市政道路设计现状及改进设计的对策分析

陈逸彬

（广州市城建规划设计院有限公司，广东广州 510000）

0 引言

市政道路设计是城市规划和建设中不可或缺的一环，直接影响着城市居民的生活质量、城市的经济繁荣和环境的可持续性。然而，现行市政道路设计面临着众多挑战，包括交通拥堵、环境污染、交通事故和资源浪费等问题。对此，市政道路设计需要通过深入分析和综合研究，组织以施工单位为首的施工组织，发现市政道路设计的关键问题，提出改进设计的对策，以应对这些挑战，创造更宜居、更安全和更可持续的城市环境，并且为未来城市规划和建设提供有益的建议和方向。

1 市政道路工程概况

市政道路工程是城市基础设施建设中的一个重要组成部分，旨在规划、设计、建设和维护城市的道路网络，以满足城市居民的出行需求，并且促进经济发展，提高城市居民生活质量。本文引用的案例工程概括如下：在谢村道路工程、荷景路改造工程中，市政道路的设计规划主要以协调道路及其周边建筑设施的布局为主，谢村道路工程新建4 条市政道路，包括2 条城市次干路和2 条城市支路，次干路设计速度50km/h，道路宽度30m，设双向4 车道；支路设计速度40km/h，道路宽度15m，设双向2 车道；工程内容包括道路工程、桥涵工程、交通工程、给排水工程、电力管沟土建结构工程、照明工程、绿化工程、管线综合、施工期间交通疏解等，项目周边现状基坑，无法在项目实施阶段完成回填。荷景路改造工程设计为20m 宽现状城市支路改造工程，设计速度30km/h，设双向2 车道，全长1.57km；工程内容包括道路工程、交通工程、排水工程、绿化工程等。以上两个项目的市政道路设计及规划问题具有一定的综合性、广泛性，需要由施工单位统筹规划，协调道路及周边工程项目的建设，避免反复施工、项目冲突等现象的产生。

2 市政道路设计问题分析

2.1 市政道路总体布局问题

市政道路的总体布局是城市规划及交通规划的重要组成部分，通过综合协调城市道路网络的设计及布局，才能真正发挥出市政道路的交通功能及其布局优势。然而，在市政道路的布局设计规划上，道路类型的选择、道路宽度的设计、道路横断面布置与海绵城市排水需求、道路横断面布置与管线综合的相互协调等问题，都是市政道路总体布局规划设计需要面临的工作挑战，如果道路总体布局不符合项目建设与设计的需求，则会导致市政道路最终的建设效果无法达到预期目标，无法达到各专业工程主管部门的相关要求。

例如，在市政道路横断面设计的基础上，应结合道路周边现状，以项目实际可行的原则，在不同路段采取差异化设计，如谢村道路工程中，道路B 北侧为现状基坑，基坑于道路建设之后才可回填，基坑的存在将影响到道路B 的近期实施，横断面设计应进行进一步考虑。在道路交叉的设计上，一般的市政道路工程可采用平交口、立交桥、下穿隧道及岔道等方式来建设道路连接点，但不同道路连接形式所能体现的建设效果存在显著差异。如：在市政道路连接点的布局设计中选用十字交叉口进行布局规划，建成的道路连接点交通流量系数最高能达到7.5～8.0，无法适应更高的交通流量需求，如果在交通流量较大的情况下强行采用十字交叉口的连接方式进行布局，则会造成市政道路在投入使用的过程中出现交通拥堵、交通效率降低的情况。

2.2 市政道路材料应用问题

在市政道路的建设与施工中，如何准确地选取施工材料进行道路建设及设计，是影响市政道路建设效果的关键因素，结合该项目中一些市政道路材料设计问题的表现来看，材料的应用问题对市政道路规划设计造成的影响主要包含以下几个方面：

首先，如果施工中选用低质量或不合格的施工材料进行道路设施建设，则会在一定程度上增加施工中的安全隐患。如，在未考虑到路面材料抗腐蚀性、结构刚度等性能的情况下，建设的市政道路路面极易出现破损、坑洼及滑溜等问题，影响市政道路的正常交通。

其次，一般的混凝土材料具有较为良好的抗冻融性能，但考虑到市政道路对于路面排水的要求，仅采用混凝土实施道路路面施工会大幅度降低路面防渗水能力，故而影响市政道路的规划与设计效果[1]。

2.3 道路软基处理与现状条件冲突问题

道路软基处理在市政道路设计与规划中，指的是通过对施工场地的地基土进行改良，依靠改善地基土质、增加地基承载力及抗变形能力等条件，实现对道路路基土壤进行改良的施工过程。在实际施工过程中，软基处理方案的选用常常受到周边环境的制约，导致市政道路的设计与施工效果大打折扣。其中，选用软基处理方式的常见干扰因素包括：

其一，较厚的人工填土且欠固结沉降，土体存在不均匀、薄厚不一、承载能力不高、压缩性较大的特点。在道路荷载（静力和动力荷载）作用下，地基承载力不能满足要求时，地基会产生局部或整体剪切破坏，影响道路的正常使用，引起道路破坏或边坡失稳、道路沉降、水平位移，或不均匀沉降超过相应的允许值时，将会影响道路的正常使用，甚至可能引起破坏。

其二，道路建设范围钻孔披露建筑垃圾，土体不均匀且不利于部分软基处理方式的选用。

其三，新建道路临近基坑边，因施工阶段车辆荷载超过基坑坡顶限制、使用阶段道路荷载过大而导致基坑失稳，或因施工期间采用不当的软基处理方式破坏基坑锚固系统等。

其四，下穿桥梁段或涉铁段等情况下，无法在桥底、涉铁段展开软基处理工作面；或采用不当的软基处理方式，导致土体结构扰动，对桥梁桩基、地铁区间隧道的结构造成破坏。

因此，道路工程软基处理方法选用应基于实际出发，避免软基处理方式与现状土层、周边其他现状建构筑物不匹配，造成工程资金浪费、施工受阻及施工安全隐患等。

2.4 市政道路基础设施建设问题

市政道路的建设与设计需要综合考虑道路基础设施与道路本身的关联性、适配性问题，而结合市政道路建设的实际表现来看，如果基础设施的建设与规划无法达到理想状态，则会导致市政道路本身的建设效果受到一定影响。以道路基础设施中的排水系统建设问题带来的影响为例：在基础设施与道路本身的布局问题上，埋置于市政道路底部或周边的雨水管道、排水口与雨水沟等，需要在市政道路布局存在一定的水平差的基础之上才能正常使用，而如果排水系统水平差的要求较高，则会导致市政道路本身的设计结构需要发生调整，以适应排水系统的运行需求，这就使得市政道路的规划设计需要考虑更多的设计因素，影响规划设计的总体效率[2]。

2.5 施工期间对现状交通的影响问题

为了避免市政道路设计与施工对周围环境造成影响，施工中通常需要采用施工围蔽等物理隔离对施工范围进行封闭，避免行人、车辆进入施工区域，确保施工场地的安全。而施工围蔽的使用对现状交通将产生影响，以往项目跟进过程中，施工单位时常收到来自周边居民的投诉，投诉内容包括交通堵塞、噪声影响等问题。

因此，对于施工期间的交通组织应统筹考虑，对施工围蔽的安排应结合项目实施内容进行，同时考虑机动车辆、行人及非机动车辆的通行问题，减少施工围蔽对现状交通的运行产生较大的影响，充分体现市政道路工程“以人为本”的原则。

3 市政道路设计的改进方法

3.1 基于配套市政设施与周边地块情况开展的道路平面、横断面设计

根据《城市工程管线综合规划规范》（GB 50289—2016）及《海绵城市建设评价标准》（GB/T 51345—2018）等相关规范，结合《城市道路工程设计规范》（CJJ 37—2012）（2016 年版），道路工程横断面设计应结合日渐完善的市政道路配套工程而开展，而不应是单独的“道路工程”，新建市政道路也应综合考虑周边地块的实际情况，设计市政道路的横断面及各道路部件的参数，这样才能够确保建设的市政道路及基础设施满足周边区域的条件需求，提高市政道路设计的适配性。在谢村道路工程中，道路H 东侧为规划河涌，道路西侧有多个地块，按规定项目需完成海绵城市设计，基于以上专项要求开展道路横断面设计，形成道路断面如图1 所示。

图1 道路H 标准横断面图（单位：cm）

在图1 所示横断面图中，管线之间间距、埋深按《城市工程管线综合规划规范》（GB 50289—2016）进行布设，车行道下的管道避开行车轨迹；人行道下的管道按道路部件埋设，避免管道位于人行道与非机动车道板块交界处，后期维护时，仅需按道路部件居中开挖。人行道、非机动车道分别采用透水砖和漏骨料透水混凝土，在美观的前提下，确保道路满足海绵城市相关规定。经协调，道路东侧规划河涌与该项目同步施工，可避免工程反复开挖而造成的工程浪费。

在谢村道路工程中，道路B 北侧为现状基坑，道路红线为基坑边线，道路计划建成工期先于基坑回填工期，基坑南侧地块建设临近尾声，有通车的需求。而基坑顶上堆载不利于基坑稳定，且采用灌入固化物、振密挤密的方法容易造成土体扰动，容易造成基坑锚索失效。结合以上条件，共形成两组建设方案：方案一，考虑待基坑回填后才开展道路B 的施工，并按场地实际进行软基处理；方案二，剥离部分现状土后填筑气泡混合轻质土，道路分期实施，首期仅实施道路车行道和南侧人行道。因南侧地块有通车需求，该项目按方案二进行考虑，形成横断面见图2。

图2 道路B 标准横断面（单位：cm，高程标注单位：m）

在图2 所示横断面图中，道路B 北侧人行道暂缓施工，车行道及南侧人行道按计划时间可建成，用于南侧地块通行。而采用气泡混合轻质土建设路基，可减少基坑顶面荷载，道路建成对基坑影响较小[3]。因此，道路横断面设计宜根据项目特性制订合理的方案，既能有效推进项目建设，又能切合项目建设目的，满足周边场地使用需求。

道路B 横断面设计是基于周边地块建设条件及需求形成的横断面，是形成谢村道路工程平面布局的关键，基于此优化交通组织方案，对周边的人行道、人行横道进行优化，既能满足项目服务区域出行需求，又能保证周边在建项目的安全性。

3.2 基于功能分区进行道路设计

功能分区是市政道路设计与建设的重要参考指标，在如今的道路系统设计中，建设单位需要根据规划、交通需求及功能分区的重要性，确定不同路段的等级（例如确定主要干道、次要道路等）和横断面组成，这样才能够确保建设后的市政道路能够适应城市交通功能的需求，同时也能够协调市政道路容量与交通流量的关系，改善市政道路设计与建设效果。例如，新建市政道路中，常见次干路等级新建道路有不均等的红线宽度，道路所在区域为商业区、居住区或工业区等，因此在新建市政道路完善周边路网的基础上，根据功能分区来确定市政道路人行道宽度组成和路面结构，即考虑到周边商业区人行和机动车辆通行频繁，导致该路段的交通流量较大，因此给予较宽的人行空间及景观效果良好的花岗岩人行道砖等；在工业区，则考虑重车通行及行车转弯半径较大等因素，可在保证海绵城市、管线综合的基础上，在规范允许范围内缩减人行、非机动车道通行空间，优化车行道宽度及转弯半径，保证道路符合该区域的功能需求。

3.3 环保型设计材料的应用

在绿色化施工理念的指导下，市政道路的设计与规划应当选择环保性能较为突出的材料进行改造工程，这样才能够尽可能地延长市政道路的使用寿命，并且降低道路的维护成本。正如荷景路改造工程的施工材料选择中，建设单位选择SBS（I-D）类型的改性沥青进行施工，相较于一般的沥青材料，改性沥青具有可回收性、温和性以及降噪性等环保特征，更适用于荷景路改造工程的市政道路规划设计，从而优化道路工程建设的环保效果。

3.4 基坑边、下穿桥梁段、涉铁段等市政道路软基处理精细化设计

市政道路软基处理精细化设计对于基坑边、下穿桥梁段、涉铁段等特殊道路区段至关重要，道路软基精细化设计有利于保证工程有效实施，且因为这些区域通常存在地质条件复杂、影响现有结构安全的情况，软基处理精细化有利于保证软基处理方案可行，并且保证精细化的需求。在市政道路的规划设计中，基坑边、下穿桥梁段以及涉铁段等位置的软基处理较为经典。如道路下穿桥梁，浅层软基处理可采用换填法，深层软基处理可用软基处理方式包括高压旋喷桩（跳做法）或结合钻孔（旋挖）桩形成复合地基，减轻现状土体弱化，从而使桩基水平附加应力、水平应力、桥梁桩基础结构安全等，同时保证桥下有足够的安全高度，能安放施工机械展开工作面。涉铁段则需考虑道路荷载和软基处理对地下铁路区间隧道段结构安全的影响，基于涉铁安全评估报告，可采用换填气泡混合轻质土等方法，避免采用处理深度较大的软基处理方式。在基坑边，则需考虑基坑安全性的前提下开展软基处理方式，以谢村道路工程中的道路B 为例，道路B 北侧基坑的基坑底标高为-1.1m，基坑顶平台高程为5.5m，再按1∶1.5 放坡接顺现状地面。基坑采用灌注桩为支护桩，外侧设水泥搅拌桩为止水桩，基坑设钢绞线加固基坑。在道路B 设计过程中，共考虑两组软基处理方式，方案一考虑待基坑回填后才开展道路B 的施工，并实施水泥搅拌桩，基坑锚索基本位于软基处理范围内，故仅能在基坑回填后再开始施工；方案二为剥离部分土后换填气泡混合轻质土，根据南侧地块通行需求，先实施道路车行道和南侧人行道，避开基坑顶2m 不可堆载范围，近期实施范围挖除部分现状填土减少土体自重，改成气泡混合轻质土，而基坑影响范围自重基本保持平衡（见图3）。经过计算，地基承载力满足要求，道路软弱下卧层验算通过，道路沉降计算合格，因此，该方案能有效实施。

图3 道路B 软基处理方法（单位：cm，高程标注单位：m）

3.5 基于可视化设计实现道路基础设施的合理设计

可视化设计在道路基础设施规划和设计中可以发挥出一定的指导作用，帮助设计师及工程师更好地理解及规划市政道路项目，以此来优化决策的应用效果。例如，市政道路设计中可采用地理信息系统GIS、建筑数字化模型BIM 进行可视化分析，对市政道路的设计进行碰撞检测、建设可行性分析等，以便及时排查出市政道路设计存在的隐患问题。典型的例子有：在荷景路改造工程的K0+540 箱涵人行道外侧护栏设计中，依靠BIM 可视化模型进行检测，工程师及设计人员能够及时发现桥涵临空高度大于3.0m 的设计问题，并且根据《城市桥梁设计规范》（CJJ 11—2011）的规范要求，对后续的护栏设计作出改造，使市政道路中的护栏基础设施能够真正发挥其使用效能[4]。

3.6 基于施工场地需求开展市政道路施工期间交通组织设计

以荷景路为例，荷景路为道路改造工程，现状为市政支路，项目周边区域为现状工业区，此次改造为道路病害修复，并增设非机动车道。施工内容包括沥青刨铺、破损路面修复、人行道铺装及现状雨污水改造等其他附属设施等。为避免施工围蔽对现状的影响，需对项目建设内容进行拆分，拆分依据可由工作面、施工时长等因素决定。比如，第一部分：破损路面修复、雨污水改造所需时间较长，修复所需工作面为局部，则采用分块分段步进式施工，仅围蔽施工作业的水泥路面板块，围蔽区域按《道路交通标志和标线第4 部分：作业区》（GB 5768.4—2017）布置交通疏解设施，施工区域以外的路面均可通行。第二部分：沥青路面刨铺，采用时间短，可在夜间施工，根据当晚所能完成的工作量，分幅倒边施工，完成沥青刨铣和沥青刨铺后，立刻开放交通。第三部分：人行道病害修复，该路段人行道通行量较小，可分段分幅开展人行道病害修复，单次围蔽时长不宜过长，若人行道因施工阻断，应在新改造的非机动车道隔离出临时通道供行人通行。

4 结语

总的来说，市政道路设计是一个复杂而又长期的过程，如今，道路设计与周边现状的协调问题、交通安全问题等对市政道路设计造成深重影响，现行的市政道路设计迫切需要结合项目周边现状开展精细化设计，保证项目经济性和合理性。因此在未来，市政道路设计应落实与周边的协调，深入统筹与配套市政设施的协调，使工程设计有质量保证、工程建设高效可行，这样才能够为城市的发展与建设奠定坚实的工程基础。