城市新区道路设计不确定性分析

2019-03-28李之波张文超

北方交通 2019年3期

李之波，张文超，王旭

(陕西建工集团有限公司建筑设计院西安市 710016)

当前我国城市建设正处于快速发展阶段，城市规模越来越大，城市的新区不断涌现。新区的开发首要任务是基础设施的建设，城市道路的修建又是其中重要的一项工作。实际中城市新区的建设存在许多的不确定性，例如规划层面、用地开发层面等等。如何最大可能规避不确定性，是研究的重点。将以宝鸡市蟠龙新区西坪大道为例展开论述。

1 工程概况

1.1 地理位置及规划概况

蟠龙新区位于宝鸡市北部的蟠龙塬上，蟠龙塬东起千河，与周塬隔河相望；南依渭河，与秦岭对峙；西至金陵河，与陵塬为邻；北靠千阳岭，与吴山相连，东西宽约7.5km，南北长约15km。蟠龙新区隶属于宝鸡市金台区，位于宝鸡中心城区空间结构“一带一轴五组团”结构拓展轴线北端，与南客站片区隔渭河相望。

西坪大道东西方向横贯蟠龙新区，位于整个新区的中部，是塬上一条重要的东西向主干路。西坪大道西起西营路西侧规划路，东至旭东路东侧规划路以东250m，全长约6.7km，道路红线宽度46m。道路规划线位自西向东横穿现状西营村北部，途径闫家村与索家村接壤地带、南社村与小韩村接壤地带至终点李家村北。根据《宝鸡市蟠龙新区控制性详细规划-用地规划》：晓光街-西坪大道-蟠龙大道三条东西向道路之间的区域为整个蟠龙新区最主要的生活居住区。根据交通预测结果本道路路段一条车道设计通行能力1300pcu/h，设计使用年限内服务水平不小于三级。本次设计的西坪大道东段位于东片区，是蟠龙新区2013年城建计划14条干道之一，该条道路的设计及修建对正在开发建设的蟠龙新区十分重要。

1.2 设计范围

本次设计西坪大道东段西起龙川路，东至旭东路东侧规划路以东250m，道路长度3644.582m，规划道路红线宽度46m，两幅路，道路等级为主干路。道路沿线与龙川路(红线宽度60m)、大韩村路(红线宽度40m)、小韩村路(红线宽度36m)、安苑路(红线宽度20m)、龙腾路(红线宽度60m)、旭东路(红线宽度40m)及1条36m宽规划路和12条20m宽规划路相交。

1.3 道路沿线基本情况

道路沿线总体地势西高东低，最大高差约为37.8m。道路红线范围沿线基本为现状农田，起点处有少量拆迁。道路桩号K1+020处与一条连接小韩村与南社村的水泥路相交，水泥路两侧为陡坎，高差约1m。道路桩号K0+540～K1+340、K1+800～K2+420、K2+860～K3+020段南侧红线附近有一东西向废弃灌溉渠，渠为倒梯形，渠底宽约1m，深0.5～1.5m，该渠部分在红线范围内。道路桩号K1+516处与小韩村与南社村的4m宽水泥路相交。道路沿线多处与通信及输电光缆相交，需移除部分位于红线内的电线杆，其中K0+540处有一处双杆变压器位于红线内。

2 建设条件

2.1 气象及水文条件

该区域属暖温带半干旱半湿润区，季风盛行，四季分明，塬区热量充足、气温高、降水量偏少。全年的气候变化受制于季风环流，冷暖干湿四季分明，冬季干冷少雪，夏季气候凉爽，春季多风，秋季多连阴雨，光热资源丰富，年日照时间在2000～2200h之间。年平均气温12.9℃，年极端最高温度41.6℃，年极端最低气温-13.9℃。拟建道路路线经过旱塬区，塬面宽广平坦，土壤肥沃，属区域内主要产粮区，区间水量虽有600～650mm，但蒸发量可达900mm，年径流量介于40～60mm之间，地表径流不仅十分缺乏，而且年际变化很大，多水率与少水率之比可达8.9倍。含水层主要为第四系黄土和上第三系砂及砂砾卵石层，这一层厚度约20～60m，按水里性质为潜水，一般潜水深度为40～80m，潜水主要依靠降水补给，其富水性各地有很大差异。

2.2 场地地震效应

路线所经地区为渭北塬区，从历史和近几十年的资料显示，未发生过大的地震，属少震和弱震区，震级通常在4级以下，对道路沿线构造物不会造成大的影响。

依据中华人民共和国国家标准《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)及陕西省地震动峰值加速度区划图和陕西省地震动反应谱特征周期区划图，本区地震动反应谱特征周期为0.4s，地震动峰值加速度为0.15g，相当于地震基本烈度Ⅶ度。

2.3 工程地质资料

地貌单元属黄土台塬区的平原地带，沿线耕地密集，地表主要覆盖一层风积马兰黄土，厚度约10～15m左右；马兰黄土呈黄褐色，稍湿，可塑-硬塑，表层为一层耕植土，针虫孔较发育，土中多见白色菌丝，夹有团粒结构物，含有较多钙质结核，多数呈块状物。容许承载力为150kPa。

2.4 工程地质评价

(1)路基土评价

马兰黄土地基承载力约为90～150kPa左右。蟠龙塬上马兰黄土及老黄土可作为细粒填料，湿陷性黄土作为填料时，应做夯实压实处理。湿陷性黄土的处理首先考虑防排水，路基可强夯或适当换填处理，消除部分湿陷性，边坡采用植物防护。

(2)水的腐蚀性评价

勘察区地下水和地表水交替频繁，无色、透明、无臭、无味、水质较好。水化学类型属重碳酸钙型及硫酸钙钠型。主要水化学指标:PH=7.48～7.55，总硬度287.8～300.3mg/L，侵蚀CO2=0。

按《公路工程地质勘察规范》附录D判定，勘查区地下水、地表水对混凝土均为腐蚀性；对混凝土中钢筋无腐蚀性。

(3)场地稳定性、适宜性评价

新建道路沿线场地地形地貌较简单，未发现不良地质现象，不存在液化土层，适宜进行道路与排水工程。路堑、路堤边坡整体稳定性较好，边坡建议做好防渗排水工程措施。

3 主要技术指标

道路等级：城市主干路。

设计速度：50km/h。

沥青混凝土路面设计使用年限:15年。

路床土基回弹模量：≥30MPa。

地震设防烈度：Ⅶ度，地震动峰值加速度0.15g。

4 平面设计

该项目中桩的布设较为简单，完全按照规划线位布置，全线无平曲线。

道路沿线与龙川路等20条道路相交(其中13条为支路)，均为平面交叉，相交路口平均间距约200m，间距较近。由于项目位于新开发区，规划支路后期随着地块的开发变动的可能性较大。结合以上两点，西坪大道设计中仅对红线宽度30m以上的次干路进行交叉口预留，其余均按右进右出的形式组织交通，中央分隔带仅对行人过街预留开口。

道路与龙川路、大韩村路、小韩村路、龙腾路、龙腾路东侧36m宽规划路、旭东路交叉口处通过压缩中央分隔带3.5m宽度进行了渠化设计，渠化段长度为80m(从停止线算起)，渐变段长度为30m。并在渠化段中部(距停止线40m)将中央分隔带开口供掉头车道使用，这样就可避免车辆在交叉口的人行横道前掉头，提高了交叉口的交通通行能力和行人过街的安全性。

为保证交叉口处交通顺畅及行人和非机动车的安全，在龙川路、大韩村路、小韩村路、龙腾路、旭东路交叉口处设置导流岛，导流岛面积约90～100m2，导流岛外侧右转匝道宽度为6m；利用中央分隔带设置行人二次过街。

图1 渠化及导流岛设置示意图

5 纵断面设计

蟠龙塬上整体地势非常平坦，但是塬上、塬下高差约200m，开发之初上下塬交通较为不便，所以在竖向规划阶段就需要严格控制整体建设区的土方平衡。考虑到道路两侧用地的排水，新建城市道路一般的纵断面设计原则是宜挖不宜填。但是当前社会对地下空间的开发强度越来越大，势必产生大量的挖方，再加上道路本身的面积占建设用地面积的比例很小，所以地下空间开发产生的弃方量是很巨大的，靠道路填方根本无法消化，最直接的办法就是抬高整个片区的用地高程。蟠龙新区在竖向规划阶段，结合城市总体规划中的地下空间开发利用情况，进行了土方平衡计算。经过计算最终将西坪大道较原地面抬高约40～50cm。需要特别注意的是在该情况下确定道路设计高程，应结合土方平衡计算结果，首先大致确定两侧用地高程，道路的高程应低于两侧用地的高程依然必须遵循。

6 横断面设计

由于新区开发之初，行人使用需求较少，加之建设资金紧张，建设方要求，近期道路横断面布置不考虑人行道，远期人行道布置在两侧绿带内，经过设计组实地调研认为可行。具体断面布置如下：

正常段道路规划红线宽度46m，两幅路，中央分隔带宽度12m，两侧机动车道各宽11m，双向六车道，两侧分隔带各宽2m，两侧慢道(近期为行人、非机动车混行车道，远期为非机动车专用车道)各宽4m。

渠化段道路红线宽度为46m，两幅路，中央分隔带宽度5m，两侧机动车道各宽14.5m，双向八车道，两侧分隔带各宽2m，两侧慢道各宽4m。

港湾式公交停靠站段占用侧分带并向内压缩慢道1m作为公交车停靠站。

正常段机动车道横坡向外1.5%，慢道横坡向内1.5%，渠化段机动车道横坡向外1.13%，慢道横坡向内1.5%。

图2 正常段标准横断面图

7 特殊路基设计

经过现场踏勘发现道路沿线存在几处坟地、废弃水渠及湿软土，根据现场地质情况结合以往设计经验采取适当的措施进行针对性处理。

墓坑处理方法：应将墓坑完全开挖后，将墓坑内的杂填土清除至路基以外，并在墓坑四周开挖不小于2.0m宽、高0.5m的台阶，台阶顶面设2%向内倾斜的坡度，然后再采用素土分层回填压实至路床标高，使其达到设计标准。

废弃水渠处理方法：对于在本工程用地范围内的废弃水渠部分，自渠底下挖0.8m后压实，然后采用素土分层回填压实。

湿软地基可采用晾晒、换土或掺加生石灰等措施处理，当采用生石灰处理湿软土基时，处理方法如下：

(1)湿软土中按表1掺入生石灰粉剂量。

表1 湿软土中生石灰粉掺量

(2)生石灰处理湿软土基，处理层数和厚度根据现场试验确定。

(3)施工要点：石灰粉应摊铺均匀，以保证石灰拌和均匀，拌和采用拌和机拌和两遍，拌和完毕后及时找平，生石灰拌和须经3h后再上碾压实，碾压时先稳压后追密，先轻碾后重碾，做到当天铺灰，当天成活，防止过度碾压，以免出现翻浆。

8 路面结构的设计

本地区近年来针对开发区内道路，施工过程中习惯将沥青面层分期铺筑，一般将上面层沥青留置沿线用户入住后再铺筑。这就要求不仅施工中要控制好下面层的质量，设计中也应针对这一特点做出回应。在路面设计中掺加抗车辙剂或者使用SBS改性沥青，改善沥青面层的力学性能，提高其高温稳定性、低温抗裂性、耐疲劳性，满足园区前期开发建设需要。