市政道路工程路基路面规划设计研究

2023-02-15张竟

工程建设与设计 2023年2期

关键词：市政工程管线沥青

张竟

（扬州市城市规划设计研究院有限责任公司，江苏扬州 225000）

1 市政道路工程路基路面设计的要点

1.1 路基设计要点

1.1.1 横断面设计

在横断面设计前，需要充分了解机动车、非机动车、公交车等交通工具的通行量，务必考虑城市经济发展的需要，根据城市的规划发展情况进行整体规划设计，预测未来交通需要，满足城市发展和经济发展的需求。同时也需要考虑居民的感受，居民对市政道路的感受主要来自横断面宽高比和视觉感受。因此，需要加强对道路工程两侧的绿化，通过景观设计提高其视觉感受，保证道路工程、道路工程景观和附近生态环境相协调，使市政工程和附近环境相融合。同时市政工程横断面宽度和附近街道的宽度比，应按照综合情况进行考量，保证两者相协调。此外，市政工程经常面临着和市政管线的冲突，很多施工现场下方存在大量的市政管线，且大部分管线直接填埋在横断面下方，工程两侧空间不足，需要在设计阶段进行充分的调查。

横断面有多种组合形式，应根据具体情况灵活选择。其中，单幅路具有占地面积小的优势，施工成本较低，主要用于车流量较小的道路断面，无须设置分隔带，主要通过标志和标线进行机动车和非机动车的分流。双幅路则使用隔离带进行划分，可以避免机动车之间互相干扰。主干路、次干路主要采用双幅路。三幅路则需要增加公交线路，主要用于交通量大的主干道，满足公交车停靠站的需要。四幅路占地面积最大，可容纳更多的车流量，为了保证机动车安全驾驶，对三幅路机动车道进行进一步划分形成四幅路。

1.1.2 边坡加固

城市道路边坡加固主要使用支挡加固和坡面防护两种方式。坡面防护一般情况下只应用于路基边坡稳定的工程中，用于预防坡面风化，避免受到雨水的冲刷。边坡支挡也能改善内部应力情况，起到加固边坡的作用。坡面防护可以采用刚性、柔性以及复合防护形式。刚性防护主要使用圬工材料进行防护；柔性防护主要使用土工织物以及化学改良法进行防护；复合防护则使用刚性和柔性结合的方法进行防护。支档加固措施包括预应力锚杆、抗滑桩等多种防护形式，应当根据实际情况灵活选择防护方式。

1.2 路面设计

图1所示为路面结构层。在市政工程中最常使用的路面材料为沥青混合料，沥青混合料具有更强大的承受力，能够满足路面抗滑性能，且平整度更高，更有利于保证驾驶安全。

图1 沥青路面结构层图示

路面设计需要充分考虑施工现场的水文条件，综合评估气候、交通流量等。结合施工经验和当地条件进行路面结构设计。其中，沥青混合料的厚度并非越大越好，应根据100 km/h的设计标准，使用多层弹性体系理论计算路面的拉应力、剪应力等参数。最终确定沥青混合料的厚度。为了避免雨水渗透到路面结构内部，应使用密集配混合料。下方设置防水层以有效延长路面的使用寿命，降低路害的发生率。基层结构是承受荷载的重要结构，主要包括粗集料、沥青以及细集料，沥青是影响路面性能的关键，碎石和沥青混合料之间存在黏附性，使用粗集料务必要就近取材，可节约交通运输费用，降低工程成本。细集料应选择无杂质、干净的材料，主要包括天然砂、石屑等，其中最常见的为天然砂。

市政工程路面主要承重结构为基层，因此，基层材料务必选择耐久性和承载能力强的材料，材料模量尽量选择和面层模量一致的材料。若基层材料模量过小，将造成结构层承受的压力增加，极易造成路面破损。而基层模量过大反而会出现路面结构剪应力过大，使结构形成剪切状破坏[1]。沥青路面基层材料的选择应综合评估其力学特征，选择半刚性基层材料，主要添加粉煤灰、石灰、水泥等材料，具有较强的承载能力和稳定性，在工程中使用较为广泛。

2 市政道路工程路基路面规划设计案例

2.1 工程概况

以某市市政次干路工程为例，工程全长670 m，宽36 m，面积24 944 m2，是城市市政骨干线路，可有效改善交通压力，有利于城市经济的发展。该路段途经站点较多，为重点建设项目，施工现场有燃气管道，无其他市政管线。该工程使用双向4车道，需要按时交工。在规划设计时通过全面考察工程现场的情况，了解交通走线、建筑物等情况进行路面路基的规划设计，保证工程和各道路有序衔接，和景观自然环境协调共处，保证线路路线科学合理[2]。需要充分掌握水文、地质等条件，避开不利因素，保证道路设计符合城市市政道路技术指标。由于工程沿线存在地铁线路，为服务于人民预留线路，需要在地铁站点合理规划线路。

2.2 纵断面设计

纵断面设计要求严格控制地铁站出入口标高，严格控制既有建筑标高。要准确计算道路纵断面最小半径和波长，详细分析交叉口道路、路面高程。工程纵断面受到河道桥涵、地铁入口、建筑结构、地块标高等影响，要将纵坡控制在0.3%~4%，设计车速为50 km/h。该工程采取双向四车道横断面，总宽度为36 m，其中，人行道3.5 m，非机动车道3.5 m，机非隔离带离1.5 m，机动车道8 m，中央绿化带3m，车行道8 m，机非分隔带1.5 m，非机动车道3.5 m，人行道3.5 m。

2.3 路基设计

路基设计时要求设计人员严格遵守以下原则：

1）要求路基稳定性、均匀性以及密实度达到要求，路基工程必须稳定可靠。一旦遇到湿度高或梅雨季节，应保证路槽底面干燥平整，路基顶面回弹模量不应低于30 MPa，非机动车道以及人行道顶面回弹模量不应低于20 MPa，需要提前到现场进行实验模拟，模拟后根据实际测量结果决定是否提高路基强度，确保上述指标得以落实。若土基强度无法满足上述参数，还需要额外对地基进行加固处理，以保证路基具备良好的支撑能力和稳定性，能够满足市政工程的要求。

2）需要使用路基填筑材料，积极选择工业废料或可回收材料进行施工，提高工程的环保性和经济效益，综合考虑材料的运送费用，尽量选择本地填筑材料，以节约运输费用和时间。由于道路路基对耐久性的要求高，需要长时间使用，要求材料能满足工程的生命周期要求，提高工程整体经济效益。路基设计也要充分遵循环保原则，注意对生态环境的保护，最大程度上减少对附近生态系统的破坏。要求作业人员务必到现场展开勘查，全面了解地下管道情况，和相关部门取得联络，了解地下管线的分布情况[3]。同时要充分调查地下水的情况，了解现场施工条件，以便于施工方案的设定。通过前期资料调查和现场勘验，充分了解现场施工条件，根据现场施工条件进行路基设计，并在道路两侧设置排水设施，排水设施采取外明沟，设置双排井点处理路面积水，提高路基的排水能力。在沟槽设计中，需要严格遵循行业规范，选择使用路基压实技术保证路基得到充分压实。由于工程现场存在燃气管道，在施工期间务必注意对燃气管道的保护，尽量保证燃气管道和排水管线交错开，避免管线之间的相互影响。保证工程燃气管线上部覆土厚度达到1.8 m，有效保护管线不受道路工程的影响，并且和排水管线的距离在50 m以上，仅在一处位置存在交叉。因此，工程在交叉位置使用管环注浆加固处理，加强对燃气管道的保护，避免施工阶段对燃气管道造成破坏。

基于上述原则，工程机动车道施工中，将表层杂土清除后，预估填方高度。对于填方超过180 cm的区域，使用石料填筑100 cm，充分压实后确保填筑高度在100 cm以上。然后铺筑排水垫层，使用级配碎石回填20 cm。使用土工格栅充分包裹，再使用级配碎石回填60 cm至路基顶面。对于填高小于180 cm的区域，反挖至距离顶面180 cm处，按上述方案进行作业。人行道区域施工：清除表层杂土后，回填高品质素土，再回填级配碎石20 cm，最后使用级配碎石分层填筑，至路基顶面。

2.4 路面设计

目前，路面面层主要使用沥青和水泥混凝土材料，工程路面材料主要使用沥青混凝土。这两种材料各具优势，施工期间还需要根据详细情况进行分析，选择合适的材料。考虑到工程附近存在住宅区，市政工程和地铁线路并行，人流量较大，需要提高路面的舒适度，降低路面驾驶噪声。因此，工程选择沥青混凝土材料，提高工程驾驶舒适度[4]。根据实践经验，市政工程路面极易形成裂缝，影响交通驾驶舒适度和安全性，因此，路面设计需要严格控制路面裂缝，优先选择稳定性好、收缩性小的材料作为基层材料，同时需要进行塑性指标以及含水量的控制。采购材料后需进行实验测试，了解塑性指标，达到质量要求后才能用于施工。

工程机动车道路面采取细粒式SBS改性沥青（4 cm）+改性乳化沥青作为洒布黏层油+中粒式沥青（6 cm）+洒布黏层油+橡胶沥青作为吸收层（1 cm）+透油层（乳化沥青）+稳定碎石（17 cm，压实度达到98%以上，严格执行7 d养护，抗压强度在3.5 MPa以上）+路基分层碾压，设计参数见表1。人行道的路面方案：纽西兰砖（6 cm）+水泥砂浆M10（3 cm）+水泥混凝土C20（15 cm）+级配碎石（10 cm）+路基分层碾压（要求压实度达到92%以上，回弹模量在25 MPa以上）。