公路改建城市道路設計與施工技術要點研究

黃秋霞

（聊城市市政經營開發中心，山東 聊城 252000）

1 引言

近年來，我國城市建設步伐加快，城市規模不斷擴大、基礎設施愈發完善，原本位于城市邊緣的區域被納入規劃范圍，原有公路也轉變為城市道路， 給城市交通網絡的搭建注入了活力。 但由于該部分路線初期設計等級較低，存在寬度窄、配套設施不完善等情況， 因此， 需要進行專門化的城市道路改建。 很多學者也從城市道路建設角度給出了建議，其中張保元[1]專門論述了“白改黑”問題，認為改建施工中要重點關注路面高低錯位問題、路面塌陷脫空問題等；張達峰[2]則從城市道路設計角度出發，闡述了快速路設計要點，認為設計環節應當結合城市規劃、人流量等優化平面、斷面細節。 本文汲取已有成果優勢，引入特定工程案例，對其設計、施工要點進行展開闡述，從平面設計、斷面設計等方面總結舉措，同時使用臺階法、土工格柵法增加提升新舊地基結合度，使用COALER 系列灌縫膠修補路面裂縫病害，工程設計、施工經驗較為系統完整，能夠為相關工程提供借鑒。

2 案例工程概況

為直觀說明公路改建城市道路設計、施工要點，本文引入某地工程實例輔助闡述，待改建公路全長9 km，原先位于城市外圍，隨著城市擴建步伐加快，公路位置已經逐漸進入市區，并成了南部主要貨運通道。 經過規劃部門調查分析，決定將該道路功能轉變為城市道路，改變工程覆蓋范圍6.6 km。 原公路初建于1992 年，按照當時的行業標準執行工程建設，總體的技術指標較低，且兩側用地控制不足，構筑物類型較為多樣，停車場、工廠等建筑沿道路兩旁分布，改建環節可能涉及征遷問題。 同時原有道路寬度有限， 竣工圖紙中路基寬度大約在12～14 m，路面也出現了多處破損，兩側沒有必要設置步行、照明設施，很難為城市車輛的通行提供保障，有必要對其進行加固改造。

3 公路改建城市道路設計要點

3.1 平面設計

公路改建城市道路工程是服務于城市規劃建設的，因此，設計施工過程中要盡可能考慮用地規劃、開發情況，結合交通流量、管線分布等保障科學性。 平面設計上，首先關注到交通量的影響，根據式（1）計算遠景交通量。 通過遠景交通量的計算確定平面規劃方向。

式中，Nt為設計年限第t 年的交通量；Ni為起算年份交通量；γ為交通量年遞增率。

其次，要關注到城市道路、公路建設標準差異，如公路圓曲線最小半徑、城市道路圓曲線最小半徑之間的差異（見表1、表2）。 本次綜合考慮現場情況，采取了裁彎取直的大致思路，通過極大平曲線半徑提升城市道路順暢性， 減少行車不便因素。 注意直線是城市道路平面設計時最為常見的要素，其優點在于距離短，機動車輛不會受到離心力的影響，乘車會更加舒適，且視通條件更好，但過長直線可能會導致駕駛疲勞問題，因此，要適當控制直線段道路長度。 對于城市道路來說，兩側景色相對豐富，長度可以控制在20 v（v 代表路段設計時速）。本次工程現場的設計控制點較多，包括沿線單位、橋墩等，要做好調查準備，以安全控制標準為依托進行細節規劃。

表1 各級公路圓曲線最小半徑節選

表2 城市道路圓曲線最小半徑節選

3.2 斷面設計

斷面設計時，要重點關注公路、城市道路差異，從功能、服務對象等方面入手把握優化細節。 本工程中，分析要點主要包含以下幾個方面。

1）服務對象。 公路面向的服務對象較為單一，主要為機動車輛，而城市道路的服務對象更加多樣，既包含機動車輛，也包含非機動車和行人， 這就要求斷面設計時不能沿用公路縱坡大坡度、長坡長的設計思路，而是要適當放緩坡度，保障出行舒適性。 本次設計將最小坡度控制在0.5%，機動車道最大縱坡以設計速度60 km/h 計算，設置為5%，能夠滿足安全使用需求。

2）地下管線。 原公路建設環節兩側的構筑物數量較少，管線碰撞風險較小，但轉變為城市道路時，需要綜合考慮地下管線、構筑物等問題，避免出現沖突風險。 本次施工前對地下管線進行了詳細調查，借助BIM 技術進行管線碰撞模擬，提升了設計方案的可用性。

3）道路與周圍地坪順接關系。 城市道路需要承擔行人通行需求，因此，對順接結構的要求更高。 本次設計遵循人性化原則，對道路、地坪高差進行優化處理，盡可能縮小差值，以達到自然銜接、平整過渡的效果。

4）橫斷面設計。 公路本身的性能較為單一，相應的橫斷面形式會比較簡單，但城市道路功能更加齊全，因此，對交通設施、管線、綠化工程等的要求更高。

5）交叉口及交通組織。 部分公路改建城市道路時，原公路與主干道、支路會出現交叉情況，設計時需要綜合交通流量、公路等級等確定交叉口類型，本次工程全部使用平面交叉口，對于主干道交匯部分，采用平A1 類交叉口，從斷面上看進出口道是展寬的，搭配信號燈控制。 公路與支路交會的部分，大部分也采用了平A1 類交叉口，僅在干路中心隔離部分，使用了B1 類交叉口。

3.3 新建設施設計

除平面、縱斷面差異外，公路與城市交通道路在設施配備上也是存在很大差異的，設計環節要做好針對性分析，以詳細的調查走訪為依據，保障城市道路建設質量的提升。 重點把握如下幾個方面：（1）管線工程，新建部分管線的埋設應當避開既有構筑物，與樹木、桿柱等保持安全距離；（2）照明工程，設計施工時，要盡可能遵循綠色環保原則，設置電子鎮流器、無功補償裝置等，減少電力的無功損耗，保證能源的利用效率；（3）綠化工程，要把握其視線引導、安全防護的作用，使用的樹種要具備抗逆性強、耐干旱、耐貧瘠等特征，后期做好維護管理；（4）交通工程設施，包括交通標識、交通崗、道路標線等，人行道部分還要留出無障礙設計空間；（5）公交停靠站，優先設置在交叉路口附近，與路口保持50 m 左右的間距，若必須設置在路段上，則要確保上、下行錯開設置，縱向間隔以30～50 m為佳，這樣可以使過往行人獲得充足的視線空間，提升站點實用性。

4 公路改建城市道路施工技術要點

4.1 基礎施工要點

改建工程推進環節需要對原有公路進行加寬處理， 兩側各拓寬（10+6）m，用于綠化帶建設和人行通道建設，但既有地基的性能較差， 必須經過專門的加固拓寬施工才能保障適用性。 正式施工開始前，應當做好水準點復測，以20 m 為標準設置放樣間隔，測出中線樁標高，以及各里程樁的高程參數，為后續填土的土方數計算提供便利。 在老路基范圍內組織開挖施工，遵循自上而下的基本原則，將老路基挖成臺階狀，寬度控制在1 m 以上，單階高度控制在0.4～0.6 m，內傾角控制在3%左右，新老基礎以臺階形式完成搭接，可以較好地防止基底滑移問題。 拓寬部分首先清除淤泥，使用砂、碎石墊層換填處理，上部分層壓實，結合部位使用土工格柵材質加固，該種材料本身的張拉模量較大，可以起到擴散載荷、增加摩擦力的作用，有助于減少縱向裂縫（見圖1）。分層填筑的過程中，要嚴格檢查松鋪厚度、壓實度等參數，兩次碾壓必須保證一定的重疊寬度，通常以輪寬的1/3～1/2 為佳[3]，確保碾壓施工總體質量。 考慮到新老路基的落成時間差異較大，且上層結構厚度不一，后期的沉降量也會存在一定出入，因此施工完畢后，還應當留出一定的間隔時間，通常以7～15 d 為佳，待到沉降穩定之后再進行路面施工。

圖1 公路改建城市道路地基處理方式

4.2 路面施工要點

路面施工工序主要包含兩大部分， 其一是拓寬部分的建設，本工程使用瀝青混凝土路面型式，運送環節用時不宜過長，做好防護與管理，碾壓前統一開展試驗，確定初壓、復壓以及終壓細節，操作要盡可能連續，分段長度通常控制在30～50 m。復壓完成之后也要及時檢查施工質量， 地面不允許出現明顯齒輪痕跡， 初壓速度控制在2～3 km/h， 復壓可適當提速至4.5～5.5 km/h。 其二是既有部分的加固修補處理，采用壓力灌漿法對基礎進行加固，采用單管施工法，經過試驗將材料水灰比定為1.0～1.5，灌漿壓力控制在0.5～0.6 MPa，這樣可以較好地避免跑漿問題，提升加固質量。 由于案例工程原有公路本身的使用年限較長，路面在長期的車輛載荷作用下，出現了大大小小的裂縫問題， 因此， 改建施工環節還進行了系統化的修補，對于寬度在10 mm 以內的裂縫，可以直接使用灌縫修補方式，若裂縫寬度較大，達到10 mm 以上，則可以使用開槽灌縫方式，借助空壓機徹底清潔縫隙內雜物，然后將COALER 系列灌縫膠加熱到300 ℃， 沿縫隙灌入并空出大約30 min 的冷卻時間，施工便捷且省時省力。 若縫隙本身面積較大，甚至出現了網裂情況，則需要采用挖補方式，沿裂縫中心線向外各延伸30 cm 劃出挖補范圍，兩端增加20 cm 確定邊界，徹底挖出后重新鋪筑熱拌瀝青混合料進行加固。

5 結語

綜上所述， 公路改建城市道路是城市化進程中不可規避的問題之一，改建質量將直接影響道路運行順暢性，實踐中務必要給予充分關注， 結合道路等級、 交通流量等科學設計平面、斷面形式，選擇適配性較高的交叉口設計方案，做好綠化工程、照明工程、管線工程等的分析設計，從實用性、經濟性角度出發優化細節。 在此基礎上科學組織施工，使用臺階法搭配土工格柵材料提升新舊地基結合穩固性， 防止后期出現基礎滑移等問題，借助壓力灌漿法對舊有地基進行加固，同時根據裂縫寬度大小、病害嚴重程度等做好既有路面的處理、修補工作，為工程設計、建設質量的提升奠定堅實基礎。