城市道路橋梁設(shè)計中的不足和改進(jìn)的關(guān)鍵措施簡述

文／李帥 濟(jì)南市市政工程設(shè)計研究院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 山東濟(jì)南 250000

引言：

城市道路橋梁作為一項市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目，和城市居民的日常生活息息相關(guān)。優(yōu)質(zhì)的城市道路橋梁設(shè)計，能夠優(yōu)化人們的出行體驗，提升人們的出行效率，緩解城市的擁堵。但是受到多方因素影響，目前在城市道路橋梁設(shè)計工作中，依然存在一些不足之處，需要引起足夠重視，采用針對性策略予以完善，提升城市交通運(yùn)輸能力，為城市健康有序發(fā)展注入活力。

1、城市道路橋梁設(shè)計的基本原則

城市道路橋梁的設(shè)計與其他工程設(shè)計相同，在實際設(shè)計過程中需要遵循經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、實用的原則。設(shè)計經(jīng)濟(jì)是指在城市道路橋梁的設(shè)計過程中，將工程造價和施工技術(shù)因素相結(jié)合，根據(jù)實際施工中可能存在的意外因素對城市道路橋梁的造價進(jìn)行控制。在橋梁設(shè)計過程中，工作是按部就班地進(jìn)行的。相關(guān)設(shè)計應(yīng)能突破傳統(tǒng)的工程設(shè)計思路和技術(shù)手段，積極選擇創(chuàng)新優(yōu)化的設(shè)計方案，提高城市道路橋梁項目的施工效率。施工質(zhì)量原則和設(shè)計實用性原則是指在城市道路橋梁工程建設(shè)過程中，要滿足城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通系統(tǒng)建設(shè)的需要，真正明確城市道路橋梁工程建設(shè)的目標(biāo)。

2、城市道路橋梁在設(shè)計中存在的不足及改進(jìn)關(guān)鍵措施

2.1 城市道路橋梁設(shè)計中存在的不足之處

2.1.1 設(shè)計思路落后

城市道路橋梁設(shè)計理念的落后主要體現(xiàn)在道路橋梁的安全性、使用壽命與整體美學(xué)之間的矛盾。設(shè)計師只有充分利用現(xiàn)有的技術(shù)，結(jié)合城市道路和橋梁的開發(fā)過程中，積極引進(jìn)各種新的設(shè)計思想，并滿足實際需求的情況下，設(shè)計一個安全的，美麗的和高質(zhì)量的城市道路橋梁項目，確保其使用壽命延長。

2.1.2 設(shè)計方案不夠科學(xué)

城市道路橋梁設(shè)計方案是保證工程現(xiàn)場施工安全、使用壽命的重要前提。然而，在實際的設(shè)計工作中，很多設(shè)計師都有機(jī)械照搬的情況。很多項目在設(shè)計階段為了降低成本，借鑒前人的成功案例，直接使用他人的設(shè)計進(jìn)行項目施工。因此，方案不能滿足當(dāng)前工程條件的需要，總體方案也不科學(xué)。

2.1.3 未考慮后續(xù)維護(hù)

城市道路橋梁投入使用后，需要采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施，對其進(jìn)行保護(hù)。如果養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，會縮短城市道路橋梁的使用壽命，造成道路橋梁的垮塌事故。但是，在實際的設(shè)計過程中，設(shè)計者沒有完善設(shè)計圖紙，也沒有及時糾正存在的問題，導(dǎo)致了工程施工過程中存在一定的安全隱患，嚴(yán)重影響了城市道路橋梁的使用壽命?？偨Y(jié)城市道路橋梁結(jié)構(gòu)及參數(shù)的設(shè)計經(jīng)驗，確保實際設(shè)計能滿足后期城市道路橋梁的養(yǎng)護(hù)要求。

2.1.4 設(shè)計安全問題

在設(shè)計過程中，應(yīng)首先考慮城市道路和橋梁的安全性。然而，在實際的設(shè)計過程中，有些設(shè)計師為了跟隨潮流而盲目追求道路橋梁的外觀，對城市道路橋梁的安全性沒有給予足夠的重視。在工程施工現(xiàn)場缺乏必要的實際勘察，對項目選址及周邊環(huán)境缺乏了解，未能掌握城市道路橋梁設(shè)計所需的一手資料，工程設(shè)計中普遍存在相似的思路，關(guān)鍵數(shù)據(jù)計算不仔細(xì)，這些設(shè)計問題為后期施工埋下了嚴(yán)重的安全隱患。

2.2 改善城市道路橋梁設(shè)計問題的關(guān)鍵措施

2.2.1 合理選擇設(shè)計方案

城市道路橋梁設(shè)計方案是指導(dǎo)道路橋梁工程建設(shè)的依據(jù)。在制定相應(yīng)設(shè)計方案的過程中，要做好現(xiàn)場調(diào)研工作，充分考慮城市道路橋梁建設(shè)中涉及的各種因素，堅持實事求是的原則，并結(jié)合實際情況，確保設(shè)計方案為現(xiàn)場施工提供方便，從而達(dá)到預(yù)期的施工目標(biāo)。遵循的基本設(shè)計原則設(shè)計方案的選擇過程,綜合分析各方的影響因素,建立各種類型的模型,掌握項目的特點(diǎn)和要求,進(jìn)行全面的分析設(shè)計方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),并對比較復(fù)雜的問題進(jìn)行分解，以便掌握影響項目建設(shè)的相關(guān)因素，并根據(jù)項目的實際需要進(jìn)行篩選。

2.2.2 提高設(shè)計美觀性

在設(shè)計城市道路和橋梁時，不僅要考慮道路和橋梁的功能，還要考慮項目的美學(xué)。設(shè)計師可以在保證城市道路橋梁功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合城市道路橋梁的形態(tài)、風(fēng)土人情和文化特色，設(shè)計出更具美感的項目。還可以借助工程建設(shè)材質(zhì)處理，利用諸如混凝土、石料、玻璃鋼、合金、木材等材料提升城市道路橋梁整體的美觀性，在路橋兩側(cè)設(shè)計更具觀賞性的人行走道。

2.2.3 合理選擇施工技術(shù)

城市道路橋梁的設(shè)計過程中需要考慮目前的施工技術(shù)水平，設(shè)計方案的實施也需要依靠相應(yīng)的施工技術(shù)作為支撐。因此，相對優(yōu)質(zhì)的城市道路橋梁設(shè)計方案需要通過配套的施工技術(shù)來保證。設(shè)計人員在進(jìn)行方案設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮施工技術(shù)條件、工藝流程等因素，確保方案與工藝不分離。同時，要考慮到城市道路橋梁運(yùn)營中的養(yǎng)護(hù)問題，確保城市道路橋梁的可持續(xù)利用。

2.2.4 注重設(shè)計安全

目前，許多城市道路橋梁設(shè)計人員在設(shè)計工作中只注重對道路橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的理論推導(dǎo)，沒有認(rèn)真考慮其實際需要，導(dǎo)致設(shè)計方案缺乏實用性和安全性。必須采取有效措施改善城市道路。橋梁的實用性和安全性設(shè)計水平應(yīng)充分考慮城市道路橋梁運(yùn)營后可能存在的養(yǎng)護(hù)問題和超載問題，并結(jié)合城市道路橋梁發(fā)展的需要，積極引進(jìn)新理念、新技術(shù)，優(yōu)化城市道路橋梁設(shè)計。

2.2.5 明確使用壽命影響

我國許多城市道路橋梁的設(shè)計使用壽命在50a 左右，規(guī)格較高的設(shè)計使用壽命為100 ～150a。然而，城市公路橋的建設(shè)需要大量的人力、物力和財力。因此，在設(shè)計過程中應(yīng)采取有效措施。在保證城市道路橋梁安全的基礎(chǔ)上，采取措施盡可能延長其使用壽命，滿足經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需要。這主要是因為延長城市道路橋梁的使用壽命可以有效降低建設(shè)成本，減少建設(shè)過程中的交通擁堵。工程設(shè)計之初，考慮城市道路和橋梁的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)形式，選擇最合適的形式，并注意后續(xù)的維護(hù)工作，減少不利因素的存在，在保證安全的前提下，延長城市道路橋梁使用壽命。

2.2.6 注重新型設(shè)計理念的應(yīng)用

（1）體現(xiàn)中國特色

城市道路橋梁設(shè)計是城市化建設(shè)的功能要求。為了在新時代實現(xiàn)道路橋梁工程的高質(zhì)量發(fā)展，必須高度重視道路橋梁的設(shè)計，不斷在設(shè)計中注入新的理念，突出中國特色。設(shè)計科學(xué)合理，使道路橋梁投入使用后安全性更高，也增加了便捷性，工程利用率也提高了。中國的道路和橋梁設(shè)計發(fā)展迅速。多年來，不斷引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)，積累了豐富的資源。近年來，工程設(shè)計突出了中國特色，在藝術(shù)水平和技術(shù)水平上都實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。在設(shè)計中，要突出民族特色，一方面要考慮到當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境，這是道路橋梁建設(shè)中不可缺少的概念，對項目的順利開展起著重要的指導(dǎo)作用；要突出中國建筑文化的審美性，使路橋工程充滿文化內(nèi)涵，提升工程的審美價值。我國跨海大橋工程的投入使用，驗證了道路橋梁設(shè)計新理念的可行性，也證明了我國橋梁設(shè)計能夠滿足社會發(fā)展的需要，證明了工程設(shè)計的強(qiáng)大綜合實力。

（2）海綿城市理念

“海綿城市”是一種新穎的概念，它開發(fā)了一種管理系統(tǒng)，可以有效地處理城市道路設(shè)計階段的雨水排放問題?！昂＞d”這個詞可以說是非常生動。它通過合適的方式吸收城市中的所有雨水，確保城市能夠?qū)崿F(xiàn)長期穩(wěn)定的發(fā)展。在進(jìn)行市政道路設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合區(qū)域的實際情況，將“海綿城市”的概念巧妙地融入到市政道路的整體設(shè)計活動中，既能有效地促進(jìn)城市發(fā)展，又能有效地提高設(shè)計水平。為了保證生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，有必要根據(jù)城市當(dāng)前水環(huán)境的具體情況，對城市排水系統(tǒng)進(jìn)行總體規(guī)劃?？紤]到實際情況，往往存在設(shè)計缺陷，導(dǎo)致流域水環(huán)境受到嚴(yán)重污染。此外，在實際的設(shè)計過程中，還需要考慮到綠化帶和道路的布局，確保道路的附屬物能夠發(fā)揮自己的功能。

（3）BIM技術(shù)的合理應(yīng)用

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)在工程設(shè)計領(lǐng)域取得了良好的應(yīng)用效果。在城市道路和橋梁的設(shè)計,通過計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,工程項目可以被提煉,和相應(yīng)的道路和橋梁結(jié)構(gòu)模型的幫助下可以形成三維建筑模型,以提高設(shè)計結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。通過BIM 施工技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地分析路橋設(shè)計方案，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案中存在的問題，并采取有針對性的方法進(jìn)行處理。通過應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)，可以快速計算出設(shè)計過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。在此期間，設(shè)計師應(yīng)不斷加強(qiáng)信息化意識，提高對BIM技術(shù)的功能特點(diǎn)和利用價值的正確認(rèn)識，對道路橋梁的設(shè)計過程進(jìn)行可視化分析，獲得具有很大參考價值和利用價值的設(shè)計結(jié)果，從而為現(xiàn)代城市提供基礎(chǔ)。

3、海綿城市理念在城市道路橋梁設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1 工程概況

某道路屬于是城市內(nèi)的主干路，道路總長度為13.5k m，道路紅線的寬度設(shè)計為100m。該城市的徑流控制率以及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可以參照下表1 中信息所示。

表1 年徑流總量控制率與設(shè)計雨量對照表

結(jié)合海綿城市的專項規(guī)劃方案來看，基于項目所在的降雨量的實際情況，確定出該城市的年度徑流總量控制率應(yīng)該是61.5%，相應(yīng)的其所對應(yīng)的設(shè)計降雨量應(yīng)該是19.4mm。

3.2 問題分析

城市市政道路相對集中，公共交通密度相對較高，雨水的滲透性相對較弱，促進(jìn)了水資源的惡性循環(huán)。本該滲透到地面的雨水會被阻擋到地面上。，就會有城市洪水。當(dāng)雨水的徑流超過路面的入滲，就會很大程度上影響城市的公共交通，造成嚴(yán)重的交通擁堵。因此，在設(shè)計市政道路時，要保證公共交通的正常運(yùn)行，并利用雨水資源，減少雨水的徑流，確保不會有水資源的浪費(fèi)。

3.3 實際應(yīng)用

（1）將原綠化帶改造為排水系統(tǒng)。根據(jù)工程具體情況，排水系統(tǒng)主要分布在道路兩側(cè)，排水?dāng)嗝鎸挾?.5m，排水溝深度控制在20-30cm 左右。排水系統(tǒng)需要設(shè)置一定的坡度。排水坡面應(yīng)沿道路縱向布置，并沿直線設(shè)置兩個高點(diǎn)和兩個點(diǎn)，形成良好的出水口和進(jìn)水口。排水系統(tǒng)中的生態(tài)草溝主要由沖沙、碎石和透水土組成。草坪溝里需要種植樹木和灌木，以保證綠化與城市形象的協(xié)調(diào)。利用道路的橫坡，在路緣處設(shè)置排水孔，將道路上的雨水排入生態(tài)草溝。為了保證草溝內(nèi)雨水溢出的雨水量，排水管應(yīng)敷設(shè)在礫石層內(nèi)。此外，應(yīng)在沿線最低點(diǎn)設(shè)置集水井。

（2）人行道采用透水混凝土澆注。為了提高雨水在路面上的入滲率，應(yīng)在人行道上澆筑透水混凝土，以保證路面上的雨水能夠滲透到地下環(huán)境中?？紤]到現(xiàn)階段的實際情況，越來越多的城市開始修建和使用透水人行道。在設(shè)計人行道時，應(yīng)主要考慮透水路面的施工工藝。可采用透水混凝土澆筑路面，排水管應(yīng)敷設(shè)在路面結(jié)構(gòu)下部。本設(shè)計方案既能保證雨水順利滲透到地面，又能保證行人的安全。

（3）摒棄傳統(tǒng)的路牙，采用開放式路牙，保證道路徑流順利進(jìn)入排水系統(tǒng)。這種設(shè)計可以避免地表水土流失，同時可以更好的收集雨水。因此，沿行車道每隔30米設(shè)置路肩。

（4）透水人行道上。市政道路路段設(shè)計為六板型，主要包括機(jī)動車車道、非機(jī)動車車道和人行道。自從機(jī)動車車道主要是滿足公共交通的需要,和使用效果的透水層巷道相對顯著,但在長期實踐的交付和使用房間,滲透效果開始下降,和后期的維護(hù)成本相對較高,因此本工程僅采用人行道上透水路面的施工方法。人行道的透水路面設(shè)計可參考下圖1 的信息。

圖1 人行道透水磚鋪裝結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)上圖所示內(nèi)容，路面下部結(jié)構(gòu)也設(shè)計為透水結(jié)構(gòu)。如果只將人行道磚設(shè)計成透水的，而底層結(jié)構(gòu)是不透水的，則無法達(dá)到理想的透水效果，也有一定的可能會產(chǎn)生相反的效果。

（5）凹形綠地排水系統(tǒng)設(shè)計。高速公路兩側(cè)的綠化帶和副帶均設(shè)計為凹形綠化結(jié)構(gòu)。簡單來說，綠化帶的高程低于路面的高程。這種設(shè)計方法可以有效地保證水從道路區(qū)流向綠地帶。此外，還需要在綠化帶內(nèi)設(shè)置雨水入口。下雨時，雨水會自動流進(jìn)綠化帶。當(dāng)大量的水聚集在綠化帶內(nèi)時，會通過雨水出口流入主網(wǎng)，不僅可以有效的節(jié)約綠色灌溉用水，還可以有效的凈化地下水。根據(jù)本工程道路橫斷面圖，雨水流向如下：15.25m的機(jī)動車道-3.5m 的下凹式綠化帶-7m 的輔助機(jī)動車道-3m 的人行道-3m 的下凹式綠化帶，當(dāng)積水匯入至綠化帶，且綠化帶內(nèi)的積水升漲至一定標(biāo)高以后，其會通過綠化帶內(nèi)設(shè)置的雨水口匯入到雨水主管網(wǎng)中，經(jīng)過處理以后排放至附近的流域。結(jié)合海綿城市標(biāo)準(zhǔn)要求來看，下凹式綠地的凹進(jìn)部分的深度為15cm，應(yīng)該明顯的低于機(jī)動車道路面大約15cm。除了上文中所提及內(nèi)容外，還應(yīng)該在路緣石的側(cè)向設(shè)置進(jìn)水口、溢流井、擋水沿等附屬結(jié)構(gòu)物，確保下凹式綠地的蓄水量滿足海綿城市的基本要求。在綠化帶兩側(cè)應(yīng)該鋪設(shè)防滲土工布，避免綠化帶內(nèi)的雨水滲出影響道路基層的質(zhì)量。

3.4 應(yīng)用效果

該項目內(nèi)的下凹式綠地的總占地面積為153660m，有效儲蓄水資源的體積為23049m，透水磚鋪設(shè)面積為66165m。區(qū)域內(nèi)的年徑流量控制率可達(dá)到76%，可以高效率地滿足海綿城市的管理要求。

結(jié)語：

綜上所述，城市道路橋梁設(shè)計需要遵循經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、實用和安全的基本原則，在實際設(shè)計過程中，應(yīng)結(jié)合區(qū)域環(huán)境，采取最佳的設(shè)計方案，提升設(shè)計質(zhì)量，延長道路橋梁的使用壽命。同時，在城市環(huán)保管理要求越來越嚴(yán)格的時代背景下，還應(yīng)該基于海綿城市理念，將其融入到道路橋梁設(shè)計工作中去，提升道路橋梁設(shè)計的環(huán)保性。此外，隨著現(xiàn)代化設(shè)計理念的不斷更新，必將會有更多先進(jìn)和科學(xué)的設(shè)計思路誕生，這就要求設(shè)計人員始終堅持創(chuàng)新理念，跟上時代發(fā)展趨勢，在滿足城市道路橋梁基本功能的基礎(chǔ)上，確保設(shè)計思路的先進(jìn)性、科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性。