结合工程实例谈城市道路改建工程设计

黎晖

（乌鲁木齐市城建设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830092）

结合工程实例谈城市道路改建工程设计

黎晖

（乌鲁木齐市城建设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830092）

在城市道路建设中,如何科学有效地对原有道路进行改建已成为人们关注的问题。结合工程实例，介绍了城市道路改建设计时，针对现状机动车道路面结构的利用，现状构筑物的补强、加固，合理削减道路与两侧高差，地下管线检查井与机动车道路面的连接及路基搭接等方面的针对性设计方案。

城市道路；改建工程；路面结构；挡土墙；检查井；路基

1 概述

碱泉街位于乌鲁木齐市区东南部的天山区碱泉街片区，南起碱泉三街，向北至碱泉街路后向西折，与大湾北路相交，全长2.9 km。由于道路纵贯整个片区，沿线又与碱泉三街、碱泉二街、碱泉一街等多条东西向道路相交，通达性强，因此碱泉街是碱泉街片区的主要出入口，也是碱泉街片区与中心城区的主要联系通道。

改建前的碱泉街修建于1995年，机动车道宽16 m，路面为沥青混凝土，除碱泉三街至碱泉二街段2002年经过综合整治，路况及平整度均较好，其余路段路面龟裂、拥包、下沉等道路病害较多，平整度较差。沿线地下管线主要有污水、给水、电信、燃气4条，局部路口有热力、电力管线。各类管线建设年代多为近期，现状管线基本满足使用功能，本次改建不再予以建设。

项目包括道路、交通、雨水、绿化、电信、热力、防洪渠、照明8个专业。工程自编制可研开始至竣工通车，历时3年。因设计方案注重资源节约、降低环境影响，设计内容与现状结合紧密，且合理、适用、可行，本工程获新疆维吾尔自治区第十六届优秀工程设计三等奖。

2 工程设计难点

（1）在满足交通负荷、满足设计强度的要求下，现有路面结构可否利用、如何利用是工程设计的首要难点。

（2）在满足使用功能的前提下，如何利用、改建道路沿线的挡土墙、防洪渠、涵洞等构筑物是工程设计中必须考虑的问题。

（3）道路沿线地势起伏大、地形变化快、出入口多，如何使机动车道、人行道、沿线出入口衔接顺畅、出行便利是工程设计的难点所在。

3 设计方案

设计过程中根据改建工程的难点、特点，结合工程现状，设计方案对机动车道路面结构，现状构筑物的补强、加固，削减道路与两侧高差，地下管线检查井与机动车道路面的连接，路基搭接等方面进行了针对性设计。

3.1 机动车道路面结构设计

现状机动车道宽与改建机动车道宽一致，同时在机动车道中央仅敷设1条雨水管线，因此现状机动车道的路面结构可以得到充分利用，但能否利用、如何利用则需要科学调查与检测，才能得出正确的判断。因此，在工程设计阶段对现状道路路面结构、路面病害种类及面积分别进行了调查与统计，同时又委托新疆交通科学研究院对道路的路面弯沉值、平整度以及综合回弹模量进行了检测。

3.1.1 旧路路面状况调查与评价

3.1.1.1 路面病害调查

碱泉街修建于1995年，路面结构为5 cm中粒式沥青混凝土+13 cm沥青贯入碎石+30 cm天然砂砾。除碱泉三街—碱泉二街段在2002年进行过罩面处理外，其余路段均未进行过大修。

经过多年运营，旧路破坏状况严重，路面龟裂、下沉、拥包、变形、沥青老化等病害现象严重，路面强度大大降低，急需改善。

改建前道路病害调查结果见表1。

表1 碱泉街破损路面调查表 m2

道路病害调查结果表明，道路的折合破损面积为12 792 m2，调查路段内的路面总面积为45 686 m2。依据《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ 073.2—2001），路面综合破损率为：

式中：DR为路面综合破损率，以百分数计；D为调查路段内的折合破损面积，m2；A为调查路段的路面总面积，m2；Dij为第i类损坏、j类严重程度的实际破损面积，m2；Kij为第i类损坏、j类严重程度的换算系数。

路面状况指数为：

式中：PCI为路面状况指数，数值范围为0～100；DR为路面综合破损率。

由上述公式分别得出：现状路面综合破损率DR为28%，路面状况指数PCI为40。

从调查数据可以看出，1段以麻面、脱皮、网裂等表层病害为主，其余3段不仅麻面、脱皮、网裂等表层病害进一步加重，而且坑槽、龟裂、沉陷、搓板、拥包等病害较多，路面破损加重，破损程度加大。通过路面破损状况评价标准表可评定碱泉街路面质量水平为次，接近差。

3.1.1.2 路面结构强度检测与评价

为了评价现状道路的使用状况，为工程改建提供依据，委托新疆交通科学研究院桥梁研究所对碱泉街进行了路用性能检测。检测内容包括现状道路的路表弯沉值与路面平整度两方面，检测结果见表2。

表2 碱泉街破损路面调查表

从回弹弯沉检测结果可以看出，沥青混凝土的代表弯沉各段都不相同，除1段路面强度较高外，其余各段弯沉值均较大。

从平整度检测数据可以看出，平整度目前最好的路段同样是1段，平整度指标只有8.5 mm，但也超出了标准5 mm的要求，其余3段平整度指标均较差。平整度指标较差的一个主要原因是路基变形，其次是沥青面层热稳定失稳。

3.1.2 路面结构设计方案

根据《乌鲁木齐市碱泉街道路路用性能检测报告》的检测结果对路面结构进行针对性设计。调查、检测结果将碱泉街分成了4段，路面结构设计也根据检测结果分为了4段：

1段：该段由于近期进行过改建，路面基层是20 cm的水泥稳定砂砾，底基层是40 cm的天然砂砾，因此检测结果显示该段的路面弯沉值小，路表回弹模量高，路面病害少，路面强度高。该段道路的基层、底基层完全可以利用，路面加铺中粒式沥青混凝土AC-16补强层即可达到设计要求。

2段：该段路面强度水平属中等状况，因此利用路基与底基层重做基层与面层。结构如下：上面层——AC-16型中粒式沥青混凝土5 cm；中面层——AC-25型粗粒式沥青混凝土 6 cm；基层——4%水泥稳定砂砾20 cm。

3段：该段路面强度水平状况较差，因此重做道路路面结构。结构如下：上面层——AC-16型中粒式沥青混凝土5 cm；中面层——AC-25型粗粒式沥青混凝土6 cm；基层——4%水泥稳定砂砾20 cm；底基层——天然砂砾40 cm。

4段：该段路面强度水平属中等状况，因此利用路基与底基层重做基层与面层。结构同2段。

路面结构设计方案科学、合理地充分利用现状，缩短了工期，避免了不必要的浪费。设计方案与现状路面结构全部挖除、重做相比，减少工程废方9 900 m3，减少水泥稳定砂砾基层1 100 m3，减少天然砂砾底基层8 800 m3，降低工程费用160万元。

3.2 道路沿线现状挡土墙、防洪渠、涵洞的补强与加固

道路沿线的挡土墙、防洪渠、涵洞建于1995年，均未达到设计使用年限，但都出现不同程度的病害与问题。在对构筑物进行详细勘测、检测后，针对存在的问题进行补强、加固处理后，予以利用。

3.2.1 现状挡土墙加固方案

现状挡土墙加固采用在挡墙内侧设置支护桩，支护桩之间采用冠梁连接成整体，共同受力，承受荷载，如图1、图2所示。每根支护桩与挡墙之间采用225钢筋连接。挡墙加固、改造后，完全满足设计使用要求，外部不留痕迹，并且对紧贴挡墙外侧的现状房屋及挡土墙内侧现状污水管线均未造成任何影响，把工程建设对周边环境的影响降至最低。同时，使440 m长的挡土墙得以继续利用，避免了挡墙的重建，避免了挡墙拆建带来的房屋拆迁、管线迁移，使工程建设对沿线的环境影响降到最低。挡墙加固设计方案新颖、独特、针对性强，对周边环境影响最小，避免了房屋拆迁、管线迁移。

图1 现状挡土墙加固方案（一）

图2 现状挡土墙加固方案（二）

3.2.2 现状渠、涵洞补强、加固方案

为避免防洪渠的迁移，设计中及时调整，将道路横断面采用不对称设置。采用现浇钢筋混凝土基础与原基础插筋注胶连接，扩大涵身基础，新建台帽、盖板，对沿线存在问题的防洪渠、涵洞进行加固处理。对现有防洪渠的有效加固避免了现状2.2 km防洪渠的改建，大大缩短了工期，并节约工程造价220万元，如图3所示。

图3 现状渠、涵洞补强、加固方案

3.3 道路与两侧地坪顺接方案

项目区位于天山山脉山前低山冲沟内，属低山丘陵地貌，地势西高东低、南高北低，地势起伏较大，尤其道路横向高差较大。设计方案结合道路两侧的地势变化、沿线地坪标高，机动车道、人行道、绿化带采用不同的设计标高，采用人行道内侧加置矮挡墙、降低人行道标高、绿化带设置斜坡等方法，削减道路与两侧的高差，保证道路沿线地坪的衔接顺畅，居民与车辆的出行便利。

3.4 各类地下管线检查井与机动车道路面的连接设计

城市道路是各类地下管线的载体，由于道路红线宽度受限，因此，机动车道下多数布设有地下管线。检查井的质量直接影响到路面的平整度、行车舒适性、安全性、美观度以及道路寿命。目前我国大部分城市道路均采用水泥稳定砂砾、石灰稳定土及石灰粉煤灰稳定碎石作为基层结构。沥青混凝土作为道路面层结构，属于半刚性板体承载结构设计。道路内检查井采用钢筋混凝土为基础，混凝土砌块或砖砌体为井身，钢筋混凝土预制或砌块（砖）砌筑井颈，球墨铸铁井圈（盖）用30～50 cm宽、25 cm厚的C30混凝土包裹，预留4 cm厚度做沥青混凝土面层结构，属于刚性结构设计。道路与检查井之间一旦刚柔结构沉降不均，在动荷载作用下沥青混凝土搭接处极易被剪切破坏，从而造成此处表面层开裂。如果不及时修补，雨水进入道路基层，损坏面就会逐步扩大，造成检查井周围路面裂缝、下沉，井与周边路面高差大或者与纵横坡不一致。这些病害已成为城市道路的主要病害之一，既影响道路寿命、性能，又不易维修，处于常修常补状态。

本次设计中为保证各类地下管线检查井与道路紧密、坚固连接，避免道路建成后检查井周边路面或检查井下沉，设计方案采取以下措施：在检查井井筒四周0.5 m范围内回填3%的水泥稳定砂砾；在检查井井盖下方现浇混凝土井圈，井圈制作时在井盖支座外圈插入220 mm22钢筋固定井盖支座，并在各类检查井周边加铺玻纤格栅，避免窨井下沉拉裂路面。方案保证了行车的舒适性，延长了道路使用寿命。

3.5 路基的搭接设计

路基、路面采用半幅施工，连接处采用台阶搭接处理，并在路基及基层顶面铺设土工格栅，不仅避免了道路建成后纵向裂缝的出现，而且保证施工期间车辆的正常通行，将工程建设对沿线车辆、居民的出行影响降至最低。

4 结语

随着我国城市化进程的加快，机动车保有量得到迅速增长，对城市原有道路的改建也逐渐增多。在道路改建过程中不仅应考虑满足各项功能需求，还应结合现状，充分考虑对现有设施的合理利用，以缩短工期，减少工程量，降低工程造价，同时尽量减少工程建设对城市的影响和干扰。

[1]CJJ 37—2012，城市道路工程设计规范（2016年版）[S].

[2]JTJ 073.2—2001，公路沥青路面养护技术规范[S].

U418.8

B

1009-7716（2017）08-0019-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.006

2017-05-16

黎晖（1972-），女，四川南充人，高级工程师，从事市政工程设计工作。