城市道路舊路改造工程設(shè)計實例研究

周銓

（廈門市市政工程設(shè)計院有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

早期的城市化建設(shè)中，由于城市規(guī)劃較早、資金問題、交通功能需求等原因，無法完全滿足現(xiàn)階段城市交通功能的需求。因此，舊路升級改造在以后相當長的一段時間里，將會是我國城市道路建設(shè)的主要方式之一。如何利用舊路改造來滿足交通的需求以及居民的出行要求，提高道路等級標準和環(huán)境景觀，將是復(fù)雜且有挑戰(zhàn)性的工作。

1 項目概況

1.1 建設(shè)背景

該項目位于石獅市寶蓋鎮(zhèn)，毗鄰寶蓋山風(fēng)景區(qū)。隨著片區(qū)的開發(fā)建設(shè)，學(xué)府路現(xiàn)狀的雙向6車道已無法滿足日益增加的交通需求，迫切需要對現(xiàn)狀道路進行提升改造。工程起于南環(huán)路，路線向北延伸，止于香江路，道路全長約4.16km?，F(xiàn)狀道路等級為城市主干路，車道采用雙向6車道，設(shè)計車速60km/h，道路紅線寬度48m。改造后道路等級保持不變，車道拓寬為雙向8車道，設(shè)計車速60km/h，紅線寬度拓寬為60m。

1.2 現(xiàn)狀調(diào)查

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，此次設(shè)計范圍內(nèi)，路面各類病害情況占總路面板塊的17.3%，主要破壞情況如表1所列：

表1 路面各類病害破壞情況

根據(jù)綜合評價結(jié)果，現(xiàn)狀路面情況較好，保留現(xiàn)狀水泥混凝土路面，采用“白+黑”的改造方式。

2 平面、縱斷、橫斷面設(shè)計

2.1 橫斷面設(shè)計

橫斷面的確定，主要結(jié)合上位規(guī)劃、交通量預(yù)測及道路的使用功能等?？紤]到道路兩側(cè)分布著現(xiàn)狀建筑及構(gòu)筑物。若按照規(guī)劃斷面實施，將造成較大面積的拆遷，工程實施難度大且投資高（見圖1）。

圖1 道路標準橫斷面（現(xiàn)狀）（單位：m）

因此，在符合上位規(guī)劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)狀情況進行綜合設(shè)計，確定合理的橫斷面方案。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，學(xué)府路橫斷面布置形式如下：

10.25m(預(yù)留綠地)+11.25m(機動車道)+5.0m(中央分隔帶)＋11.25m(機動車道)+10.25m(預(yù)留綠地)=48m（用地紅線）。

2.1.1 在道路兩側(cè)距離現(xiàn)狀行車道路邊10.25m范圍種植盆架子、雞冠刺桐、垂葉榕，長勢好。此次改造設(shè)計將予以保留。

2.1.2 中央分隔帶上的220kV架空高壓線，此次改造設(shè)計將予以保護；兩側(cè)綠化帶范圍的架空高壓線全部下地。

根據(jù)交通量調(diào)查數(shù)據(jù)以及對遠期交通量預(yù)測，并結(jié)合景觀提升，此次斷面改造由雙向六車道拓寬為雙向八車道，并新建兩側(cè)綠道系統(tǒng)，包括綠化帶、自行車道、綠化設(shè)施帶、人行道（見圖2）。

圖2 道路標準橫斷面圖（改造后）(單位：m)

通過對現(xiàn)狀沿線的調(diào)查，橫斷面兩側(cè)采用3m+3m的“設(shè)施帶+綠化帶”組合，局部路段可以通過壓縮綠化帶的寬度，靈活有效地解決局部因退讓紅線不足的問題。

2.2 平面設(shè)計

平面設(shè)計需要在現(xiàn)狀道路的基礎(chǔ)上進行布置設(shè)計，主要形式有以下幾種：

其一，兩側(cè)拓寬：中心線沿現(xiàn)狀道路中線進行擬合，在現(xiàn)狀路基路面的基礎(chǔ)上兩側(cè)拼寬。

其二，單側(cè)拓寬：利用現(xiàn)狀路基路面作為半幅路，新建拼寬另外半幅路基路面。

其三，局部利用：考慮現(xiàn)狀道路線形指標較差，重新布設(shè)線位未能按現(xiàn)狀擬合，只能對局部重合路段進行利用。

此次設(shè)計中，道路為兩側(cè)拓寬，根據(jù)測量地形對現(xiàn)狀中心線進行擬合，經(jīng)復(fù)核線形指標均能達到城市主干路的標準，對局部指標較低的線形參數(shù)進行調(diào)整。其中學(xué)府路起點位置，因與南環(huán)路交叉口存在錯位，不利于交叉口交通組織。此次設(shè)計考慮增設(shè)一處轉(zhuǎn)折點，通過設(shè)置半徑600m的圓曲線，使交叉口線型連續(xù)。

2.3 縱斷面設(shè)計

舊改道路縱段設(shè)計主要結(jié)合現(xiàn)狀道路標高、周邊建筑地坪高程及主要出入口等，作為道路縱斷的控制點標高進行縱斷面設(shè)計。

可以按以下步驟進行設(shè)計：

一是調(diào)查現(xiàn)狀路面彎沉值，并計算設(shè)計彎沉值。

二是對現(xiàn)狀道路標高進行測量，并標注各主要出入口的標高。

三是需要進行地質(zhì)勘查，特別是加寬側(cè)的孔位布置，以便準確判斷地質(zhì)情況，采用相應(yīng)的處理方式，以此確定控制標高。

四是在縱斷上，按照不同的處理方式進行劃分，區(qū)分出新建段、加鋪段等。

五是路線拉坡擬合時，還應(yīng)考慮舊路的橫坡度和超高。

此次道路縱斷擬合設(shè)計，在滿足規(guī)范指標、排水、標高銜接的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化調(diào)整，使其對現(xiàn)狀路面破除率降到最小。根據(jù)擬合縱坡，最小坡長為150m，最小坡度值0.3%，最大坡度值4.32%。

3 路基設(shè)計

由于該項目需要對現(xiàn)狀路面進行拓寬，存在新舊路基銜接處理的問題。由于舊路基在長時間車輛行駛中，路基已固結(jié)到位，其沉降比新建路基部分的沉降小很多。新舊路基出現(xiàn)沉降差異，導(dǎo)致路基失去整體穩(wěn)定性，新舊路基銜接位置易發(fā)生縱向開裂。

不均勻沉降裂縫作為舊路改造中的常見病害，應(yīng)采用預(yù)防為主，及時處理的原則。設(shè)計中采用合理的方案并同時保證施工質(zhì)量，消除或減少新舊路基出現(xiàn)沉降。地勘報告顯示，該項目地質(zhì)條件較好。先對舊邊坡進行清坡（50cm），舊路邊坡挖向內(nèi)向傾斜的臺階，坡面內(nèi)傾3%，臺階寬度不小于2.0m，臺階高度不小于0.5m。按照路基設(shè)計要求，自下而上逐層填筑，每層壓實度需滿足規(guī)范要求，并在路基頂部及路床范圍內(nèi)，設(shè)置1～2層土工格柵，通過以上方式能夠有效減小沉降差。

4 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計在舊路改造中很重要，其設(shè)計的合理性與否，對后期道路的使用性能及年限起到關(guān)鍵的作用。在此次舊路改造項目中需要關(guān)注的問題，主要有舊路面板塊如何處理和如何消除或緩解反射裂縫的產(chǎn)生。

4.1 舊路面處理方案

為了提高和改善舊路面結(jié)構(gòu)的承載力及反射裂縫的產(chǎn)生，需要對舊路面進行病害處理，提高其使用功能及壽命。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，學(xué)府路現(xiàn)狀路面情況良好。對存在的幾種病害采取如下幾種方式：

4.1.1 板塊開裂及破碎：將舊板破碎、運走、清理基層；用C20混凝土修復(fù)松散基層（如果還存在軟弱淤泥土，還要繼續(xù)挖除，直到土質(zhì)較好的土層），基層表面保持平整，并保持一定的橫坡度，然后重新澆筑混凝土板與舊水泥板塊保持齊平。

4.1.2 斷板：對于有裂縫寬度大于3mm貫穿全板的橫、縱、斜向裂縫的板塊，也按破碎板的方式處理。

4.1.3 錯臺：高差小于5mm的輕微錯臺，不予處理；高差在5～10mm的錯臺，采用切削修補；高差大于10mm的錯臺采用鑿低補平罩面法修補。

4.1.4 開裂：橫向開裂：板間縫隙在5～8mm以內(nèi)，不予處理，板間縫隙在8mm以上進行灌縫處理；縱縫開裂：板間縫隙≤12mm，不予處理，板間縫隙＞12mm進行灌縫處理，灌縫材料采用普通瀝青。

4.1.5 接縫處理：用清縫機清除舊填縫料，用鋼絲刷清理縫壁，清除干縫內(nèi)土，用稀釋瀝青涂刷縫壁，縫下部填泡沫塑料嵌條，縫頂部須留5～10mm膨脹空間，在已填好的縫上，用烙鐵烙平使填縫料密實。

4.1.6 板塊脫空：根據(jù)混凝土面板的脫空情況及原路基損毀的嚴重性，即脫空及損毀情況較輕的，可采用灌漿處理；情況較為嚴重的，破除混凝土面板并對路基進行處理后再進行混凝土面板的澆筑。

4.1.7 原水泥混凝土板銑刨1cm后，需將粉塵、碎屑清掃干凈，并經(jīng)過沖洗、晾干后方可進行瀝青加罩結(jié)構(gòu)層的施工。

4.2 瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.2.1 表面層瀝青混合料類型的選用

表面層是車輛直接作用的結(jié)構(gòu)層，除了考慮瀝青混凝土的結(jié)構(gòu)性能外，還要考慮防滑、降噪、防水等要求，表面層采用4cmAC-13CSBS改性瀝青抗滑表層。

4.2.2 中面層瀝青混合料類型的選用

考慮到中面層的一個重要作用是延緩舊水泥混凝土路面的反射裂縫，同時考慮承重、密水及抗車轍的要求，中面層采用6cmAC-20CSBS改性瀝青混凝土。

4.2.3 下面層瀝青混合料的選用

考慮到學(xué)府路作為石湖港主要疏港通道之一，重型車輛較多，下面層采用8cmAC-25C瀝青混凝土。

4.3 延緩反射裂縫措施的選擇

在過往的工程案例中，在工程實踐中積累了多種能夠有效延緩反射裂縫發(fā)生的防治處理措施。在這些措施中大致可以分為以下幾種：改善瀝青加鋪層的性能、通過設(shè)置中間夾層及對舊路面板的處理。

4.3.1 增加瀝青加鋪層的厚度

增加瀝青加鋪層的厚度，可以提高路面結(jié)構(gòu)的彎曲剛度，減少裂縫兩側(cè)由于車輪荷載引起的豎向位移差值。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)顯示，每厘米厚的加鋪層可降低2%～4%的彎沉。適當增加罩面層的厚度對于防止或延緩反射裂縫是有效的，但當瀝青加鋪層厚度增加到12cm后，再通過增加罩面層的厚度是不經(jīng)濟的，防治效果也不再那么顯著。

4.3.2 玻璃纖維土工格柵

目前在工程中使用玻纖格柵的措施較普遍。首先，從材質(zhì)上，玻纖土工格柵經(jīng)、緯向有很高的抗拉強度和較低的延伸率，并具有耐高溫、耐低寒、抗老化、耐腐蝕等優(yōu)良性能。其次，從產(chǎn)品特點上，玻纖土工格柵可給路面增強、補強、防止路面車轍疲勞裂紋，熱冷伸縮裂紋和下基層的反射裂紋，能夠有效延緩減少反射裂縫。并且玻纖土工格柵造價低，性價比高，可以回收利用，節(jié)能環(huán)保。

4.3.3 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層

橡膠應(yīng)力吸收層在作為路面結(jié)構(gòu)夾層能依靠其塑性變形的特點來消散應(yīng)力。根據(jù)斷裂力學(xué)理論，低彈性模量高韌性的應(yīng)力吸收層，可以減小裂縫尖端的應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而有效減緩反射裂縫的產(chǎn)生。應(yīng)力吸收層還能將舊路面板塊的水平位移與罩面層分隔開，并且有效阻斷基層或路基水汽浸入罩面層，同時防止地表水下滲進入路基層。國內(nèi)外研究認為如果夾層模量大于周圍材料或夾層厚度較大，主要體現(xiàn)出加筋作用，如果模量不足，則只有應(yīng)力緩解作用。

4.3.4 瀝青層鋸切橫縫

在加鋪后的瀝青層上，對準舊水泥路面上的橫縫位置鋸切新橫縫，并在開放交通前灌封。這種方法可以消除加鋪層內(nèi)因溫度阻礙而產(chǎn)生的溫度拉應(yīng)力。這種方法適用于現(xiàn)狀路面板塊情況良好，接縫處板塊邊緣彎沉較小的混凝土路面，并且需要做好鋸切縫的密封工作，對施工工藝和施工質(zhì)量的要求較高。該措施在國內(nèi)工程中使用較少。結(jié)合項目的實際情況，從施工工藝、工程投資和處理效果綜合比選后，此次設(shè)計推薦采用玻璃纖維土工格柵。

5 結(jié)語

與新建項目比較，舊改項目相對復(fù)雜。首先，需要做好現(xiàn)狀調(diào)查，特別是路面和管線排查，需要進行大量的前期工作，這樣可以在設(shè)計過程中及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，減少因后期問題的出現(xiàn)而增加投資。其次，充分結(jié)合上位規(guī)劃，滿足遠期道路的使用要求，達到改造項目的，避免出現(xiàn)重復(fù)改造的問題。