城市道路改扩建工程设计几点体会

城市道路改扩建工程设计的几点体会摘要：通过扩宽升级改造旧路是提高区域之间通道通行能力的经济、快速、合理和有效方法。

通常改造后道路平面基本沿着旧路走向,横断面由道路性质和通行能力要求而定,而纵断面具有较大的优化设计空间,但目前国内对改扩建项目并没有专门的规范供设计者参考。

该文结合若干道路大修工程经验,谈谈城市道路改扩建工程设计的平、纵、横断面设计的要点。

关键词：城市道路改扩建工程平面纵断面横断面
随着区域经济发展,由于道路交通量增长、旧路面老化、高度城市化难于选择新线路方案等诸多原因,利用道路改扩建提高道路的通行能力已成为区域道路网络升级的重要方式。

然而，改扩建道路与新建道路存在诸多差异，依据工程实践经验和技术理论，本文将对道路改扩建工程的平面、纵断面、横断面、路面结构之设计要点和方法进行探讨。

一、平面线形设计
在旧路调查及相关资料基础上，改扩建时需兼顾工程经济和道路运营安全，灵活运用技术标准，尽量充分利用旧路。

旧路改扩建利用段落应遵循“单侧拼接(拓宽)为主，局部分离为辅”的原则。

对于线形抬高段落，可采取完全拟合利用旧路平面线形，采用单侧拼接(拓宽)方式；对于平曲线半径过小，曲线间直线长度过短或者线形组合不良的段落，可进行线形优化调整，并针对旧路的不同现状，采取不同的平面线形调整方案。

1 消除老路几何线形的安全隐患
对于旧路交通事故多发地段，应研究分析其原因从而在改扩建中完全消除这些隐患。

(1)例如旧路为二级公路，其平面线形某处存在半径为r=1050m、r=250m右偏同向平曲线，中间夹直线长190 m。

根据《公路路线设计规范》(jtgd20—2006) (以下简称《路规》)，此段同向平曲线夹直线最小长度不能满足6 (设计车速80 km／h，应为480m) 要求，故视线诱导不好，视距不良，同时半径r=250m路段内经常发生交通事故。

根据《路规》及运行速度理念，把该路段线形改造为11 50、450m 的卵形曲线，经路线透视图及视距检验，视线诱导良好，并满足视距要求。

线形改造详见图1、2。

图1 旧路原有线形(右偏同图2 旧路改建后线形(卵形曲
线)(单位：m)
向平曲线夹直线)(单位：m)
(2)例如旧路为二级公路，设计车速为40km／h，改建为高速公路，设计车速80km／h。

通过对旧路平面线形核查，发现旧路多处曲线间的夹直线长度不满足现行规范要求。

因此，在旧路改建利用段，对于夹直线长度较短的同向曲线，采用卵形曲线尽量拟合旧路；对于前后都比较顺直且直线长度达到240m(3v)的同向曲线，则可直接拟合利用；对于反向曲线间直线长度小于160 m( 2 v )的情况，可通过加大两端缓和曲线的a值，用缓和曲线代替直线来拟合利用旧路线形。

2 局部困难路段采用分离式路基方案，同时适当降低路线平纵指标对于地形复杂的局部困难路段，旧路平面指标偏低。

若单侧拼(拓)宽，导致线形标准太低或者工程量太大或存在安全隐患，经综合考虑采用分离式路基方案。

在保证行车安全的前提下，可适当降低个别路段的平纵指标，改建利用老路作半幅，采用相对较高标准新建另外半幅。

3 注意相邻路段指标连续与均衡
道路的改扩建设计，其平面线形应以曲线为主，以适应复杂多变的山岭重丘地形。

(1)对于s形曲线，两圆曲线半径之比应尽量控制在1／2之内，使相邻路段的线形连续均匀变化，保证运行速度差异较小。

(2)对于多组s形曲线，一方面应保证其半径变化连续，另一方面保证其曲线长度相对均衡，避免出现连续长度较短且对安全不利的多组s形曲线。

(3)对于半径小的平曲线，要避免出现小偏角且曲线长度较短的方案，尽量加长曲线长度，避免c形和凸形平曲线，以利于行车安全。

二、路线纵断面设计
旧路纵断面设计应该是主要的设计内容，因为这直接关系到道路改造的经济效果与使用效果。

换句话说就是如果纵断面设计标高高了则会加大投资，纵断设计标高低了则不能技术要求（既规范要求）。

以前在旧路改造纵断面设计中通常是依据地形图提供的地面
标高采集道路中线上的地面标高进行纵断面设计，但是实际施工时会发现原设计与现场实际情况不能很好的相符，设计纵断面与横坡对应后部分路段标高过高，导致投资增加：或者部分路段标高过底导致不能满足技术要求（罩面厚度不能满足设计要求）。

鉴于以上情况，现谈一点对这个问题的体会：首先我们应该确定纵断面设计的原则，这就需要调查现状路面的路况：如果是现状道路的纵断面及横坡路况不是很好（部分路段由于路基下沉引起路面凹凸不平），为改善行车条件、满足道路路面排水及罩面厚度要求则应该充分考虑路面纵横坡的协调设计。

在确定设计原则的情况下，我们再讨论设计方法的问题。

笔者曾负责某段沥青罩面工程，道路路长2公里，路幅23米，设计为4cm厚ak-13a上面层和5cmac-201下面层。

沥青罩面前，在进行三方联测后发现路面纵坡、横坡与设计有较大出入，设计为15%的横破，结果基层横坡为1.2%-2.2%，横坡平均值为1.75%，另外纵断面凹凸不平。

就本工程情况，制作了如下敏感性分析表，见表1。

表1 工程量对横坡的敏感性分析表
横坡变化情况±0.1% ±0.2% ±0.3% ±0.4%
增减工程量（m3）264．5 529.0 793.5 1058.0
增减百分比6．4% 12.8% 19.2% 25.6%
可见横坡变对工程量的影响是显著的，按上表分析可知，如果按设计1.5%横坡进行施工必将导致工程量增加660 m3,增加幅度达
16%.另外因为现状路面纵断面凹凸起伏,如果纵断面的设计不作相应调整,其工程量也会大幅度增加。

在纵断面设计之前必须要对现状道路路面进行纵断面及横断面的测量，而且应该是按照确定的平面里程桩号测量，以确保设计成果能与实际情况很好的相符。

该项工作要求设计人员提供准确的平面图及逐桩坐标给测量单位。

在获得测量单位提供的测量成果后，先依据道路等级结合规范要求进行纵断面试拉坡，。

在试拉坡完成后，依据拉坡成果进行横断面坡度检验，确定试拉坡的纵断面是否满足设计罩面厚度及设计横坡的要求。

若不能满足则需要调整纵断面设计，然后再检验设计罩面厚度及设计横坡直至达到要求。

该种做法虽然比较烦琐，但对施工时却能严格按照设计要求进行，做到施工有依有具；对改造的路面也有很好的行车条件；最重要的一点是能逐桩依据地面标高及设计标高计算出调平层工程数量，为投资预算提供比较准确的工程量数据。

纵断面设计中要求测量单位采用每10m一桩测量现状道路纵横坡。

依据测量结果进行设计，设计最小纵坡0%，纵坡坡长满足相应道路等级要求，最小横坡采用1.0%，最大横坡采用1.5%，设计成果不仅方便施工需要，而且能较准确计算出调平层工程数量
三、路基横断面设计
旧路改扩建项目主要是山岭重丘地区二级以下的公路，多为国道主干线的一部分。

旧路交通量大多是过境车辆，其中重车、大型长车比例较大，并均超过65以上。

因此，为减少交通事故，应结
合“运行速度”对旧路横断面进行专项设计。

1超高设计
(1)对于长陡下坡坡底段，车辆在坡底运行速度较快，超高值应提高一级(1％)，以确保行车安全，而另一侧不设超高。

(2)对于硬路肩拱坡，考虑到载重汽车在横坡较大的硬路肩上停靠易失稳，因此当曲线超高>5％时，曲线内外侧硬路肩超高横坡均设置为5；当曲线超高≤5时，超高路段的硬路肩横坡与行车道保持一致，以便于施工。

(3)对于爬坡车道拱坡，按规范要求设置，最大不超过5。

(4)对于旧路个别平纵线形指标较高路段，需检查车辆实际运行速度是否超过设计车速80km／h。

从车辆运营安全角度考虑，此时应将超高提高一级(1)设置，但不超过设计车速为100km／h的超高值标准。

2 视距保证
旧路改扩建过程中，平面布设应重新综合考虑视距的要求。

例如旧路平曲线半径为250m，右侧边坡高15 m。

若左侧加宽完全利用老路，则右侧需进行视距检查并考虑视距切除，但这样要破坏右侧边坡。

因此，应根据实际情况并考虑其前后线形顺直，提高平面指标，为此，在改扩建时将该平曲线半径值优化至40m，使该段内侧满足视距要求，同时使其前后平面指标更加均衡。

对于曲线内侧挖方段落(暗弯)，当平曲线半径较小且车辆在紧
靠硬路肩行驶时，挖方边坡妨碍视线，需加宽碎落台以保证停车视距的要求。

因货车在交通量中所占比例较大，为安全起见，采用货车的停车视距进行视距验算。

具体验算过程，根据图3、4、5、6不同情
况，利用表2中相应的计算公式进行。

图3 不设回旋线时横净距计算图(l>s)图4不设回旋线时横净距计算图(ls>l)图6 设回旋线时横净距计算图(l<s)
表2 横净距计算表
不设回旋线设回旋线
l＞s l＜s ＞s
l＞s＞
l＜s
注：h为最大横净距(m)；s为视距(m)；l为平曲线长度，11]指曲线内侧行驶轨迹的长度(m)；l为圆曲线长度(m)；l为回旋线长度(m)；r为曲线内侧行驶轨迹的半径(m)，其值为未加宽前路面内缘的半径加上1．5m，即rs—r一孚+1．5；b为路面宽度(m)；a 为曲线转角(。

)；7为视距线所对应的圆心角(。

)；口为道路中线缓和曲线全长所对应的回旋转角(。

)
表3曲线内侧碎落台加宽验算表
平曲线半径r 视线距中心线距离车辆行驶轨迹rs 停车视距s 最大横净距h 视线至边沟外缘距离碎落台宽度
250 7．50 242．50 125 8．01 5．10 2．91
300 7．50 292．50 125 6．65 5．10 1．55
325 7．50 317．50 125 6．13 5．10 1．03
400 7．50 392．50 125 4．97 5．10 -0.13
因全线挖方碎落台宽度至少1m，由表3可知，半径小于325m的平曲线才需要加宽碎落台。

结合地形，平曲线半径为250in，左侧横断面需要通过设置3m宽碎落台来保证停车视距。

3回头弯加宽
山岭重丘区旧路，道路交通量主要是过境车辆，其中大货车所占比例较大，车重且较长。

在越岭路段，为克服高差，在展线困难的狭窄且地形陡峻的地段设置回头弯，其半径较小，在回头弯前后经常因大货车在回头弯转弯困难而造成在该处塞车。

因此，在旧路改扩建时，需调查货车所占比例和货车的长度，从而确定回头弯路段的加宽值(尽可能加宽3m)，以保证道路运营通畅。

四、结束语
城市道路改造因其往往位于城市中心区，且周边建筑林立，地下管线复杂，给设计与施工增添了难度，故要对道路现状进行严密细致的调查，避免疏漏任何细节；同时及时与各职能部门沟通，做到方案合理、决策周全、处置稳妥，最大限度发挥道路的功能价值，减少对周边的影响。

注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。