效控制。

1.3 遵循可持續(xù)發(fā)展

路基路面施工具有不可輕易變更的特點(diǎn)，一旦方案變更，將容易破壞其他建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度和效果。為此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)路基項(xiàng)目時(shí)，需要關(guān)注相關(guān)的市政工程，避免后續(xù)建設(shè)對(duì)其他工程產(chǎn)生不利影響。例如，在設(shè)計(jì)路基路面排水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，使其和排水設(shè)計(jì)工作進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，最大程度地避免施工活動(dòng)破壞當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境。此外，設(shè)計(jì)人員應(yīng)依據(jù)現(xiàn)實(shí)情況動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，例如在設(shè)計(jì)和建設(shè)市政道路時(shí)，應(yīng)避免發(fā)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(shè)中，需要考慮地方特色，高度重視地方文化和社會(huì)風(fēng)俗。城市發(fā)展實(shí)踐表明，道路建設(shè)質(zhì)量能夠促進(jìn)城市發(fā)展。在當(dāng)前城市化進(jìn)程不斷加快背景下，各大城市面臨多元化發(fā)展的強(qiáng)烈訴求，越來(lái)越多的城市建設(shè)者在設(shè)計(jì)和實(shí)施市政道路項(xiàng)目中緊密圍繞生態(tài)和特色主題。

2 道路路面設(shè)計(jì)要求

2.1 道路路面類型

在路面設(shè)計(jì)過(guò)程中，為能夠科學(xué)合理地設(shè)計(jì)路面的等級(jí)和結(jié)構(gòu)，要求設(shè)計(jì)人員對(duì)施工區(qū)域的水文環(huán)境、地質(zhì)條件、施工道路的運(yùn)行功能及其交通量等各方面因素進(jìn)行全方位、深入的調(diào)查了解。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員需要遵循優(yōu)化路面設(shè)計(jì)理念，結(jié)合相關(guān)路面施工經(jīng)驗(yàn)及當(dāng)?shù)卣块T(mén)的指導(dǎo)和建議，不斷優(yōu)化路面設(shè)計(jì)方案內(nèi)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(xiàn)彎沉現(xiàn)象，該現(xiàn)象在各結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(fā)揮其半剛性基層特性，其厚度超過(guò)15cm。

2.2 路面設(shè)計(jì)技術(shù)要求

2.2.1 路面剛度和強(qiáng)度

汽車在道路上行駛的過(guò)程中，車輛向路面?zhèn)鬟f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(chǎn)生較大的沖擊力。路面的剛度及強(qiáng)度均屬力學(xué)范疇，二者之間存在些許差別。具體來(lái)看，道路路面結(jié)構(gòu)應(yīng)具有十分充足的強(qiáng)度，以確保路面結(jié)構(gòu)的安全性。

此外，路面結(jié)構(gòu)的剛度應(yīng)能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以降低路面發(fā)生明顯位移和變形情況的概率，從而避免路面發(fā)生沉陷、車轍等一系列問(wèn)題的發(fā)生。

2.2.2 路面穩(wěn)定性

道路屬于露天工程，道路路面的剛度和強(qiáng)度受地表水、地下水、溫度等外界環(huán)境影響，同時(shí)長(zhǎng)期承受車輛荷載作用。為確保道路的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)人員需要充分調(diào)查了解并分析施工區(qū)域的溫度和濕度情況，選擇與當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境相適應(yīng)的道路路面結(jié)構(gòu)，確保其具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

2.2.3 路面耐久性

在車輛行駛過(guò)程中，道路通常受車輛的反復(fù)作用，使得路面的剛度、強(qiáng)度以及使用性能減弱。此外，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，大氣溫度和濕度等自然環(huán)境可能對(duì)其帶來(lái)較大影響，導(dǎo)致道路路面的材料性能逐漸老化，進(jìn)而損壞道路的路面結(jié)構(gòu)。因此，設(shè)計(jì)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(shí)需要精心設(shè)計(jì)道路路面，施工作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行，以保證道路路面能夠長(zhǎng)期使用，從而延長(zhǎng)其使用壽命。

3 道路路基設(shè)計(jì)要求

3.1 道路路基類型

城市道路路基設(shè)計(jì)是保證道路穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。根據(jù)路基不同的斷面形式，可將路基分為三種：一是路堤，通過(guò)回填，使路基高于原地面；二是路塹，在原地面基礎(chǔ)上進(jìn)行向下開(kāi)挖，使路基比原地面稍低；三是半填半挖路基橫斷面，通過(guò)對(duì)原地面進(jìn)行填挖結(jié)合，保證路基的土方平衡。

對(duì)于路基斷面類型的選擇，設(shè)計(jì)人員需要在設(shè)計(jì)城市道路沉降段路基時(shí)始終牢記統(tǒng)籌兼顧原則，將工程的建設(shè)運(yùn)營(yíng)作為切入點(diǎn)考慮問(wèn)題，確保路基結(jié)構(gòu)性能符合行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于路基邊坡的強(qiáng)化，需要在充分考慮施工區(qū)域地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上對(duì)路基邊坡結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證邊坡能夠完美匹配當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?，合理在坡頂和坡腳處進(jìn)行過(guò)渡。需要注意的是，為了順利實(shí)施邊坡結(jié)構(gòu)的防護(hù)工作，需要保障邊坡工作滿足相關(guān)要求，并保證其科學(xué)性和合理性，使之合理融入城市景觀中。

3.2 路基設(shè)計(jì)技術(shù)要求

3.2.1 路基穩(wěn)定性

在道路設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要充分考慮路基的穩(wěn)定性。在整條道路施工過(guò)程中，道路整體是否穩(wěn)定或能否保障有效的使用周期以及路基穩(wěn)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(chǎn)生較大的承載力，若此時(shí)道路路基穩(wěn)定性較差，將快速產(chǎn)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(wěn)定性能夠保證道路整體產(chǎn)生較強(qiáng)的承載能力，從而延長(zhǎng)道路使用壽命。

3.2.2 強(qiáng)度適應(yīng)性

在道路建設(shè)完成并投入使用后，其長(zhǎng)期處于負(fù)載狀態(tài)，甚至較多區(qū)域出現(xiàn)地面下沉或者斷裂問(wèn)題。因此，在路基施工過(guò)程中，道路設(shè)計(jì)者應(yīng)保證其質(zhì)量強(qiáng)度符合要求，同時(shí)應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目特殊性衡量質(zhì)量強(qiáng)度，從而保證道路長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。

3.2.3 水溫穩(wěn)定性

在城市道路修建過(guò)程中，所有路基研究都應(yīng)依據(jù)時(shí)代需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)研究可知，路基底部長(zhǎng)時(shí)間與地下水接觸使得路基表面存在大量積水，從而導(dǎo)致路基強(qiáng)度降低。此外，地質(zhì)原因是屬于地面內(nèi)部因素，其直接影響道路整體穩(wěn)定性。

3.3 道路路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.3.1 路基邊坡設(shè)計(jì)

道路穩(wěn)定性與路基邊坡密切關(guān)聯(lián)，路基的邊坡坡度是城市道路設(shè)計(jì)中首要考慮的因素。路基邊坡的坡度取決于設(shè)計(jì)道路所在位置的地質(zhì)條件、水文條件以及周圍環(huán)境等綜合因素，因此需要嚴(yán)格控制路基邊坡坡度，從而確保路基邊坡的穩(wěn)定性。

此外，設(shè)置護(hù)坡道能夠有效確保路基的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)中護(hù)坡道寬度至少為1m，且護(hù)坡道越寬，邊坡的穩(wěn)定性越強(qiáng)。同時(shí)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要協(xié)調(diào)考慮設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、合理性、穩(wěn)定性，并充分滿足城市環(huán)境保護(hù)的工作要求。

3.3.2 路橋銜接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為保證車輛在道路上行駛的平順性，避免橋頭跳車現(xiàn)象發(fā)生，需要解決道路與橋梁銜接的難點(diǎn)，當(dāng)前主要采用在橋梁與道路過(guò)渡段設(shè)置橋頭搭板的方法。橋頭搭板下應(yīng)采用碎石、礫土等進(jìn)行填筑，并保證填料的壓實(shí)度，從而使橋梁的搭板在后期長(zhǎng)期荷載作用下不容易產(chǎn)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(biāo)高保持一致且平行的狀態(tài)[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(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降的現(xiàn)象，從而避免橋頭跳車的出現(xiàn)。首先，重視剛?cè)徇^(guò)渡處理方式的開(kāi)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(biāo)高相同。同時(shí)，為避免發(fā)生橋頭凹陷問(wèn)題，需要確保搭板和橋臺(tái)有效銜接。具體操作過(guò)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(gòu)件，并合理控制鋼筋間距，以保證錨栓移動(dòng)和同水平拉桿方向保持一致。在設(shè)置支架時(shí)，應(yīng)保證橡膠支架間距小于80cm，最大程度地避免發(fā)生搭板移動(dòng)現(xiàn)象，從而保護(hù)路面結(jié)構(gòu)。

此外，當(dāng)橋頭搭接處為軟土地基時(shí)，需要以科學(xué)合理的方式處理其地質(zhì)條件，若換填方式適用于軟基面積較小的情況，應(yīng)以其他具有較強(qiáng)穩(wěn)定性的土壤結(jié)構(gòu)代替承載力較差的土壤，以增強(qiáng)路基的整體穩(wěn)定性，從而有效避免橋頭出現(xiàn)不均勻沉降問(wèn)題。

3.4 道路路基排水設(shè)計(jì)

3.4.1 路基表面排水

道路路基排水設(shè)計(jì)工作包括兩個(gè)方面內(nèi)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(fā)揮排水系統(tǒng)的關(guān)鍵作用[4]。對(duì)于在填方路基設(shè)置排水溝，一般采用梯形橫斷面的排水溝，設(shè)計(jì)排水溝的橫斷面與設(shè)計(jì)排水流量相適應(yīng)。而邊坡平臺(tái)排水溝則應(yīng)該采取蝶形排水溝，此類排水溝長(zhǎng)度保持在500m 以上，一般使用混凝土預(yù)制而成。

其次，針對(duì)挖方段排水設(shè)計(jì)主要分為以下三個(gè)部分：

第一，截水溝。設(shè)計(jì)人員應(yīng)關(guān)注徑流量指標(biāo)，若路塹邊坡至路基表面具有較大的徑流量指標(biāo)，應(yīng)在上方設(shè)置截水溝，以便更好地?cái)r截地表徑流。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員在截水溝的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)施工地區(qū)的地形、地貌、植被、水文進(jìn)行深度的調(diào)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(yīng)設(shè)置在路堤坡腳2m 處和超過(guò)路塹坡頂5m 處。

第二，普遍邊溝。設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合考慮邊溝的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

第三，填方邊溝。設(shè)計(jì)道路通常需要穿過(guò)地形復(fù)雜且自然重溝較為密集的區(qū)域，因此山坡道路在設(shè)計(jì)縱向排水系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)需要在兩邊挖溝或需要在中部挖方的情況，此時(shí)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(chǎn)生路基阻攔的情形，使得原本應(yīng)流入自然沖溝的水淤積在路基區(qū)域，最終影響公路路基。

3.4.2 路基內(nèi)部排水

在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，為有效保障路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要根據(jù)科學(xué)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(jié)構(gòu)帶來(lái)的不利影響。在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，通過(guò)將急流槽設(shè)置在路面橫坡、邊坡處的方式快速排出地表水，同時(shí)可以將排水管、軟式透水管、碎石盲溝設(shè)置在中央分隔帶，并借助中央分隔帶有效排出作業(yè)期間的雨水，以提升積水的排出效率。

此外，在道路路基設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注軟土路基的處理，并保證路基沉降符合相應(yīng)要求，以保障其他構(gòu)筑物順利進(jìn)行建設(shè)施工，避免發(fā)生路基沉降的現(xiàn)象。若道路工程建設(shè)規(guī)模較大，需要嚴(yán)格控制年限內(nèi)的工程沉降量，并能夠及時(shí)掌握工程實(shí)際的沉降狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，道路設(shè)計(jì)人員需要準(zhǔn)確掌握城市道路規(guī)劃設(shè)計(jì)要旨，通過(guò)實(shí)地考察，充分了解城市實(shí)際情況，并遵循相關(guān)規(guī)劃原則，以順利開(kāi)展城市道路的設(shè)計(jì)工作。此外，為了獲得合適的路基路面設(shè)計(jì)效果，需要根據(jù)城市道路設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行合理建造，以降低有關(guān)問(wèn)題對(duì)城市交通的影響，從而提高城市道路建設(shè)質(zhì)量。