广州滨海地区道路升级改造精细化设计方法与实践

王瑞春，颜敏聪，罗仰通，何玲姗

（广州市市政工程设计研究总院有限公司，广东 广州 510060）

0 引言

广州南沙开发区自2015年成立自贸区之后，掀起了新一轮建设热潮，每年都有一批道路升级改造任务，迄今多条道路已竣工，并投入运营。对于参建各方来说，亟需对此类项目进行技术总结，为今后更好地开展建设提供有益的指导。

综合近些年有关道路升级改造设计的研究成果[1-4]，这些研究有的只是介绍了一些旧路升级改造的普遍原则和做法，没有结合地域特点进行探讨，缺乏针对性，有的论述的内容各有侧重，不够全面和深入。因此，有必要结合地域特点对道路升级改造的成套技术作一个全面的总结。

2017年，广州市政府提出了城市道路全要素、精细化设计，品质化建设理念及一系列要求，并陆续出台了相关的设计和施工技术指引[5，6]。在近期实施的道路升级改造项目中，这些要求基本得到了严格落实，部分项目还被选为“示范路”，供各方参观学习。“示范路”的一些技术特点，包括一些新出现的问题，值得仔细研究。

本文结合广州南沙区近几年实施的一批道路升级改造项目，以及精细化设计、品质化建设理念和要求，针对南沙地域特点，对各项设计技术作了较为全面的研究和总结，并应用于最近实施的若干条“示范路”当中。实践表明，工程质量优良，取得了较好的社会效益和经济效益。

1 广州南沙地区道路工程特性及问题

1.1 广州南沙地理特点

广州南沙地区位于广州市南端，东临狮子洋，西临洪奇沥水道，南临珠江入海口，地处珠江三角洲几何中心，是穗港澳水陆交通枢纽。

南沙地区地面平坦，由北、西北向东南降低，境内水网密布，河流交错，连片耕地，间有丘陵点缀。出露的软土主要为淤泥、淤泥质土、淤泥质粉细砂、淤泥质粉质黏土等，一般分布在地表硬壳层之下。硬壳层通常为素填土、杂填土和耕土层，厚度一般不超2.5 m。软土分布于全新统海陆交互相沉积层（Q4mc）和第四系上更新统河流相冲积层（Q3al），其下卧层为砂层和粉质黏土层，软土厚度大多处于10～25 m区间，最厚处超30 m。场区淤泥呈流塑状态，具有触变性和流变性，以及含水量高、孔隙比大、压缩性高、渗透性低、承载能力低的特点。

受亚热带海洋性气候影响，南沙区雨量充沛，潮湿系数大于1，年降雨量在1 600 mm，最大可达2 500 mm，多集中在4～9月份，占全年降雨量的80%～90%。按《公路自然区划标准》（JTJ 003—86），该区属华南沿海台风区（Ⅳ7）。暴雨使地表迳流强劲，雨水多使水分充分下渗地下，常常诱发道路损毁。

由于南沙区临海，地势低洼，地下水位较高，稳定水位埋深一般为0.20～2.80 m。

1.2 南沙场区岩土工程评价

1.2.1 场地稳定性和均匀性评价

南沙场地的构造稳定性较好，属弱震区，发生强震的可能性小。场地地基对工程建设影响最大的主要是软土，采取适当工程措施后，场地基本适宜工程建设。综合评价场地属不均匀地基。

1.2.2 场地路基干湿类型

根据《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）附录C，路基工作区均处于地下水毛细润湿影响范围内，路基平衡湿度由地下水水位升降所控制，路基湿度状态大多可定为潮湿、过湿类路基。

1.3 南沙地区道路建设存在的主要问题

1.3.1 现状交通组织和慢行系统存在的问题

（1）部分主干路和次干路人行过街距离大于16 m，但没有设置路中安全岛，不满足现行规范要求。

（2）交叉口设计人性化不足，转弯半径过大，导致人行过街、公交车换乘距离较长。对于一些街区道路，没有必要片面追求车辆快速通行，而应该将行人如何便捷、舒适地行走放在首位。

（3）人行道宽度不足，非机动车道缺乏或不连续，人与非机动车混行，无障碍设计不完善，导致行人安全感和舒适度大为降低。

（4）城市家具，如坐凳、垃圾桶等设施不足；绿化缺乏滨海特色，树种单一，道路景观较差。

（5）路面附属结构材质较差，人行道铺装设计粗糙，与南沙自贸区建设标准不匹配，无法满足广州市精细化设计、品质化建设的最新要求。

1.3.2 现状路基普遍存在的问题

（1）由于软基深厚，多年来，南沙区兴建的道路普遍存在工后沉降或工后差异沉降较大等问题。表现为：一是路面起伏，不平顺，桥头跳车严重，导致道路景观效果差，行车舒适性低，严重的甚至易引起交通事故。二是由于沉降大且不均匀，排水管道易破损，在水流作用下，路基土不断流失，导致路基掏空和塌陷；差异沉降过大会引起路基路面纵横向开裂，导致运营维护费用高，并且降低路基路面寿命。

（2）由于地下水位高，且市政道路通常为低矮路基，因此路基处于潮湿甚至过湿状态，路床强度低，刚度不足，导致路面病害广泛存在。

（3）南沙大量分布着鱼塘和水塘，浸水路基较为常见，如边坡防护没做好，则易出现冲刷、局部滑塌等现象，严重的会危及路基整体稳定。

（4）南沙区正在建设的经济开发区，建成道路两侧的地块开发，如堆载、基坑开挖和抽排水等建设活动，会对已建道路产生不利影响，表现在路基路面产生附加沉降、拉裂、失稳垮塌等方面。同时，建筑工地多，施工车辆荷载大，泥浆和建筑垃圾经常污染路面，导致路面病害频发。

1.3.3 现状路面普遍存在的问题

路基路面是一个整体，路基出现病害会连带路面出现问题。由于上述路基质量通病，南沙区市政道路的路面病害呈现如下特点：

（1）由于差异沉降大和受两侧地块建设影响，沥青路面普遍存在纵横向裂缝，且中、重型裂缝占比较大，需及时修补。

（2）由于路床强度、刚度较低，沥青路面大范围存在网裂、车辙现象，水泥混凝土路面则出现面板断裂、破碎。

（3）由于路基低矮、排水不畅，暴雨期间经常发生内涝和道路水浸，沥青路面极易损坏，坑槽、沥青剥落和混合料松散等病害高发，水泥混凝土路面则易发生唧泥、错台、角隅断裂。

（4）沉降引起路面纵横坡发生改变，导致路面加铺设计难度加大。

1.3.4 其他问题

南沙区由于地理原因，工程建设土源匮乏，向来采用河砂、海砂作为路基填料。近些年，受环保要求趋严等多种因素影响，砂料价格大幅上扬，且供应短缺，寻找替代路基填料迫在眉睫。

2 南沙道路升级改造精细化设计原则及方法

2.1 设计目的

城市道路升级改造的目的主要有：

（1）恢复、提高道路原有技术标准，改善汽车行驶质量，如提高线形指标、提高路面抗滑性能、改善平整度、改善路基路面排水性能、降噪等。

（2）处理路基路面、排水和桥涵设施的病害，解决安全隐患，延长道路设施使用寿命。

（3）提升道路景观，增加城市品位，如提高绿化标准、更换灯具灯杆、采用高档人行道砖、增设城市家具和景观小品、整饰道路两侧建构筑物外观等。

（4）改善交通组织，提高车辆通行能力，如优化交叉口、优化信号配时、完善标志标线和信号灯系统等。

（5）改变过去偏重车辆交通、一味追求快速化的做法，充分考虑慢行系统，让行人和非机动车各行其道，安全有序，通行便捷。

（6）在设计过程中，贯彻精细化设计原则，提供更加人性化的道路空间和设施，满足不同人群的需求，提高交通安全和运行效率，改进市政基础设施条件，改善城市公共服务质量，并对今后的工程建设提供示范。

2.2 设计原则

城市道路升级改造的原则主要有：

（1）原则上不改变原规划道路等级，如果线形指标允许，可在维持原道路等级的基础上，上下微调设计车速。

（2）原则上不改变原规划道路红线宽度，设计路中线可局部微调。如果大范围调整道路宽度，一般属道路改扩建范畴。

（3）原则上不调整桥涵、隧道等构筑物原设计荷载等级，通常按原荷载等级进行维修加固，并进行外观整饰。如需调整，则应论证其可行性，并采取相应技术措施。

（4）原则上排水管道不做大的改造，只针对水浸黑点做一些局部整治。通常工作内容为雨水口改造、井盖升高或更换、管道疏通等。

（5）充分体现“以人为本”的原则，根据道路功能类别，将慢行系统提高到与车行系统并重甚至重于车行系统的地位。

（6）原则上应按现行规范，并遵照广州市各行业主管部门最新要求，进行道路升级改造设计，如近些年广州市陆续出台的关于海绵城市、管线下地、交通标志标线和交通监控等各项建设指引。

（7）道路升级改造设计应统筹道路、桥隧、排水、交通、景观绿化、照明、电力管沟等各专业，一并实施，处理好地下管线与地上设施的矛盾，贯彻“先地下后地上”的原则，避免重复建设。

（8）道路升级改造，景观是一项重要内容，但不单纯指道路景观的美化，也不应单纯指建筑材料的高档与否，而应重视道路空间中不同使用者的感受，注重整体空间环境的协调，转变以往粗放式的市政基础设施建设模式，注重与所在区域历史、文化、风貌特色融合，从细节着手，打造满足新时代城市市民需要的城市道路空间，激发城市街道的活力[6]。

（9）精细化设计应综合社会效益、环境效益、交通效益与经济效益的协调统一，合理采用技术标准，符合“以人为本、绿色交通、资源节约、环境友好”的设计原则，体现广州城市道路特色[6]。

2.3 设计方法

2.3.1 道路总体与交通组织设计

（1）尽量拟合原有路中线。有的道路因设计年代久远，可能平面线形指标不满足现行规范要求，应按新规范进行优化，如增设缓和曲线、优化平曲线半径、优化超高和加宽等。

（2）结合新规定和新形势，优化横断面布置，如增设绿道、调整人行道和绿化带宽度、优化车道宽度等。对于公路市政化改造项目，横断面改动较大，需利用路肩增设人行道、自行车道、绿化带等，需根据城市道路规范确定车道宽度和路缘带宽度，应在不降低道路通行能力的前提下布置横断面。

（3）城市道路两侧通常都是建成区，规划部门对路面标高都有一定的要求，因此，道路改造后的路面标高不宜超出原标高太多，以免影响两侧建筑物中的行人、车辆进出和道路景观。但是，由于南沙区道路普遍有较大的工后沉降，导致纵横坡改变、路面低凹处易积水、人行道与建筑物地坪脱离等，因此，应结合规划、水务部门的防洪标高以及道路与周边地块的衔接关系进行竖向设计。如条件允许，应使路面最低点（通常为车行道外侧雨水口处）满足防洪标高；如影响道路景观和两侧车辆行人出入，则采取薄层加铺或刨铺沥青混凝土的措施。南沙地势平坦，在中心区尽量按平坡或0.3%最小坡度设计纵断面，同时结合设置平入式雨水口、增加雨水篦子、采用2.5%横坡等手段加速路面排水。

（4）城市主干路和次干路升级改造，交叉口设计是一项重要内容，应开展交通量调查和分析工作，论证交叉口规模，根据论证结果，采取改建或治理的手段。改建平面交叉口应结合规划条件，根据预测交通量、相交道路等级、交叉口所处的区域位置及改建的用地条件，合理进行交通渠化、展宽设计，优化进出口车道数，优化展宽段和渐变段长度。治理平面交叉口可在原交叉口平面布局的基础上，根据现状交通量，调整交通组织，优化信号相位设定和信号配时，以改善交叉口的安全性，提高通行能力和服务水平。

（5）快速路的升级改造通常不涉及道路主体工程的改造（如某些交叉口增设匝道或拆除重建），重点在于景观方面的提升和路面维修、沥青加铺。对于主干路，如果经过交通分析，某些平面交叉口现状或预测近期各进口道累计交通量达到12 000 pcu/h，应改造为立体交叉[7]，这会大幅增加造价，因此在可行性研究阶段需获取可靠和详实的交通调查数据，结合规划、用地和其他建设条件深入论证，慎重决策。

（6）参照国内外一些街区道路的成功做法，减小路缘石转弯半径，优化人行过街通道的位置和长度，增设过街安全岛，优化人行道和非机动车道宽度，完善无障碍设计，重视行人的便利和舒适度[8]。

2.3.2 路基设计

（1）对于旧路升级改造，路基设计内容通常集中于边坡维护、支挡加固、路基空洞填充、路床处治等路基外部、浅部处理。

（2）对于边坡维修，应根据测量、检测成果，采取填补坑槽、重铺草皮、重做浆砌片石骨架等措施，改造路基排水设施，减少边坡冲刷损害。

（3）对于支挡结构的轻微病害，可采用填补裂缝、外观整饰的办法处理，如果变形严重，则需搜集原设计图纸，查清原因，采取加固或拆除重建措施。

（4）路基土体流失引起的空洞和塌陷，一般需要开挖修复管道之后再回填。如果空洞小或现场开挖困难，可采取注浆填充的办法。开挖之前，通常采用地质雷达探测空洞大小和具体位置，然后选择合适的处理措施。

（5）对于路床强度不足引起的病害，需挖除路床，换土回填，重新压实。如果路基低矮，地下水位高，但没有条件加高路基，为了保证路床刚度，使设计弯沉值满足要求，需加大开挖深度，换填碎石、片石之后再填筑好土。

（6）对软土地区桥头跳车现象较为严重，鉴于原路基大多都做过处理，且经过较长时间的运营，工后沉降渐趋稳定，不宜采用深层软基处理措施。

（7）路基病害处治周期长，对交通影响较大，需做好施工期间交通疏解设计和管线临时迁改设计，包括设置临时标志标线和信号灯、临时夜间照明等。

2.3.3 路面结构设计

（1）路面病害处理应根据路面病害调查及检测报告详细划分类型和范围，针对不同的病害类型采用不同的处理方法。

（2）对于重型网裂和纵横向开裂，通常是路基存在质量问题，应结合路基处理方案进行路面病害处理设计。

（3）如果路面设计标高有限制，加铺厚度小，但路面实测弯沉值大，说明路床强度、刚度不足，则采取往下加固的方法，开挖至上路床或下路床底部，换填合格土，同时完善路基路面排水功能，保持路床干燥。

（4）如路基无病害，则路面病害处理方案还应结合加铺厚度确定。对于加铺厚度较大的路段（通常厚度大于30 cm，最底层加铺材料为沥青碎石或水泥稳定石屑），路面病害通常不需要处理，直接加铺；如加铺厚度小，则结合PCI值和路面病害类型确定路面维修方案。对于沥青路面和水泥混凝土路面，常用的方法有沥青灌缝、挖除若干层面层和基层再重做路面、条带补缝、换板、注浆等，规范中都有明确处理方案[9]，此处不再赘述。

（5）由于旧路面经过多年运营，沥青老化，多少会有一些松散、剥落和坑槽，即便病害少，PCI值为优，为了保证层间结合，消除薄弱层，宜刨除上面层之后再加铺。

（6）旧路升级改造精细化设计，尤其需要重视慢行系统要素的设计。慢行系统要素含人行道面层、装饰井盖、盲道、车止石、护栏、侧平石、树池、缘石坡道、排水沟、台阶等。为了体现精细化、品质化要求，需注意以下几点：一是直角形、弧形和不规则路口，人行道砖铺装可采用人字形、弧形或扇形的方式过渡，改变以往随意、杂乱、碎料多的做法，使铺装看上去大方、整齐、美观[6]；二是在导流岛、人行道转角等位置，采用弧形侧平石、弧形人行道砖和特殊定制件，使之平顺、圆滑；三是车止石、护栏和树池等构件，注重造型设计和材质选择，避免千篇一律，做到“一路一品”，让人赏心悦目，印象深刻。

2.3.4 城市家具和道路景观设计

根据广州市市政道路精细化、品质化设计与施工技术指引[6]，城市家具包含慢行导向设施、道路照明（路灯）、弱电箱（通信箱）、垃圾桶、公共座椅、报刊亭、活动厕所、洗手台（直饮水）、智能服务设施、遮阳（雨）棚、公交站牌、公交车候车亭、艺术小品、公共雕塑等，在做道路景观设计时，应一并考虑，拟定主题，重视视觉效果，既符合技术规范，又有特色，且经济、美观，让道路成为城市建设的一道靓丽风景。

城市道路路侧杆件众多，尤其是交叉口，有灯杆、交通标志杆、信号灯杆、信息指示牌杆件等，杆件林立、杂乱，极不美观。应在满足规范要求的前提下，尽量减少杆件数量，将信号灯、标志牌或信息牌设置在同一立柱上，既便于驾驶员认知，也为行人提供更为开阔的道路空间。

还需强调一点，道路景观设计应改变过去一些僵化的做法，可打破道路红线与建筑物红线之间的分割，使道路景观与两侧地块的景观相互协调与融合，浑然一体，方得精细化设计的真义。

2.4 新材料新工艺

在近些年南沙区道路升级改造过程中，引进了一些新材料、新工艺，如高强混凝土路面砖、砂基透水砖、陶瓷透水砖、黄石粉路基填料等，一方面节省了造价，一方面对环保和提高工程质量带来较大效益。

3 工程实例

应用上述设计理念和方法，对南沙区若干条道路升级改造示范路项目进行了设计和施工。

（1）结合地形，人行道和非机动车道在平面和竖向上灵活布置，多采用弧线，给人一种灵动的感觉。同时，采用不同的面层材料，人行道采用花岗岩砌块，非机动车道采用透水混凝土面层（见图 1、图 2）。

图1 人行道和非机动车道布置（一）

图2 人行道和非机动车道布置（二）

（2）如果人行道外侧地块暂未开放，或其现状景观与道路景观风格不协调，有碍观感，则在路侧设置一道绿篱进行遮挡（见图3、图4）。

（3）道路景观与外侧地块的景观融合，一体化设计和施工（见图5）。

（4）机动车道内外侧边缘取消平石，可取得更好的景观效果（见图6）。

（5）树穴设置外方内圆的铸铁篦子，避免泥土外露（见图7）。

图3 设置绿篱遮挡道路外侧地块（一）

图4 设置绿篱遮挡道路外侧地块（二）

图5 道路与路侧地块的景观融合

图6 机动车道两侧取消平石

（6）电力、电信井盖如位于绿化带内，则上覆草皮，不易分辨（见图8）。

（7）交叉口处人行道采用弧形花岗岩砌块过渡，显得整齐美观（见图9）。

（8）渠化岛和安全岛小半径曲线部位，采用弧形花岗岩侧石，尽量避免出现棱角（见图10）。

图7 树穴设置铸铁篦子

图8 电力、电信井盖上覆草皮

图9 交叉口处铺设弧形人行道砖

图10 安全岛采用弧形侧石

（9）在路侧绿化带设置一些小品雕塑，为景观添色（见图 11、图 12）。

（10）按广州市公安局交警支队的要求，在人行横道线和停止线之间增设“礼让行人”地面文字标识（见图13）。

（11）交叉口和人行过街位置“多杆合一”，避免杆件林立的现象，路容有较大改观（见图14）。

图11 路侧小品雕塑（一）

图12 路侧小品雕塑（二）

图13 设置“礼让行人”文字标识

图14 人行过街位置“多杆合一”

4 结 语

城市道路升级改造需要研究的内容很多，总的原则就是要满足道路各专业技术标准，达到机动车、非机动车和行人安全、顺畅通行的目的，同时以此为基础，注入“以人为本”的设计理念，一改过去偏重车辆交通、一味追求快速化的做法，充分考虑慢行系统设计，做到路容美观、精致、整洁，让人走在路上感觉身心愉悦、轻松、有序和便捷。精细化设计是达到上述目标的手段，是在以往常规设计的前提下提出的更高要求，其实也是我们在设计过程中贯彻“工匠精神”的一个体现，只有这样才能产出经得起时间考验的精品道路。

本文总结的道路升级改造精细化设计成套方法，在最近实施的南沙区若干条“示范路”项目中得到了应用。实践表明，该方法切合南沙滨海地区实际情况，合理可行，工程质量良好，取得了较好的社会效益和经济效益。