探讨山区城市道路工程设计存在的问题及应对措施

陈青

（山西省城乡规划设计研究院有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

党的十九大是在全面建成小康社会、全面建成现代化社会主义强国、扎实推进实施乡村经济振兴国家战略、开启全面推进社会主义两个现代化示范区建设新征程的基础上召开的一次十分重要的大会。随着我国城镇化进程的不断加快，农村人口向城镇转移已成为必然趋势。与此同时，大量农民进城务工经商，导致农村劳动力出现结构性短缺现象，这给农业生产带来了巨大压力，也对交通基础设施项目建设规划提出了更高的要求[1]。公路、桥梁、隧道等基础设施项目都有自己的一套设计标准和规范，在具体的施工实践中往往会遇到各种各样的问题。本文结合作者多年从事山区公路工程设计与施工的实际工作经历，以山东省博山经济技术开发区的城市道路工程项目实际案例为研究对象，对山区乡镇城市道路工程存在的问题进行分析。

1 项目概况

位于博山经济开发区西侧，与经济开发区高速公路相连接，全长2238m。该工程是该市高新区重点建设项目之一，也是园区规划建设中最关键的一环。该项目预计总建设投资约1.54 亿元，其中国家财政资金投资约11000 万元，其余部分由企业自筹。该项目位于博山经济技术开发区中心地段第二条东西干道上，设计时速为40km/h，线路全长约20km，属于典型的城市支路，地形险峻多变，最大高差50.2m。根据《山东省公路路政管理规定》及有关法律、法规规定，博山经济开发区管委会委托山东市政工程设计院进行本路段工程设计。该项目的主要任务包括完成初步设计方案和编制施工图预算文件。设计工程包括道路、交通、桥梁工程、地面沟渠、排水管道以及电气工程等。

2 道路工程设计

2.1 选择道路路线

在路网规划的指导下，城市道路的路线选择相对简单，建设施工难度也较小。但是随着城市化进程加快、道路等级提升及交通流量增加等因素的出现，导致原有路网无法满足日益增长的交通运输需要。如何合理利用有限资源来保证城市交通畅通已成为一个亟待解决的问题。城市开发区由于其特殊的地理位置和交通需求，在路网规划中具有重要地位[2]。目前，我国大部分开发区都已建成并投入运营，道路交通网络基本形成。在城市发展过程中，新城与老城区之间的交通问题日益凸显，邻近市县之间以及新城区内部道路衔接不畅，路网规划不合理等因素都会影响到施工的顺利实施。因此，在城市道路施工图纸的规划设计阶段，路线的合理选择也成为一项非常重要的筹备工作。

道路路线的选择方法和现场验证。由于山地区域受地形变化影响较大，因此在纵向设计时可采取先纵向后横向的原则。施工方在定线过程中，根据项目组提供的GPS 定线结果及土方分布情况，制定出合理的纵坡与定线方案；由于受施工影响，GIS 技术不能完全满足山区路网的选线要求。针对目前存在问题，需要以地理信息系统为基础，建立一套基于二次开发平台的综合信息管理系统，通过对土地利用类型进行实地调查分析，了解公路建设后土地利用性质变化，为未来城市道路规划奠定基础。在此基础上，结合经济技术开发区的实际车流量和现有地块的规划情况，对开发区未来的交通状况进行预测，确定开发区的道路横断面形状。

2.2 纵断设计

纵向设计是山区城市道路设计中的难点和关键。随着经济的发展，人们对公路建设的安全性也越来越重视，对于路面平整度的要求也日益提高。山地地区的道路由于地势陡峭，坡道上行驶速度缓慢。在1～2km 或不到2km 的距离上，地面高差往往有数十米，这给驾驶者带来了不便，特别是在交通拥堵时，安全风险更大。目前，我国的山路设计普遍没有考虑到地形变化所引起的边坡的横向变化。而是按垂直长度来确定。根据现行线路设计规范，当道路坡度大于6.0%时，应设置平交路口，当道路坡度小于9.4%时，应进行剖面设计。但是对于不同坡长情况下平交口宽度的确定还没有一个明确的方法。因此，本文将针对这些具体问题，提出合理的解决方案。剖面设计与土方计算密切相关。道路法规所涵盖的重点包括道路标高和泥石量等重要经济技术指标，它直接影响着车辆行驶时的驾驶安全性和舒适性。而轮廓设计就是为了解决这一问题而提出来的。设计参考点的选择应与当前道路、交叉口以及当前住宅区或厂区相联系。因此，有必要研究适合于不同类型路面及路况条件下的线形参数确定方法，以提高道路设施的使用效率。对于纵向坡度较大且为非线性坡度的地段，应考虑交通流量大、交通组织复杂的情况，可采取单条或五六开垂直线型的控制方式，车流量小的路段则采用全分开的垂直切线法；非机动车辆与行人之间的距离应尽可能缩小，非分隔断面的纵向设计也要合理。考虑到交叉路口的标高、交叉路口内的道路坡度以及行车安全，建议增加填充量。

2.3 平面相交

在山区城市道路交叉口的规划设计中，除了要满足与道路标高系统的良好衔接、两侧主要建筑出入口地面标高、能见度和防排水性能等要求外，参考点的高度标高范围的确定也是非常重要的。要根据当地交通流量大小及通行能力来确定参考点位置，即选择合理的参考高程。一般认为，路段最高设计车速应不低于80km/h，并尽量避开高峰段。在实际应用过程中，由于地形条件和交通限制，有时会出现超高等特殊情况。如果规划建设道路靠近十字路口，参考点高度的合适性将直接影响交叉口道路规划的垂直坡度，使交叉口过大或增加了不必要的土方工程。

上述问题很容易出现在具体城市主干道的交叉路口。针对这一情况，需要对交叉口的纵断面进行研究，并根据交叉口的高程特点，提出对交叉口进行填挖的施工方法。该方法可以解决在交叉路口存在大纵坡、车辆行驶安全性低等问题。如果公路等级较高，则会导致部分车辆行车速度过快从而影响安全；并且会随着汽车数量的增加，带来一系列交通方面的问题：如交通严重拥堵、交通事故频发等。由于目前我国大部分公路都修建于20 世纪80 年代以前，当时社会经济发展水平不高，人们出行主要依靠公共汽车或客车，该类车辆载重较大，速度较低，对路面的要求也不高。随着时代的进步，汽车保有量也在迅速增加，道路交通压力越来越大。随着我国高速公路建设步伐的加快，一方面车流量大，对路面建设质量的要求也不断高；另一方面，在山路交叉口处有较多的下坡和较大的垂直坡度，导致车辆在垂直方向上容易产生碰撞。

3 管线综合设计

3.1 地下管网设计原则

管道的总体设计原则仍然遵循我国现行的《城市工程管道综合规划法》的标准，但仍有两项规定值得一提。首先，每条路面专用的排水管线相对于路面中心线的位置，必须在不影响原有交通条件的前提下保证畅通；其次，每条线路必须满足大多数环境下的使用要求，否则会影响车辆行驶的安全顺畅。对于城市道路而言。应该尽量使车辆行驶平稳，减少转弯，而不能为了追求快速行车带来的冲击感而超速驾驶。因此，为了行车安全，需要特别注意控制车速，防止发生追尾事故。因此，建议尽可能把所有的管道从公路上移开。对于一些重要路段（如主干道），可采用“一纵二横”的形式进行设置。纵线由地面到地下延伸至建筑物内，横线则从地上垂直向下布置并与纵向平行。如果空间有限的话，所有或大部分的管道都可以铺设在道路上，并且尽量选择采用架空方式敷设，并设置足够数量的临时支架支撑整个管系。对于无法架设架空线的情况，则可采取搭设跨越架的方法进行处理。当遇到紧急情况时，管道的一部分必须铺设在道路下方。雨水、污水、河电及城市弱电等线路要尽量避开市区交通质量较差的地区，以免影响运输管道的正常运行。气体和热水管道在供给过程中容易发生泄漏，因此要特别注意这些具有特殊危险或高泄漏率的设备。电力设备及易燃易爆化学品的输送压力管道以及工业污水管道等也存在着一定的安全隐患。电力管线的净通距离应大于电力检查井与热力管线之间的净通道距离；条件允许的情况下，仍然应该考虑在道路底层或最外层使用，以节省内部空间。

3.2 规划设计方案

地下管网设计要符合业主图纸的要求，需要同时收集、整理相关专业的工程管道平面图，参考相关业主单位的设计、施工监理方案，对管道方案进行了详细、全面、细致的初步设计，为建筑排水与电气照明项目施工图编制提供了基本的参考和施工设施，为其他工程专业管道工程施工图图集的编制提供了重要的参考。经过图纸比较，可选择“预埋后开挖”的施工方法，即施工现场预埋回填。并根据不同管线布置方式及结构特点，确定相应的管材规格。按照《城镇供水排水工程设计规范》（GB 50881—2003）规定，将所需材料按标准分类编号。在市政工程的开发和运营过程中，很多情况下专业管道会与筒仓、高处和线路上发生碰撞。为了避免这种情况的发生，还需要安装预埋管道，控制交叉口管道的安装方式，并防止在今后的施工过程中有其他管道通过。

山区道路开挖受复杂地形环境及地质条件影响较大，自然开挖难度大，面临着巨大的极限挑战[3]。因此，在施工过程中要采用先进的设计技术与施工工艺相结合的方法进行施工。其特点如下：①可以充分利用现有场地和使用现有材料；②节约成本；③可以减少对土地使用性质的改变；④提高了工程安全性；⑤节约造价；⑥可以改善城市面貌，提升城市形象；⑦促进经济发展；⑧保证工程质量；⑨保障生产安全；⑩缩短建设周期。实践证明，通过采取这样的施工方法可以产生较好的经济效益。

3.3 雨水工程

雨水工程规划设计还需要建筑师对山区城市道路周边主要区域的水利地形和水系规划进行充分的调查和了解，并对污水区域进行科学地划分[4]。降雨及径流对城市防洪以及生态环境都会产生一定程度的影响；对于城市河流河道来说，由于流域内植被覆盖率高，水土流失少，因此更应该加强水土保持工作，防止洪水直接冲刷道路造成损失。此外，还应注重与当地历史文化相结合，使之具有地方特色。城市道路受山洪侵蚀影响程度较大，需要进行充分治理开发建设；在划分道路集水区边界时，不应局限于现有的排水道路，而应根据道路沿线的路网，考虑长远的交通排水方案。相关文献表明，当纵向坡度大于水平坡度时，平均集水效果并不理想[5]。在雨水输送过程中，当坡度超过4%时，雨水管道会出现堵塞现象，导致排水渠无法正常工作，沟渠也不能进行系泊。

3.4 排污工程

根据《城镇污水管道总体规划》，污水处理厂（站）的选址应结合地块规划和目前的污水处理需求，确定道路污水运输管道的安装、建设长度以及管径等数据。一般情况下，地下水管道不考虑污水处理需求，直接通过交叉管进行排放，且不考虑道路交叉问题，一般采用单排、双排下水管网。由于地下管线与地面距离很近，一般采取架空方式进行铺设。出线口应设置在单路与市政排水系统之间，这样可以避免雨水冲刷对排水管道的影响。如果污水需要通过道路污水管道进行排放，则会因为道路坡度和高度的不同的而增加建设费用，同时污水管道的深度和直径也将增加，难以满足中长期污水处理需求。

4 结语

我国幅员辽阔，存在不少的山区。随着经济的发展和城市化的推进，公路建设也会越来越多。那么如何完成一条山路的设计规划，对于任何一个设计师来说是需要面临的挑战。由于地理环境以及经济发展水平的影响，很多地方存在着交通拥挤、车辆拥堵、交通安全保障措施不足、环境污染严重等诸多问题。这些问题直接导致当地居民出行不便，甚至会引发一系列社会矛盾。只有解决好这些问题，才能更好地为群众服务。然而，每个城市和地区都有其复杂的地形、气候特点以及复杂的人文历史环境，因此，在实际的公路设计研究工作中以及具体进行项目设计时，设计人员往往需要总结经验、研究分析、自主创新，才能设计出体现实用性、安全性、可靠性和舒适性的山区道路。