市政道路交叉口人行道鋪裝幾何優化

廖 浪 周希翔

（中交四航局珠海工程有限公司）

0 引言

人行道作為慢行交通的主要空間，其路面結構鋪裝也作為城市道路硬質景觀的一部分，協調、錯落有致的人行道鋪裝樣式有利于提高城市道路觀賞性。交叉口作為鋪裝設計和施工的薄弱點，較直線段相比，對設計、施工人員水平要求更高，特別是不同等級、不同行人交通需求的道路交叉口，人行道設計寬度不一、內弧與外弧不同心及復合曲線較普遍等問題象突出，交叉口高標準、高要求鋪裝設計、施工困難。通過南沙區靈山島尖市政道路部分交叉口的人行道鋪裝案例，探討采用幾何優化的方式，使異形交叉口區段鋪裝在視覺上更為協調、美觀。

1 工程概況

南沙區靈山島尖區域作為南沙未來商務中心，建設標準高、未來預計交通量大，要求地面鋪裝兼具通行和景觀要求。區域內路網結構由主干道、次干道、支路等不同等級道路組成，人行道根據不同交通需求，其設計寬度有4.25m、4.2m、4.05m、3.9m、3.6m、3.2m 等。人行道鋪設材料選用花崗巖成品，路面結構形式為：6（4）cm 花崗巖塊料+15cm4%水泥穩定石屑，在直線段花崗巖塊料尺寸為60×30×6㎝，交叉口范圍調整為30×30×4㎝。

2 線形幾何優化

線形幾何優化主要用于側、平石、盲道磚、壓條等線性材料在變寬、弧心不重合處，以江靈北路與屯田路交叉口為例進行優化，交叉口處內徑R1=24m，外徑R2=28.95m，江靈北路側人行道磚寬A1=4.2m，非機動車道寬B1=2.15m，屯田路側人行道磚寬A2=3.9m，非機動車道寬B2=1.9m，直線段道磚采用300×600×60mm 花崗巖道磚，圓弧段采用300×300×40mm 花崗巖道磚。

圖1 交叉口大樣圖

2.1 平分圓弧，減少人行道磚異形塊數量

各交叉口需優先確保主干道鋪裝的協調，最大限度確保主干道人行道磚標準段長度延伸至支路，滿足主干道統一、協調的要求，線形變化較大處放入支路范圍。

圖2 交叉口標準段延長示意圖

2.2 兩點相切，自然漸變

支線范圍內線形變化，需兼顧主線段圓弧與支線段直線，力求過渡圓順，線形自然、平緩、美觀；支線范圍內人行道磚寬度由4.2m 漸變到3.9m，非機動車道寬度由1.94m 漸變到1.9m；具體幾何優化方法如下：

⑴確定漸變段圓弧圓心。

連接ID，做弦線ID 的中垂線JK，根據幾何定理，漸變段圓弧圓心應位于弦ID 的中垂線上。

⑵兩點相切，確定最優圓弧。

漸變段圓弧如果能同時與主線段圓弧相切于I 點，并同時與支線直線段相切于D 點，則漸變線圓弧為最優圓弧；由于非機動車道寬度不一致，漸進線難以滿足同時相切的條件，需折衷處理，盡量接近同時相切條件。

圖3 交叉口漸變段幾何示意圖

3 塊狀幾何優化

3.1 鋪裝方案

運用線性幾何優化成果，得出如圖4 所示示意圖：在ACDB 范圍內，青色區域我們將其稱之為交叉口“標準段”，在該范圍內鋪設塊狀材料時尺寸可以保持一致；黃色區域則是上面我們線性幾何優化所得到的交叉口漸變段，在該區域內，塊狀材料尺寸是漸變的，下面講解兩種不同塊狀材料在異形交叉口的鋪設大樣。

圖4 線性幾何優化成果圖

3.1.1 方案一

圖5 為靈山島尖市政道路交叉口鋪裝大樣示意圖，對應上圖青色區域花崗巖磚尺寸為0.3×0.3×0.04m。方案一鋪設道磚除上圖黃色范圍外其余材料不需要切割，現場按標準塊施工，黃色區域內道磚是需要切割的異形塊。在施工過程中，先鋪設青色范圍內標準塊，在標準塊施工完成后，黃色范圍材料按現場量取尺寸進行切割，保證與標準塊銜接自然。

圖5 方案一鋪裝示意圖

圖6 方案一鋪設實例

3.1.2 方案二

圖7 方案二鋪裝示意圖

我們假設第n 排靠近外弧的長度為Xn，靠近內弧的長度為Xn′，以下為第n 排道磚尺寸推導過程：

第1 排：x1＝a

以南沙區靈山島尖配套道路工程道江靈北路東段與屯田路交叉口做實例，道磚尺寸：0.3×0.3×0.04m，外弧半徑R＝29.85m，計算結果如表1 所示。

從表1 我們依舊得出第n 排塊狀原材的加工參數，現假設ε 為第n 排外弧長與內弧長的差值，從表1 的推導結果可以得出公式1：

以上所推導的鋪裝尺寸參數不局限適用于市政道路交叉口，在市政、園林廣場轉角位置鋪裝同樣適用。

3.2 鋪裝方案對比

方案一與方案二都是在線型優化基礎上設計而成，是理想情況下交叉口范圍內標準塊最多、異形塊最少的鋪裝方案，區別在于道磚銜接、排列的方式不一樣。在南沙區其他市政道路的實際勘查發現，目前南沙區交叉口鋪裝基本采用類似方案一錯縫排列的方案，在通用性角度看，線型優化后的方案一能夠適應大部分交叉口的通行、視覺要求。

表1 第n 排尺寸計算結果

方案二較方案一增加了精準切割工序，材料加工成本更高，但觀賞性強。方案二在以下幾種情況比較適用：建設區域內各交叉口轉彎半徑一致的項目，這種情況下道磚可在材料加工廠內成套定制，有效降低方案二額外材料加工費用；隨著居民審美需求的提升和戶外公共空間活動的增加，市政、園林廣場的鋪裝方案設計感越來越來強，很多建設單位都要求鋪裝表面做圖案設計，為保證表面圖案的連續及協調，在其轉彎處鋪裝需采用方案二。

4 結語

現在人們越來越重視城市步行環境，為響應當下慢行交通推廣政策，作為基礎設施的建設者，提升步行環境是增加居民慢行交通出行量的舉措。鋪裝作為路面的“肌理”，目前現狀是直線段鋪裝主要受施工水平的影響，其整體鋪裝效果較好，交叉口鋪裝成果則參差不齊，多數鋪裝效果差，一方面受鋪裝塊料尺寸過大影響，導致道磚和圓弧難以貼合；第二方面則是線型未優化的原因，導致交叉口范圍鋪裝異形塊較多，與直線段過渡突然；第三方面是在施工過程未整體考慮道磚鋪設的走向，道磚鋪設次序紊亂，導致最終效果是直線段和交叉口鋪裝完全不銜接，顯得極其突兀。

本文從交叉口鋪裝線型、樣式兩方面入手，在交叉口、轉角位置實際案例中，對其設計、施工、材料加工等三階段都有指導意義。