基于城市道路规划原则的道路工程设计要点分析

2024-05-17张青山

运输经理世界 2024年7期

张青山

（华设设计集团股份有限公司，江苏南京 210014）

0 引言

当前，我国城市建设规模逐渐扩大，城市道路建设合理性与质量直接关系到城市的发展。在道路设计中，需要综合考虑地区地理条件、周围环境等多方面因素，以设计更加合理的道路规划方案，从而保证城市道路的健康发展[1]。道路路基和路面的建设质量及设计是影响道路整体质量的主要原因[2]。因此，文章综合城市道路规划、施工技术等提出合理设计要求，实现城市道路建设的合理性、耐久性与稳定性。

1 城市道路规划设计遵循的原则

1.1 合理利用土地

城市道路设计应符合城市发展规划。由于当前城市土地有限，在进行城市总体规划时，应对城市的土地利用进行全面了解，对城市扩展方向和范围进行全面调查，同时在确保道路交通需求的前提下，对城市土地资源进行合理规划，以保障在不浪费城市土地资源的基础上满足交通需求，确保道路规划设计的合理性，改善城市交通环境，从而促进经济发展。

1.2 遵循城市发展

在设计城市道路时，道路设计与城市特征密切相关。

首先，需要考虑公共交通及个体交通，并将公共交通与个体交通进行优势互补，以形成高效率的道路交通网络，从而最大程度地促进城市的经济发展。

其次，在进行道路规划和设计过程中，必须严格遵守因地制宜原则，充分了解公路设计要点和规划重点，针对道路沿线的气候环境等因素进行深入的调查了解，以进行统筹规划设计。同时，上行交通和下行交通是路面规划设计过程中需要充分考虑的重要因素，设计人员需要科学合理地设计交通荷载压力和上坡区路面结构，以免在道路运营期间发生严重程度不一的沉降现象。

再次，在设计过程中，设计人员需要深入测量断面面积和尺寸，研究路面结构，并依据相关标准明确道路等级，为路面方案的科学性与合理性提供可靠保障，以促进道路工程的全生命周期得到有效延长。此外，道路路面结构材料的使用需要充分考虑刚性与柔性两个因素。一般来说，水泥混凝土路面结构的设计基准期应当控制在20～30 年，沥青混凝土路面设计基准期以15 年居多。

最后，设计人员需要对路段行车数量、实际建设要求等各方面进行充分考虑，以持续性优化路面施工方案，从而保证道路后续施工和运营期间的工程量、成本量得到有效控制。

1.3 遵循可持续发展

路基路面施工具有不可轻易变更的特点，一旦方案变更，将容易破坏其他建设项目进度和效果。为此，相关设计人员在设计路基项目时，需要关注相关的市政工程，避免后续建设对其他工程产生不利影响。例如，在设计路基路面排水系统时，应考虑当地的自然环境，使其和排水设计工作进行有机结合，最大程度地避免施工活动破坏当地的自然生态环境。此外，设计人员应依据现实情况动态调整设计方案，例如在设计和建设市政道路时，应避免发生水土流失，最终破坏天然水系。

1.4 突出地方特色

在道路工程建设中，需要考虑地方特色，高度重视地方文化和社会风俗。城市发展实践表明，道路建设质量能够促进城市发展。在当前城市化进程不断加快背景下，各大城市面临多元化发展的强烈诉求，越来越多的城市建设者在设计和实施市政道路项目中紧密围绕生态和特色主题。

2 道路路面设计要求

2.1 道路路面类型

在路面设计过程中，为能够科学合理地设计路面的等级和结构，要求设计人员对施工区域的水文环境、地质条件、施工道路的运行功能及其交通量等各方面因素进行全方位、深入的调查了解。在此基础上，设计人员需要遵循优化路面设计理念，结合相关路面施工经验及当地政府部门的指导和建议，不断优化路面设计方案内容。道路路面主要分为三种类型，即柔性、刚性以及半刚性路面。

首先，柔性路面面层板刚度较小，该类型路面在投入使用后，由于其承受频繁和沉重的车轮荷载，容易出现弯沉现象，该现象在各结构层的共同作用下传递至道路路基。

其次，刚性路面面层板的抗弯拉强度和刚度较大，水泥混凝土为该类型路面最为典型的材料。

最后，半刚性路面可以发挥其半刚性基层特性，其厚度超过15cm。

2.2 路面设计技术要求

2.2.1 路面刚度和强度

汽车在道路上行驶的过程中，车辆向路面传递垂直和水平方向的力，其中垂直力主要包括横向力和纵向力两种形式。此外，道路路面由于受频繁的车辆碾压，产生较大的冲击力。路面的刚度及强度均属力学范畴，二者之间存在些许差别。具体来看，道路路面结构应具有十分充足的强度，以确保路面结构的安全性。

此外，路面结构的刚度应能够满足相关标准，以降低路面发生明显位移和变形情况的概率，从而避免路面发生沉陷、车辙等一系列问题的发生。

2.2.2 路面稳定性

道路属于露天工程，道路路面的刚度和强度受地表水、地下水、温度等外界环境影响，同时长期承受车辆荷载作用。为确保道路的稳定性，设计人员需要充分调查了解并分析施工区域的温度和湿度情况，选择与当地气候环境相适应的道路路面结构，确保其具有较强的稳定性。

2.2.3 路面耐久性

在车辆行驶过程中，道路通常受车辆的反复作用，使得路面的刚度、强度以及使用性能减弱。此外，在长期使用过程中，大气温度和湿度等自然环境可能对其带来较大影响，导致道路路面的材料性能逐渐老化，进而损坏道路的路面结构。因此，设计人员所选择的施工材料需要具备充足的抗疲劳、抗老化以及抗变形功能，同时需要精心设计道路路面，施工作业应严格根据相关要求进行，以保证道路路面能够长期使用，从而延长其使用寿命。

3 道路路基设计要求

3.1 道路路基类型

城市道路路基设计是保证道路稳定、安全、经济和可持续发展的关键技术环节。根据路基不同的断面形式，可将路基分为三种：一是路堤，通过回填，使路基高于原地面；二是路堑，在原地面基础上进行向下开挖，使路基比原地面稍低；三是半填半挖路基横断面，通过对原地面进行填挖结合，保证路基的土方平衡。

对于路基断面类型的选择，设计人员需要在设计城市道路沉降段路基时始终牢记统筹兼顾原则，将工程的建设运营作为切入点考虑问题，确保路基结构性能符合行业设计标准。对于路基边坡的强化，需要在充分考虑施工区域地质条件的基础上对路基边坡结构进行设计，保证边坡能够完美匹配当地的地形地貌，合理在坡顶和坡脚处进行过渡。需要注意的是，为了顺利实施边坡结构的防护工作，需要保障边坡工作满足相关要求，并保证其科学性和合理性，使之合理融入城市景观中。

3.2 路基设计技术要求

3.2.1 路基稳定性

在道路设计过程中，需要充分考虑路基的稳定性。在整条道路施工过程中，道路整体是否稳定或能否保障有效的使用周期以及路基稳定性程度的高低起决定性作用。在道路修建完工投入使用后，路面通常受车辆荷载作用而产生较大的承载力，若此时道路路基稳定性较差，将快速产生各种道路病害，并逐步反射至道路面层。因此，良好的路基稳定性能够保证道路整体产生较强的承载能力，从而延长道路使用寿命。

3.2.2 强度适应性

在道路建设完成并投入使用后，其长期处于负载状态，甚至较多区域出现地面下沉或者断裂问题。因此，在路基施工过程中，道路设计者应保证其质量强度符合要求，同时应根据项目特殊性衡量质量强度，从而保证道路长期的稳定性。

3.2.3 水温稳定性

在城市道路修建过程中，所有路基研究都应依据时代需求进行设计。根据研究可知，路基底部长时间与地下水接触使得路基表面存在大量积水，从而导致路基强度降低。此外，地质原因是属于地面内部因素，其直接影响道路整体稳定性。

3.3 道路路基结构设计要点

3.3.1 路基边坡设计

道路稳定性与路基边坡密切关联，路基的边坡坡度是城市道路设计中首要考虑的因素。路基边坡的坡度取决于设计道路所在位置的地质条件、水文条件以及周围环境等综合因素，因此需要严格控制路基边坡坡度，从而确保路基边坡的稳定性。

此外，设置护坡道能够有效确保路基的稳定性，设计中护坡道宽度至少为1m，且护坡道越宽，边坡的稳定性越强。同时，在实际设计中，需要协调考虑设计的经济性、合理性、稳定性，并充分满足城市环境保护的工作要求。

3.3.2 路桥衔接结构设计

为保证车辆在道路上行驶的平顺性，避免桥头跳车现象发生，需要解决道路与桥梁衔接的难点，当前主要采用在桥梁与道路过渡段设置桥头搭板的方法。桥头搭板下应采用碎石、砾土等进行填筑，并保证填料的压实度，从而使桥梁的搭板在后期长期荷载作用下不容易产生沉降。

此外，桥头搭板平面必须与正常道路路段的路基路面标高保持一致且平行的状态[3]。

搭板施工方式的合理使用能够最大程度地避免城市道路路基结构发生不均匀沉降的现象，从而避免桥头跳车的出现。首先，重视刚柔过渡处理方式的开展，能够有效保障搭板和路面层顶部的平行分布，使搭板和正常段路基顶部标高相同。同时，为避免发生桥头凹陷问题，需要确保搭板和桥台有效衔接。具体操作过程中可选择的连接方式包括竖直锚栓和水平拉杆，需要合理选择锚栓构件，并合理控制钢筋间距，以保证锚栓移动和同水平拉杆方向保持一致。在设置支架时，应保证橡胶支架间距小于80cm，最大程度地避免发生搭板移动现象，从而保护路面结构。

此外，当桥头搭接处为软土地基时，需要以科学合理的方式处理其地质条件，若换填方式适用于软基面积较小的情况，应以其他具有较强稳定性的土壤结构代替承载力较差的土壤，以增强路基的整体稳定性，从而有效避免桥头出现不均匀沉降问题。

3.4 道路路基排水设计

3.4.1 路基表面排水

道路路基排水设计工作包括两个方面内容，分别位于填方段和挖方段。

首先，合理的排水沟能够有效发挥排水系统的关键作用[4]。对于在填方路基设置排水沟，一般采用梯形横断面的排水沟，设计排水沟的横断面与设计排水流量相适应。而边坡平台排水沟则应该采取蝶形排水沟，此类排水沟长度保持在500m 以上，一般使用混凝土预制而成。

其次，针对挖方段排水设计主要分为以下三个部分：

第一，截水沟。设计人员应关注径流量指标，若路堑边坡至路基表面具有较大的径流量指标，应在上方设置截水沟，以便更好地拦截地表径流。同时，设计人员在截水沟的设计过程中，需要对施工地区的地形、地貌、植被、水文进行深度的调查和研究，以合理布局截水沟与排水口的位置。一般情况下，截水沟的位置应设置在路堤坡脚2m 处和超过路堑坡顶5m 处。

第二，普遍边沟。设计人员应综合考虑边沟的经济性和安全性。

第三，填方边沟。设计道路通常需要穿过地形复杂且自然重沟较为密集的区域，因此山坡道路在设计纵向排水系统时，经常出现需要在两边挖沟或需要在中部挖方的情况，此时需要在填方处垫起地面，使之能够接通边沟，但该做法容易产生路基阻拦的情形，使得原本应流入自然冲沟的水淤积在路基区域，最终影响公路路基。

3.4.2 路基内部排水

在设计施工过程中，为有效保障路基路面结构的稳定性，需要根据科学合理的方式提升地表水的排水速度，尽量避免路面积水给物体结构带来的不利影响。在实际作业过程中，通过将急流槽设置在路面横坡、边坡处的方式快速排出地表水，同时可以将排水管、软式透水管、碎石盲沟设置在中央分隔带，并借助中央分隔带有效排出作业期间的雨水，以提升积水的排出效率。

此外，在道路路基设计过程中，应重点关注软土路基的处理，并保证路基沉降符合相应要求，以保障其他构筑物顺利进行建设施工，避免发生路基沉降的现象。若道路工程建设规模较大，需要严格控制年限内的工程沉降量，并能够及时掌握工程实际的沉降状态。