县域市政道路拓宽改造工程设计研究

李晓霞

(井陉县公路管理站,河北 石家庄 050399)

0 引 言

由于城市交通压力大,许多城市公路都要进行维修,但由于县域市政道路交通任务较为繁重,道路难以补修、养护或重新建设,只能在原有的基础上进行升级拓宽。由于县域市政道路建成时间较长,导致了交通效率和服务功能不能满足需求,导致交通堵塞,严重影响了区域交通网络的正常运行[1]。本文从项目的总体情况出发,提出了一种新的公路扩容方案,从横断面、纵断面以及总体路面强度进行原则规划。依照工程设计原则,对横断面中的中央分隔带、行车道及人行道宽度进行设计,改善纵坡路段的积水问题,建立更为可靠的排水措施。交叉口位置对车辆实施渠化分流,路面缝设计并与旧水泥路面相接处进行拼接,为车辆通行创造便利条件[2]。研究县域市政道路拓宽改造工程设计,通过技术改造,提高交通的利用率,提高城市的服务功能,使城市的环境变得更加美好。

1 工程概况

平涉公路矿区井陉界至柿庄段中修工程,估算投资为2 363.3万元。建设地址为井陉县北正乡、微水镇、秀林镇、南障城镇,规模为中修路线长度30.15 km,其中K75+300～K78+800完全利用。原有路面为沥青混凝土路面,K55+150～K59+200,路面宽18 m;K59+200～K68+320,路面宽20 m;K68+320～K85+300,路面宽7 m,利用段为K75+300～K78+800。中修路线全长30.15 km,采用局部挖补、拉毛,2 cm微表处、铣刨旧路面,重新铺筑4 cm细粒式混凝土面层加粘层,重划标线,建设边沟设施等。目前公路路面存在裂缝、边角剥落、板面破碎、接缝破损等问题,对车辆的行驶和乘坐舒适性造成了很大的影响。此外,该工程同时还存在着交通标志不规范、排水设施不完善、人行道缺少无障碍通道等问题,县域市政道路拓宽改造工程设计需要解决这些问题[3]。

2 道路拓宽改造工程设计原则

2.1 横断面设计要点

此次改建方案保持原车行道宽度不变、斜坡保持1.0%不变、人行道按照现状改建到两侧建筑边沿。在城市道路拓宽改建中,横截面的设计应遵循下列基本原则。

(1)在城市规划红线范围内进行横向设计,对下列数据进行了全面的收集和分析:①道路红线宽度;②公路等级;③道路的性质;④路旁建筑物的数据;⑤车辆流量;⑥行驶速度;⑦地下管线数据。沿线建筑、树木、管线等情况有以下规定:①房屋位于规划红线之内需要拆除,因此本次设计将对道路和机动车道进行压缩,以避让建筑物。②沿途未发现任何历史遗迹。③现有道路两旁树木稀少,杂树较多,此次扩容计划全部移植到新的人行道上,经实地勘察该路段未发现河流水系。④现有道路杆线密集,主要是附近单位和居民用的电力杆,均在规划红线范围之内,此次杆线均已下地。⑤目前的城市道路存在雨水、污水处理口,以及诸如联合通讯等地下管线聚集的情况,其无法满足本路段拓宽后的需要,建议管道与道路拓宽同步改造。

(2)道路断面的设计要求:保证道路交通安全畅通,在考虑道路等级、性质的基础上,充分利用绿化带的功能,确保雨水的排放和收集达到要求。

(3)在规划的规划中,要充分考虑到近期和长期的发展目标,既要满足交通的需要,又要有足够的空间来进行改建和拓宽。

(4)在规划的基础上保证交通功能的基础运行,兼顾行人的需要,体现了人性化的设计理念[4]。

2.2 纵断面设计要点

在纵段设计时,要按照城市规划的要求控制标高,保证道路的设计符合临街建筑物的立面布局和道路区域内的排水要求,并在纵向上尽量采用缓顺的纵坡形式,以保证车辆行驶的安全性和舒适度。要对有关气候、地形、地下管道等因素进行全面的考虑,保证纵断面的设计合理[5]。根据公路工程设计规范和有关规定,经实地考察,综合考虑公路设计规范,最终确定该项目的最大纵坡度为1%,最小凸形竖向弯曲半径为12 000 m,最小凹形竖向弯曲半径为5 000 m。当垂直斜率低于0.3%时,应设置“之”字形边沟,使之符合有关的设计规范。在碎石化处理工程中,新修公路的纵断面应进行再设计。原则上,纵剖面标高仍按原标高进行设计,但在碎化处理后,原路面纵剖面标高会发生变化,造成部分路段的开挖深度与设计纵坡不相符,故应根据路面拓宽改造的具体条件,对新建道路纵断面进行优化,以避免翻掘老混凝土板。

2.3 路面强度设计

此次改建未调整现有的道路红线,按地图上的道路平面进行拟合[6]。全线设有分段曲线,最小半径为75 m的圆形曲线,可以达到25 km/h的速度,满足不设超高最小半径的需求。人行道改建结合铺盖面层的要求,在高度控制段,板厚不超过25 cm时,宜选用钢筋混凝土板。根据对路面结构整体强度的分析,对于满足施工需要的基层,可选用水泥稳定级配碎石基层,不能压实新老路基接缝,新建的公路基层应使用水泥,保证新旧基层的标高相同,并且其纵向缝的布置与路面板的接缝布置相同,通常横向缝不设传力杆,应在膨胀缝位置设置。

若道路的宽度不超过2 m,原有道路上铺设钢筋混凝土板,而在旧道路需要加固的部分,则采用26 cm的钢筋混凝土(2-10)+20 cm的贫混凝土;在道路拓宽3 m以上时,采用26 cm水泥混凝土+20 cm水泥稳定级配碎石+20 cm水泥稳定级配碎石(低剂量)。该段的管线综合布设将会对新旧道路的衔接范围产生很大的影响,其中,在K75+300～K78+800左幅一侧的旧水泥板下,这一段旧水泥板需要开挖重建,下水道位于K75+300～K78+800中线左边2 m处,这条边车行道面板需要拆除,并与旧混凝土路面接合处进行拼接,接缝宽度超过3 m。目前设计的行车道外侧边线宽度不足的部分需要进行拼接,并将其拼接宽度控制在2 m以内。

3 道路拓宽改造工程设计方案

3.1 横断面设计

通过局部拓宽道路的改造,在视野良好、未设超高路口路段增设加宽梯度路段,提高道路通行能力,保证大流量路段的行车顺畅和安全[7]。此次改建方案保持原车行道宽度不变、斜坡保持1.0%不变、人行道按照现状改建两侧建筑边沿。根据设计原理,本项目的横截面为:中间分隔带2 m+行车道10.50 m+人行道7.5 m,共计宽度为20 m。

图1 拓宽道路横断面设计图

本设计方案在保障行人安全的同时,也满足了汽车的行驶需要。如地形条件受到限制,可根据实际情况设置人行道,在对已有的路基路面进行开发时,应考虑到排水系统的通畅性和安全性,避免出现积水,适当拓宽路拱横坡。

3.2 纵断面设计

根据公路工程设计规范和有关规定,经实地考察综合考虑公路设计规范,最终确定该项目的最大纵坡度为1%,最小凸起半径为12 000 m,最小凹陷半径为5 000 m。在垂直坡度小于0.3%的情况下,应设置“之”字形边沟,使之符合有关的设计规范。处理后的水泥混凝土路面,先进行全断面的碾压,然后在路面上喷0.5 L/m2的粘层油,用阳离子型乳化沥青PC-3,并在其上铺上一层土工织物,最后在路面上铺设SBS改性沥青混凝土。

图2 纵断面加铺厚度

根据以上加铺厚度做出合适的修整,根据不同的路段采用不同的填充法。目前公路高程约5 m,沿路建筑密度较大,沿路纵断面应尽量接近现状路面,尽量降低对周边建筑物的影响。此次改建工程未对原纵段高程进行大调整,线路全长30.15 km,采用局部挖补、拉毛,2 cm微表处、铣刨旧路面,重新铺筑4 cm细粒式混凝土面层加粘层,重划标线,修建边沟设施等内容。在此基础上设计多个斜坡,其中最大纵坡为2.5%,最小为0.0%,在纵坡不超过0.5%的情况下,为方便路面排水而设置了“之”字形偏沟。

3.3 交叉口设计

在进行路口设计时,应充分考虑路口的交通特性,结合道路用地现状和规划,采取切实可行、行之有效的设计方法[8]。根据该课题的需求,以及该区域交通网络的变迁以及社会、经济发展的规划,预测特征年设定为2022年、2025年、2028年、2031年,预测道路未来交通量、车道数据结果如表1所示。

表1 未来特征年推荐方案高峰小时交通量

参照《城市道路设计规范》(CJJ37-2012),未来道路服务水平计算如表2。

表2 服务水平计算

根据上述表1及表2中的内容,在城市道路交叉口的设计中,交叉口均为平面交叉,主干路与遥支路的交叉则以交通控制信号灯为边界,路口交叉要按照交通状况使用信号灯进行管理,遥支路和次干路的交叉口可以不设信号灯,路口要利用渠化的方法进行处理。同时,为便于交路车辆的通行,该路口的交叉口采用“十字形交叉”的形式,并进行了渠化设计。本方案的设计优点便于在路口处进行沟道分流,为车辆提供了方便的交通工具。

3.4 路面缝设计

按常规方法,若路面结构采用混凝土混凝土面板,新旧道路的纵接处厚度不低于25 cm的情况下,必须在新旧道路的纵接处设置纵缝;此外,为增强混凝土面板的整体性能,面板所有横缝、胀缝均设置传力棒,新老路面的横胀缝应按相应的要求进行设计,并应选用与覆盖面层沥青同样的改性沥青。结合铺盖面层的要求,在高度控制阶段,板厚不超过25 cm时,宜选用钢筋混凝土板。通过对路面结构整体强度的分析,结合实验路段的施工经验,采用C20混凝土,在道路拓宽不超过2 m的情况下,在原有道路上铺设了钢筋混凝土板,而在老道路上需要加固的部分,则采用26 cm的钢筋混凝土(2-10)+20 cm的贫混凝土。该段的管线综合布设将会对新旧道路的衔接范围产生很大的影响,其中,雨水管道设在K75+300～K78+800左幅一侧的旧水泥板下,这部分旧水泥板需要开挖改建,下水道位于K75+300～K78+800中线左侧2 m处,这边车行道需要拆除,并将其与旧混凝土路面连接,拼接至3 m以上。

4 结束语

县域市政道路的加宽和改建是经济社会发展的重要组成部分,为了提高项目质量,把设计工作做好是十分有必要的。根据工程概况从横断面、纵断面以及总体路面强度进行原则规划。依照工程设计原则,横断面中的中央分隔带2 m+行车道10.50 m+人行道7.5 m,总共20 m宽;纵断面最大纵坡度为2.5%,最小纵坡为0.0%,纵坡度在0.5%以下时,为方便路面排水而设计。路口的交通组织采用沟道式分流,为车辆提供方便的交通工具,将道路连接到旧混凝土路面上,并将其垫高到3 m以上。在进行拓宽改造时,应严格遵守相关规定,结合道路的具体条件,选取最优的拓宽改造设计方案,并切实落实该拓宽改造进程,以确保路面拓宽改造的质量,增强路面的使用功能。