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成都市清江东路(成温路一环—二环)改造设计

2014-09-26

城市道桥与防洪 2014年6期
关键词:车道路基路面

徐 松

(中国市政工程西南市政研究总院,四川成都 610081)

1 概述

随着西部大开发战略的实施,成都区域一体化进程加快,2009年国务院批复成都统筹城乡综合配套改革实验总体方案,对于构建“全域成都”,需要交通支撑。要实现“新成都、新规划、新跨越”,也需要交通引导;而打造“三中心、两枢纽、四基地”,对于交通发展方向、发展途径、近期重点,需要明确;同时,近年来伴随成都市社会经济的快速发展,城市化、机动化进程加快,居民可支配收入持续增高,居民对于购买私家车保持高度热情,交通需求增长迅猛,交通拥堵形式严峻。由此,成都中心城区面临越来越严重的交通拥堵,给成都经济、居民出行及城市可持续发展造成严重影响。

尽管政府已经采取多种缓解拥堵的措施,但是目前交通拥堵仍然呈现快速较重的趋势,交通拥堵已经成为社会关注的热点问题。随着成都城市人口、经济的增长和建成区域的继续扩大,除了加速机动化和交通拥堵的压力,成都还将面临交通基础设施用地紧张和环境压力增大等诸多问题。实施“交通先行”战略,构建西部经济核心增长极的传输系统。

依据《成都市城市总体规划(2011-2020)》,成都市将建成“高速路网、快速路网、主干路网”三大体系。此外,中心城区主干路网基本形成,交通功能需要提升。

2013年5月中心城区缓堵保畅“两快两射一环”工程中的“两快”工程——二环路快速路+大容量快速公交系统及“两射”工程中的成温路快速通道已经正式通车。贯穿成都市东西向的主动脉通道蜀都大道也改造完成。作为连接蜀都大道、成温快速路及二环路的的成温路(一环—二环)建设已经迫在眉睫。

2 项目概述

成温路(一环—二环)全长1.3 km,线路为东西走向,西起于二环路成温路口,东接一环路蜀都大道路口。道路规划红线宽度为40 m。现在道路为双向六车道,见图1。道路工程主要技术标准见表1。

图1 项目位置图

表1 道路工程主要技术标准

2.1 道路现状

现状道路为三块板,标准路幅划分为:3.5 m人行道+4.5 m非机动车道+1.5 m分隔带+10.5 m快车道(含右侧公交车道)+10.5 m快车道(含右侧公交车道)+1.5 m分隔带+4.5 m非机动车道+3.5 m人行道。路幅宽度40 m,见图2。

图2 现状标准段断面(单位:m)

现状道路起点至草堂支路范围现状为地铁施工范围,地铁围挡位于道路南侧。北侧为双向四车道的临时施工疏解道路,本段道路路面结构破损严重,交通拥挤和混乱,见图3、图4。

图3 现状照片(一)

图4 现状照片(二)

正常路段为双向六车道,三块板的断面型式。在交叉口局部扩宽一个车道。外侧为公交车专用道。两个侧分带各1.5 m,非机动车到4.5 m,标准人行道宽3.5 m。

终点段接中医学院跨线桥。现状跨线桥连接成温路(一环-二环)与蜀都大道,跨域了一环路口,断面为双向四车道。由于城外侧的桥梁中线位于道路中线的北侧1.5 m左右,所以城外侧北侧辅道宽度为6~7 m,南侧辅道为10 m左右。北侧辅道在交通高峰期较为拥堵,机动车与非机动车抢道现象较为明显。南侧辅道通行效果相对较好,但是人行道较窄,架空线路还未下地,景观效果较差。

2.2 主要存在的问题

(1)容量不足:车道数为双向六车道,道路容量不能满足交通需求。蜀都大道为双向八车道,成温快速路高架层为双向四车道,底层为双向六车道。成温路(一环-二环)现状为双向六车道不能满足交通需求,成为了交通瓶颈。

(2)一环路跨线桥北侧辅道宽度较窄机非混行,交通组织较为混乱。

(3)现状有部分高压线路及通讯线路未下地,而且通讯线路杂乱无序,城市景观效果差。

(4)地铁四号线草堂路站占道施工,现状只有双向四车道临时通行,交通拥挤。

3 总体设计

3.1 总体原则

(1)充分利用既有道路空间资源,增加交通容量的原则;

(2)保证道路资源公交优先使用原则;

(3)交通管理智能化,公交设施人性化,空间环境美观化。

3.2 设计基本理念

(1)从实际情况出发,在《成都市城市总体规划》的指导下,使道路建设与城市的发展规划相协调,既保护环境,又最大程度地发挥工程效益;

(2)按照经济效益、社会效益同时兼顾的原则,确定工程的设计方案,注重环境保护、节约能源及降低成本;

(3)按照合理性与可行性相结合的原则,目前实际需要与长远发展相结合的原则确定工程内容;

(4)按照市政道路规范要求,使工程建设科学、经济、合理的原则;

(5)在符合环境改善的前提下,提高景观质量、增强文化内涵,将美丽的自然景观和丰富的人文景观充分结合,融为一体。

(6)满足节省投资的原则。

在相关道路的附属工程中,以相对经济的工程造价为原则,减少不必要的浪费。

3.3 总体方案设计

成温路(一环—二环)全长1.3 km,线路为东西走向,西起于二环路成温路口,东接一环路蜀都大道路口。道路规划红线宽度为40 m。

本次设计主要涉及的专业有道路工程、桥梁工程、管线工程、照明工程、交通工程、绿化景观工程及概算。

本项目东侧相接的蜀都大道为双向八车道,西侧相接的成温快速路高架层为双向四车道,底层为双向六车道。成温路(一环-二环)现状为双向六车道不能满足交通需求,成为了交通瓶颈。本次改造首先保证道路的交通需求,总体思路为拆除现状的侧分带,将原有的三块板改造为一块板的形式,保证双向八车道的通行能力。

4 主线平纵设计

4.1 平面设计

本项目道路平面线形按计算行车速度60 km/h的技术标准进行设计。

由于南侧人行道普遍偏小,在大庆路口段现状南侧没有人行道。根据总体设计思路及管线综合的布置,起点至牧电路段将规划中线向北侧偏移0.6 m,北侧的人行道边线不动,南侧的人行道增加1.2 m。牧电路至设计终点受现状天桥中间桥墩及跨线桥中分带的影响,本段中线保持不变。两段中线的偏移在牧电路路口处理。

4.2 纵面设计

纵断设计主要考虑以下几方面因素:

(1)满足道路技术标准、规范要求;

(2)满足道路的净空;

(3)既有高架桥梁标高;

(4)结合地形、地物及道路两侧场地高程,尽量减少挖方数量,节约工程投资;

(5)与之相接的现状道路(通道)高程;

(6)满足防洪、雨污水排放需求。

道路纵断面主要受现状路面标高控制,考虑路面结构的加铺厚度进行拟合。

4.3 横断面布置

现状道路为三块板,标准路幅划分为:3.5 m人行道+4.5m非机动车道+1.5m分隔带+10.5m快车道(含右侧公交车道)+10.5 m快车道(含右侧公交车道)+1.5 m分隔带+4.5 m非机动车道+3.5 m人行道。路幅宽度40 m,见图5。车道宽度为小车3.25 m,公交车3.5m。蜀都大道改造后的车行道为3m,公交车道为3.75m。结合蜀都大道的断面形式,节约道路资源,本次改造成温路车道宽度与蜀都大道保持一致。由于中线向北侧偏移,南侧的的人行道扩宽1.2m,见图6。现状南侧的人行道只有通讯管道,将电力下地的新建的管道放在南侧的人行道。通讯下地管道利用现状的管道进行扩容。

5 分项工程设计

5.1 路基设计

路基工程设计应以增强路基稳定和控制路基变形为主要目的。为此,应采取选择合适填料,进行充分压实,改善水文状况,加固软弱地基等措施,以控制路基和地基的变形量,给路面以坚实的支承,保证其使用寿命和服务水平。

图5 现状标准段断面(单位:m)

图6 方案一断面(推荐方案)(单位:m)

新老路基结合部处理的主要措施包括老路路肩和边坡处理,以及新老路基结合部的加强处治。

(1)老路路肩和边坡处理

老路路肩和边坡处理即拓宽新路基填筑前先对新老路结合处的地基表面和边坡坡面进行预处理。

a.地基表面预处理

原地面上的植被、树根以及表层富含有机质的腐植土需要清除。若不去除直接在其上进行路基填筑,这些有机质植被、树根日后腐烂消解,一则在交界面形成空隙而产生沉降,二则污染周围填料,使该周围形成一潜在的危险滑裂面,最终导致路堤失稳。

b.边坡坡面预处理

老路与新路交界的边坡坡面0.3 m左右厚度内以及外侧路肩0.5 m范围内应挖除换填。因为该处往往由于长期暴露在大气中,受到干湿循环、水流冲刷、大气侵蚀等气候影响,加上该处老路施工时压实机具无法压到,外侧又没有侧限效应,路基压实度要明显差于其他部位。否则在该交界面属于薄弱界面,路基整体抗变形能力下降,路基变形增加,极易导致新老路基结合不良。

(2)新老路基结合部加强处治

新老路基结合部的加强处治,可采用通过在既有路基边坡上开挖台阶、在结合部设置加筋材料等措施。

a.开挖台阶

老路与新路交界的坡面上应挖设台阶,台阶的挖设可以大大提高新填路堤的边坡稳定性,且该项措施投资也不会很大,容易被建设单位、施工单位接受。

台阶开挖高度在0.6~1 m左右,细粒土填料取下限,巨粒土和土石混填可取上限,填石路基可取1.2~1.5 m。

b.路基加筋

工程实践经验表明,在新老路基结合部采用加筋处治后,拓宽路基的稳定性明显提高。

新老路基结合部加筋处治在设计和施工中必须注意下述几点:老路基边坡开挖台阶后,在新路基填筑、压实到相应标高时,再铺设土工合成材料,要求铺设平整,伸至台阶内缘,使加筋材料的被动抗力区尽可能长;材料应选择抗拉强度高、延伸率小、易于施工、价格较低的土工合成材料,如塑料土工网、塑料土工格栅、玻纤格栅等;加筋材料在新路基中铺设长度应达到车道线外缘,尽可能每一台阶铺设一层,铺设层数不少于三层。

5.2 路面设计

(1)设计年限:15 a;

(2)设计荷载:BZZ-100。

5.3 路面病害处治

5.3.1 路面整体处治方式划分

根据道路检测资料其中:清江东路一环路至二环路段道路现状为水泥混凝土路面。

5.3.2 白加黑路面病害处治

根据道路检测资料及水泥混凝土路面通常的破坏情况,确定了以下几种水泥混凝土面板病害处治方式:

(1)碎板处理

对于破碎板块,采用更换破碎板的方法进行处治,换板时采用C40混凝土浇筑面板(弯拉强度不低于5 MPa)。具体的换板条件如下:

a.当水泥混凝土板块已破损开裂成3个及以上块状的均按整块板换板;

b.当水泥混凝土板块有一条明显的裂缝贯通全板且缝两侧有错台的,该板块为整块板换板;

c.当水泥混凝土板块有一个角的破损面积大于1/4板块,同时出现了错台或沉陷或唧浆的,该板块为整块板换板;

d.当水泥混凝土面板有连续多块破碎且中间夹有1~2块好的混凝土板时,将连续破碎板块及中间的好板块一并挖除换板。超过两个以上完好的板块时对这些好的板块予以保留;

e.对于水泥混凝土板块破碎严重或伴有沉陷、唧浆,或连续多块板破碎的,这些板块下的基层甚至底基层均存在不同程度的损坏,在对板块进行更换的同时,需要对整个基层或底基层(需要时)进行挖除,然后采用C20贫混凝土进行换填,厚度不小于20 cm。

(2)裂缝修补

裂缝修补应根据裂缝损坏严重程度分别处治,当板内有轻微裂缝且板内无错台时,则不需要换板,只进行裂缝维修及混凝土板稳固处理即可,但经过处理后,断板间应满足采用落锤式弯沉仪FWD逐板检测板角处的弯沉,根据不同荷载下弯沉曲线的截距小于30μm、单点弯沉小于0.14 mm,相邻板块的弯沉差小于0.06 mm的技术要求,否则应采取灌浆等技术措施进行再处理。如果混凝土板有错台时,则应进行换板处理。

a.对于板块基层稳固、无错台、宽度小于3 mm的轻微裂缝维修,清缝后采用环氧树脂灌缝。

b.对于宽度大于3 mm裂缝、缝边有破碎或错台的,应进行板块更换。如果基层、底基层甚至路基松软的,参照换板处理相关要求执行。

(3)边角断裂剥落修补

a.当混凝土面板内仅有一条贯穿裂缝,或一个角破损,且破损板角的面积在1/4板块面积内时,可只进行板块的局部更换,采用局部切除后进行修补,具体修补方法见裂缝修补中宽度大于3 mm裂缝修补,新老水泥混凝土界面采用界面剂处理加强界面粘结强度,界面处理剂1 d龄期的抗折粘结强度不小于2.4 MPa。

b.混凝土面板局部修补时应注意两个问题:一是平面切割的几何尺寸;二是与旧板块的连接。

c.在同一个板块内不能有两块修补块,否则按整块板更换进行处理。

(4)沉陷、脱空、接缝传荷能力不足的处理。

对于存在沉陷、脱空、接缝传荷能力不足的完好混凝土面板,采用板底压浆的方法。

(5)错台处治

对于完好的混凝土板与板之间发生错台,处治方法为采用压浆抬板并辅以磨平法。对于板块因脱空下沉,在压浆完毕弯沉检测满足其要求后,仍有错台的板块可采用磨平机磨平(对高差小于10 mm的错台,可直接用磨平机磨平,对大于10 mm的错台,可借助人工将高出的错台板基本凿平,然后再用磨平机磨平),应从错台最高点开始向四周扩展,边磨边用3 m直尺找平,直至相邻两块板齐平为止,磨平后,接缝内应将杂物清除干净,并吹净灰尘,及时用聚氨酯填缝料填缝。

(6)接缝维修

裂缝维修根据损坏严重程度分别处治,当板内有裂缝且板内无错台时,则不需要换板,只进行裂缝维修或混凝土板加固处理即可。

对于裂缝宽小于1.0 cm的缝,先用清缝机进行清缝,然后用聚氨酯填缝料进行填缝。清缝时,缝壁应垂直,如缝宽小于0.5 cm,则扩缝宽度为0.6~1.0 cm,深度2.5~3.0 cm;如缝宽大于0.5 cm,清缝后采用聚氨酯填缝料直接进行灌缝处理。

当缝宽大于1.0 cm时,若裂缝处无翻浆,说明基层未受影响,在不影响行车安全及舒适性的前提下可在清缝后采用氨酯填缝料灌缝,并采用防裂贴贴缝。处理后的混凝土板应满足弯沉(BZZ-100)不大于20(0.01),相邻板块间的弯沉差应不大于6(0.01 mm)。对不大于10 mm缩缝、板块裂缝及胀缝,防裂贴规格宽度需不小于300 mm;对不小于10 mm的纵缝及加宽路面的纵缝,防裂贴的规格宽度需不小于500 mm。

混凝土板块病害处治合格的标准:

经过对混凝土板块病害的处理后,混凝土的弯拉强度应不低于5 MPa;采用落锤式弯沉仪FWD逐板检测板角处的弯沉,应满足不同荷载下弯沉曲线的截距小于30μm、单点弯沉小于0.14 mm,相邻板块的弯沉差小于0.06 mm的技术要求,否则,应再次进行处治,直至合格为止。

5.4 路面结构设计

5.4.1 测分隔带处新建沥青路面

根据现场调查,清江东路一环路~二环路侧分带绿化带宽度为1.5 m,考虑到机械施工作业面和为防止裂缝采取分台阶填筑工艺,根据绿化带两侧铣0.5 m。

考虑到本次改造工期紧张的因素,基层采用素混凝土。由于现状在侧分隔带处部分管线无法移除,考虑套管保护后,降低现有管线的埋设深度,并用素混凝土包裹处理方式。基层混凝土分两层砌筑的原因,一是考虑底层混凝土能够提供一层平台方便管线套管保护;二是通过多一道工序,强制性保证基层混凝土能有一定的养护时间,即使工期紧张,也能保证路面结构施工质量。

在水泥路面上进行的白改黑沥青加铺,则在新建侧分带路面结构时,需横向设置传力杆。具体见图7。

对于基层混凝土,每隔5 m需设置假缝,正常路段每隔50 m需设置胀缝。新老基层搭接处以及切缝处,需设置防裂贴。

5.4.2 罩面

对全线主车道与非机动车道路面,病害处理后,进行面层罩面。

图7 路面结构

(1)机动车道白加黑路面结构

4 cmSMA-13(SBS改性)

洒改性乳化沥青粘层

5 cm中粒式沥青混凝土(AC-20C)

1 cm应力吸收层(AR-SAMI)

喷砂打毛路面(修补后)水泥混凝土路面

(2)新建车行道沥青路面结构

4 cmSMA-13(SBS改性)

5 cm中粒式沥青混凝土(AC-20C)

1 cm应力吸收层(AR-SAMI)

30 cm C40水泥混凝土

20 cmC20水泥混凝土

30 cm级配碎石

压实土基

(3)主要参数

路面设计弯沉值:Ld=28.2(0.01 mm);

基层顶面竣工验收弯沉值LS=33.8(0.01 mm);

底基层顶面竣工验收弯沉值LS=161.1(0.01mm);

土基顶面竣工验收弯沉值LS=310.5(0.01 mm);

路基顶面回弹模量:30 MPa;

C40水泥板块,抗折强度按5.0 MPa进行验算。

5.5 排水工程

根据现场调查,全线主车道需提升和更换检查井共644口。井盖承载等级为重型,试验荷载等级和允许残留变形量的指标参数应满足GB/T23858-2009规定的D400承压等级要求。

井盖须具备可调节安装标高、防沉降、防盗、防滑等功能及防噪音、防跳动、防意外开启的弹性紧锁功能。盖板背面须铸有生产批号、厂家信息等,以便质量跟踪与监督。

对全线的雨水篦子进行提升,对损坏和陈旧的雨水篦子进行更换。根据《成都市城市道路各类地下管线检查井、井圈、井盖设计施工补充规定》(2011年版)要求执行。

5.6 交通工程

完善的交通设施和有效的管理手段是保证道路使用安全、运行效率高的重要措施。本项目位于成都市西部片区,属于平原区城市道路,其交通工程主要设计内容包括交通标志标线、交通控制系统两部分。交通工程设计应满足国标(GB5768-2009)《道路交通标志和标线》和其他相关规范的要求。

交通工程应本着“以人为本”的精神,体现人性化设计,并本着“安全、有序、畅通”的原则进行设计;控制系统设计本着“安全、先进、实用、经济”的原则设计,系统设备选型充分注意设备的先进型、可用型、可维护性,力求做到设备少维护;光纤通信系统设计强调可扩展性、稳定性。

交通工程设计应以完全不熟悉本工程路网体系的司机为使用对象,使其通过交通工程设施和管理手段的引导,顺利、快捷、安全地抵达目的地,避免发生错误行驶。

5.7 道路附属工程设计

本工程无障碍设计需在道路路段人行道、沿线单位出入口、道路交叉口、人行过街设施、桥梁、公交车站等设施处满足视力残疾者与肢体残疾者以及体弱老人、儿童等利用道路交通设施出行的需要。对此我国已有国家行业标准《无障碍设计规范》(GB50763-2012)予以了明确规定。

6 施工方案及施工组织设计

6.1 临时交通组织

本工程改造位于交通繁忙的都市区,工程实施建议采取分段封闭施工。局部路段封闭期间,社会车辆可通过并行的环状道路(如一环路、三环路)及射线道路对交通进行分流,对施工区域内的绿化带进行拆除、硬化,拓宽原有道路进行临时交通通行,同时采用交通管控措施对社会车辆进行限行。对于桥梁结构的施工建议采用预制拼装的施工方式,减少支架搭设对道路的占用。

6.2 交通安全组织

(1)成立交通组织工作领导小组,配备足够的专职安全员。配足、配齐用于交通组织的各种标志、标牌、隔离墩及各类诱导反光设置。

(2)加强信息引导,理顺交通组织,布设交通安全设施。

(3)严格按照交通组织方案和作业规程进行布控,做好临时隔离措施,防止人员或车辆进入,设置必要的临时防护措施,防止车辆冲入施工区。

(4)施工区域必须进行打围隔离,在梁体吊装、安装期间应加强现场的安全保护措施。梁体的吊、安装尽量选择在夜间或车辆通行较少的时间段进行。

(5)施工期间应配合交管部门做好现场的交通管制工作,并增强高峰时段交警及交通协管人员的出勤人数,通过交警现场指挥配合信号灯控制对现场交通进行有序组织。

(6)制定突发事件应急预案,积极应对可能发生的交通组织事故,有序地组织事故救援工作,最大限度减少人员伤亡和财产损失。

7 结语

随着城市的发展,城市道路作为城市存在和发展的物质基础,是城市经济正常运转的前提条件和居民生活的根本保障,也是城市承载功能最主要的体现。我们必须从增强一个城市乃至一个区域发展的实力、活力、竞争力的高度和视角,认识城市道路建设的重要意义和作用。城市道路路网新建道路的逐步完善,经历了道路使用周期之后,逐步进入道路的维护改造阶段,城市道路的改造不仅是提高道路本身的使用功能之外,还兼顾着打造该片区景观及商业功能的提档升级。在道路改造中,对原道路交通分析,评价道路的服务水平,满足改造后该道路在路网服务功能,对现有路面使用评价,是道路改造前期的重点。在设计过程中,充分利用现有路面结构,对原路面改造,对地下管网的综合设计,景观的提升打造,整合资源,节约工程投资可持续发展是设计的重点,在后期施工过程中,改造工程施工会造成交通不畅等,这就要求有关部门在施工期间,加强交通管理和文明施工管理,积极协调施工单位加快施工进度,尽可能缩短施工工期。在施工中加强现场管理,减少人为因素造成的拥堵,最大限度减少对居民出行的影响。

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