浅析城市快速发展新形势下的市政道路与排水设计.pdf

1 6 道路交通 城 市道桥与 防洪 2 0 1 1 年 2 月第 2 期 浅析城市快速发展新形势下的市政道路与排水设计 曹 霞 ， 罗旖旎 ( 天津市 市政 工程设 计研究 院 ， 天津市 3 0 0 0 5 1 ) 摘要 ： 针对天 津市 城市化 速度 急剧加 快 ， 而 规划 、 现有 市政工 程和设 施却 相对滞 后 的问题 ， 该文 以天津 市津 涞公路 的拓宽 改 造为 例 ， 介绍 了 目前城 市化公 路 改造设 计 中 ， 在 道路 横断 面 、 纵 断 面 、 路 口、 雨 污水 设计 方 面存 在 的不 足 ， 提 出了初 步解 决 方 案和思 路 。 关键词 ： 城市 快速 发展 ； 横断 面设计 ； 纵 断面设计 ； 路 口设 计 ； 排 水设 计 中图 分类号 ： U 4 1 2 3 7 文献标 识码 ： B文章 编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 1 ) 0 2 0 0 1 6 0 3 0前言 随着 中国经济的快速发展 ，新农村建设如火 如荼地开展 ， 城市化水平快速提高 。 由中国市长协 会组织 编写 的 中国城 市发展报告 ( 2 0 0 8 ) 显示 ， 2 0 0 8年 中 国共 有 城 镇 人 口 6亿 ，城 镇 化 水 平 4 5 6 8 。2 0 0 8年 ， 天津农村城市化率 由 1 9 8 3年 的 2 3 提高到 2 0 0 8年 的 5 5 。随着城 市规模 的扩 大 ，天津市外环线附近的现代化 居住小 区的数量 和规模 逐步扩大 。 根据规划 ， 到 2 0 1 0年 ， 天津市将 在外 环线周 边华 明 、 大毕庄 、 军粮 城北 、 双港 、 大 寺 、 张家窝 、 中北 、 双 口、 双街 、 小 淀地 区建 设 1 0 个新居住 区， 近 8 2万本市居 民将移居到外环线绿 化带 以外平均 5 1 0 k m范围内的“ 新家园” 。 同时 ，天津市周边 的区县市政建设速度也在 不 断加快 ，道路拓宽改造及市政配套工程范围也 在不断扩大 ，因此 市政工程设计人员必须根据新 的环境和形势 ， 调整设计观念 ， 进行市政设计 。 1 存在 的 问题 1 1 横 断面 随着天津市农村城市化率的提高，城市化范 围的逐步扩大 ， 邻 近外环线 ， 一批批现代化小城镇 拔地 而起 ， 同时 ， 此 区域 的行人 和非机动车量也 日 益增 多。 外环线作为天津市城乡分界线 ， 其 以外 的 道路 等级大多规划为公路 ，因此道路横断面设计 一 直按公路形式 进行 ， 即路基 宽度 由车行道 、 硬路 肩 、 土路肩等组成 ， 如图 1 所示 。 由于没有设置人行道和无障碍设施 ，致使行 人和非机动车 、 机动车混行 ， 行人特别是行动不便 者的 出行极不方便 。 E t 益增 多的机 动车辆致使恶 性交通事故频发 ，尤其是村 民与机动车擦碰交通 收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 0 8 2 6 作者简介 ： 曹霞 ( 1 9 7 6 一) ， 女 ， 四川成都人 ， 工 程师 ， 现从 事市 政 道路和 公路设 计 。 图 1典 型 的 公 路 横 断 面 事故更是频发 ，行人和非机动车辆 的安全 出行受 到极大影 响。 1 2 道路工程 为了节省投资 ， 在考 虑地下水位等情况下 ， 公 路大部分都做成高填土路堤 。加之多年 的罩面维 修 ， 造成公路路面高程 日益增高 ， 这样就造成以下 4个问题：一是公路路面高程远远高于两侧建筑 物地坪 ， 接顺坡 度较 陡 ， 企业 、 居 民出行 困难 ； 二 是未来地块开发的填方量较大 ；三是景观效果极 差 ，高填土公路如同一堵宽阔的矮墙横在村落前 面； 四是雨水排放困难。 图 2 是津涞公路旁的付村 体育学校 ，其场 内地坪与津涞公路路边线高程差 约为 1 5 m。图 3为鑫阔化工厂 ， 厂内地坪与津涞 公路路边线 高程差约 为 1 7 m。以上两处 与津 涞 公路的高程接顺坡度达到 6 7 。 1 3 相交路 口 随着经济的发展 ， 在既有公路沿线， 逐步建起 许多企业和经营性 临时建筑物 ，这些单位 为了方 便 自己的出行 ， 几乎是个个 开 口。 人 口密集村庄设 置 的路 口更多 ， 有 的甚至是 四五个路 口。 大量 的路 口， 极大地降低了道路的通行能力和通行速度， 更 严重的是 由于车辆交 叉相互干扰 ，造成堵车现象 非常严重 。 交通的不顺 畅 ， 造成当地政府丧失了许 多招商引资的机会 ， 制约 了地方经济 的发展 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年 2 月第 2 期 城 市道桥 与防洪 道路交通 1 7 图 2 付村 体 育学校 图 3鑫阔化 工 厂 1 4 排 水 工 程 由于当前市郊边 缘 的地块开发速度快 ，造成 区域排水规划滞后于建设或开发速度 。因此在开 展设计时， 存在排水不成系统 ， 收水范围不确定 ， 排水管道 的管径 、走 向及下游 出路无法确定 等问 题 ； 其次 ， 由于道 路现状 高程 均高 于周边 地坪 ， 管 道如果按常规埋深设 计 ， 会导致周边地块雨 、 污水 无法接人 2 解决方案或思路 2 1 横 断 面 针对农村 城市 化范 围不 断扩大 的新情 况 ， 在 对 乡镇公路进行拓宽改造 时 ，对途 经 区域为人 口 密集 的小城镇 、 乡镇 、 村庄 的路段 ， 应 根据 当地 的 行人和非机动车通行量 ，设置人行 道和无障碍设 施 ，以方便沿线城镇 、乡镇 的行人 和非机动车 出 行 ， 体现设计的人性 化 。 人 口稀少路段应预 留人行 道位置 ，待将来根据周边 的地块开发进 程和交通 量增长情况适时地增加人行道 。 2 2 纵断面设计 在对城 乡结合部及 近郊的公路进行拓 宽改造 设计时， 不能照搬照抄原公路的路面高程 ， 应在考 虑地下水位的前提 下 ，充分考虑到沿线建筑群 的 既有地坪高程 ， 以及规划地块 的规划 高程 ， 适 当加 强路 基处理 ， 降低道路高程 ， 使之与周 围地坪高程 协调一致 ，特别是在邻 近市 区的郊 区公路或人 口 密集村庄路段 的道路高程设计 。 2 3 路 口设计 在对 既有公路进行拓宽 改造 时 ，路 口设计应 充分考虑沿线途经乡镇 、 村庄、 单位 ， 将路 口设置 在 主要乡镇 、 村庄 、 单位 出入 口。对一些原本较近 的乡镇 、 村 庄 、 单位 ， 可通过 在其 内部 修一条道 路 将其连接起来 ， 使其 内部交通循环沟通 ， 然后在适 当位置统一设置一个较大 的路 口，保证 其与改造 道路的联通 ， 从而减少道路相交路 口的数量。 路 口 设置应保证每个村庄和当地经济支柱重点企业有 一 个出入 口， 以方便村 民和企业的出行 。 对于一些 错十字等畸形路 口，设 计过程 中应适 当调整部分 相交道路的线位 ， 将路 口调整为正十字路 口， 以增 大道路 和路 口的通行 能力 。 2 4 排 水 工 程 针对排水规划滞后 的现实 ，排水设计应 以本 工程 为出发点 ，充分考 虑该区域排水系统规划和 建设 可行 性。 在没有 雨水 规划时 ， 首先要 了解周边 河道情况 ， 按河道划分水系 ； 然后考虑合理 的收水 范围促规划建雨水泵站 。近期雨水 可以暂时排人 周边现状河道 。 对 于高填 土道路 ， 在有条件的情况 下 ， 尽量 考虑不 收集地块雨 水 ， 只解 决路面水 ， 以 免管道埋深过深 ， 造成不必要 的浪费 。 在没有污水规划 时 ，要先对整个 片区进行划 分，选择合适的区域与地点考虑远期促进规划建 污水处理厂。 近期在场站没有建成的情况下， 考虑 为本次工程污水找临时 出路 。管道 的设计在解决 现状排水情况下 ， 有合 理的远期 出路 。 做好近远期 结合 。 先建设后规划 的工程务必从远期角度 出发考 虑问题 避免只为解 决近期问题 ， 导致 管道方 向 、 规 模 与远期不符 ， 从而造成二次投资 。 3 工程 实例 3 1 工 程 概 况 津涞公路( 外环线津沧高速) ， 道路总长 1 1 k m， 现状为半 幅路 的一级干线公路 ， 沥青混凝土路面 ， 外环线一津文公路路段现状路宽 1 2 m， 两侧各 1 m 土路肩 ； 津文公路一 津沧高速路段 现状路宽 9 m， 两侧各 1 m土路肩 ； 全 线路 面高程 3 8 4 8 m， 道 路沿线周 围地 坪为 1 8 - 3 5 m； 津涞公路途经 西青 区李七庄街 、 精武镇和张家窝镇 的 1 4 个村， 道路 沿线有长城化工、 宏发集团、 农业银行等企业和诸 多经营性临时建筑物 。 各村庄 、 企业 为 了方便各 自 的 出入 ， 均各 自开 口， 致 使全 线 的相交 路 口 、 出入 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 8 道路交通 城市道桥 与防洪 2 0 1 1 年 2 月第 2 期 口多至 9 0多个 。由于沿线 出入 口数量过多 ， 津涞 公路 的堵车现象非常严重 ，尤其是外环线一 津文 公路路段 ， 交通几乎是每天必堵车 ， 道路交通成 为 当地经济发展 的主要制约 因素。 目前 ， 津涞公路无市政排水管道 ， 只有个别路 段有企业 自己敷设的排水管道 。现状周边地块排 水均为地 面系统散排或者排人现状 的程村排污河 及道路北侧 的排水沟渠。 3 2 设计实施方案 3 2 1横 断面设计 在对津涞公路进行拓宽改造 中，考虑到津涞 公路途经 的村庄和企业较多 ，特别是靠近外环线 区域 ， 成 片开发 的小区越来越 多 ， 因此在设计 时 ， 在车行道 内设计 了 4 5 m的非机动车道 ，外侧设 置 了 2 r n的人行道( 见图 4 ) 。为 了方便残障人士 的出行 ， 全线设计了盲道和无障碍缘石坡道 ， 并且 在路 口均设 计 了行 人安 全 过街 设施安全 岛 ( 见 图 5 ) ， 保 证行人过街的方便和安全性 。 图 4改造后道 路横 断面效 果图 图 5改造后 的路 口安全 岛 3 2 2 纵断面设计 在对津 涞公路进行改造 时 ，设计充分考虑程 村排水河规划水位和地下水位等条件 ，适当加强 了路基处理 ，在保证津涞公路 的路基稳定性的前 提 下 ，设 计 将 津 涞 公 路 道 路 高 程 平 均 降 低 了 0 6 1 0 m， 基本实 现了周 围地坪 与津涞公路 的平 缓连接 ， 方便 了沿线乡镇和企业 的出行 。 3 2 3 路口设计 津涞公路拓宽改造 的设计 中，为 了减少新建 道路路 口和 出人 口， 采取 以下措施 ： 一是对于村庄 的多个 出人 口，先在村庄 内建设一条能连通原村 庄所有 出入 口的辅道 ， 使之内部循环通畅 ， 结合道 路沿线企事业单位位置 ， 确定本村庄路 口位置 ； 二 是相邻的多个企业在各个单位 门前统一修建辅 道， 将其连接起来， 而后在其中重点企业门前设置 一 个路 口， 个别企业 只设置右进右出路 口； 三是对 于原道路两侧较近的错 十字路 口，适 当调整部分 相交的乡村道路 ， 或结合河道改造而需重建 、 新建 的桥梁 ， 调整路 口位置 ， 使 之成为正十字路 口。图 6 、 图 7为津涞公路路 口改造设计 的典型实例。通 过 以上措施 ， 原津涞公路 的路 口由 9 O余个减少为 1 6个 十字路 口和 6个右进右 出路 口， 全线 的路 口 基本均为正十字路口。 通过降低路 口数量， 调整畸 形路 口， 津涞公路的设计行车速度将得 到了保证。 图 6设计调 整后 的毛条 路路 口 图 7设计 调整 后的 津文公 路路 口 3 2 4 排水设计 津涞公路周边地块现状 的雨水基本都就近人 ( 下转 第 2 4页 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 4 道路交通 城 市道桥 与防洪 2 0 1 1 年 2 月第 2 期 冲刷。 加之水相 比沥青对矿料更具有吸附力 ， 所 以 当沥青与矿料发生剥离 、骨料发生错动位移与棱 角磨损 ， 就会 导致结构解体破坏 。 松散 的路 面在车 辆的继续作用下 ，矿料逐渐被车轮带走继而发展 成为坑槽 。 路面结构 的一种损坏往往会导致其他损坏 的 发生 ，特别是作 为道路最为重要 的部分路基部分 失去稳定性时 ， 产生过大的沉陷变形 ， 直接会导致 路 面的破坏。反映到路面上就是形成大量 的纵 向 裂缝 和龟 裂 ， 路 面到处坑洼不平 ， 雨后路 面积水 ， 这样在交通荷载和水 的综合作用下又导致路面的 松散和粒料的剥落 ， 进而形成坑槽 。 如果维修不及 时 ， 伴 随着较多 降水渗透到基 层 ， 会引起卿浆 ， 接 着沥青面层 就会产生 网状裂缝和疲劳破坏 。反过 来 ， 纵 向或横 向裂缝会加大水对基层 的渗透 ， 引起 更严重 的水损坏 ， 这样就形成一个恶性循环 ， 期 间 还要伴随着车辙 的不断加大 ，直到路 面结 构彻底 破坏 ， 丧失全部承载力 ， 最终将会直接导致整条道 路 的破坏。 3 2取样调查 试验土样选 自某城 市道路 ，实验 土样分 两层 提取 ， 上层为浅黄色粉性亚 沙土 ， 下层 为褐黄色粉 性粘土 ， 土样见 图 7 。 通过工地实验室的现场检测 ，两种土样 的天 然 含水率分别如下 ：上层粉性亚砂土天然含水率 为 1 6 2 ， 下层粉性粘 土天然含水 率为 3 0 6 。 从 含水量测试结果可以看出，两种土样的含水量都 较高 ， 均超过改种土质 的最佳压实含 水量 ， 在实际 施工 中难 以形成 良好 的压实条件 。尤其是下层的 土样 ， 含水量超过 3 0 ， 远 高于压实最佳含水量 ， 现场 的实际压实也可以看 出 ， 下层 土难 以压实 ， 出 现 弹簧土现象。 ( 上接第 1 8页) 河 ， 基本不存在雨水出路问题 。 道路北侧的污水现 状基本去向为咸 阳路污水处理厂 ，南侧 的污水 尚 无 出路。 污水 的总体方向流向津涞公路 以南 。 所 以 污水设计 中 ， 近远期相结合 ， 考虑仅 收津涞公路周 边 2 0 0 5 0 0 1 1 1 范围内近期急需解决 的污水 ，下游 排入拟建污水处理厂。 雨水排放方面 ， 由于地块没 有排水需求 ，该工程 只考虑解决路面雨水排泄问 题 ， 就近排入路边河道 。 针对该工程属于高填土道路 ，为减少 管道埋 深 ，设计时考虑将污水管道位 置放在道路高程相 对较低的辅道上， 控制高程以地块高程为准 ， 这样 图 7现场 开挖后 取土 样 3 3 处治对策 根据调查可以看出 ， 地下水 位高 、 土样含水量 过高是造成地基强度不足进而引起路面各种破损 的主要原 因，在处治中一定要采用合理 的办法来 降低地下水位，并且保证处理后的地基在潮湿情 况下仍然具有较好 的强度 。 目前常用的水泥石灰 综合稳定土可 以基本满足要求 。根据开封地区 的 经验 ， 采用废 旧砖渣 ， 由于具有 良好 的孔隙率和吸 水能力， 在高含水量情况下， 能够有效降低施工期 间地基含水量， 便于压实， 并且在运营期间具有较 好的强度。这种方法对于高含水量具有良好的适 应性 ， 可以作为今后类似地区工程 的参考。 参 考文献 1 邹积宁， 王霖， 卢舜利 浅议沥青路面早期损坏原因 J J 黑龙江交 通科技 2 0 0 4 ( 0 8 ) 【 2 6建， 乐瑜 沥青路面的病害分析与维护建议啪 四川建材， 2 0 1 0 ( 0 2 ) 3 韩 国 良 城市 道 路沥 青混 凝土 路 面病 害 的成 因及 防治 J 】 _ 山西 建筑， 2 0 0 9 ( 3 3 ) ， 【 4 邱畅 城市 道路 沥青 路面损 坏 的调查 及 分析【 J 】 中国市 政工 程， 2 0 0 9 ( 4 ) 既保证周边地块 污水 的顺利接人 ，又减少 了管道 埋深 ， 降低了工程造价 。 4 结语 随着经济的发展 和新农村建设 的进行 ，城市 化率还将不断提高 ， 城市范 围还将逐步扩 大 ， 面对 此新形势 ，要求市政工程设计人员必须在设计工 程 中 ， 充分调研 ， 分析现状 ， 了解 道路沿线 的区域 功能规划 ，以前瞻性 的眼光从远期角度 出发进行 设计 ， 充分体现人 性化 ， 近远期结 合 ， 避免 只解决 近期问题 ， 而造成远期工程 的重复性浪费。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m