城市道路设计技术问题的解决方案

城市道路设计中比较常见的问题有线形设计、交叉设计、路基路面设计等方面的问题。

4.4.2.1　道路线形设计存在的问题及处理措施

（1）同向圆曲线间的直线长度

现行规范规定，当设计车速大于或等于60 km/h时，同向圆曲线间的最小直线段长度不宜小于设计速度数值的6倍，反向圆曲线间的最小直线段长度不宜小于设计速度数值的2倍。笔者认为不宜过分强调同向圆曲线间的直线段长度，建议把不设超高的缓和曲线作为直线段处理。选择平曲线半径应重点考虑曲线前后的衔接以及曲线附近的运行速度的连续性和均衡性，并不是越大越好。

（2）小偏角的设计

中心线转角小于或等于7°的情形。转角小于或等于7°的小偏角，容易引起驾驶员的错觉，其最大的问题是平曲线的长度看上去比实际的短，驾驶员容易产生急转弯的错觉，而偏角越小这样的错觉越明显。所以转角越小越要插入长的平曲线，必须使其产生道路在顺适地转弯的感觉。因此在设计车速较高，特别是连续流交通的道路上，为了保证行车安全，必须考虑小偏角的影响。而在设计速度较低的道路上，小偏角对行车安全的影响并不大。因此设计车速小于60 km/h的地面道路，设计时不用考虑小偏角的影响，只要满足平曲线的最小长度即可。如果在工程某路段必须设置小偏角，应尽量考虑设置在交叉口上。如果路线在交叉口处没有太大的转折（一般为3°～5°），也不需弯道设计，仅需在交叉口进行处理，这也是避免采用小偏角的一种有效办法。

（3）超高及加宽的设计

在曲线形路面行驶的车辆会产生离心力，其所产生的离心力需由横向力系数和超高横坡共同承担。尤其对于混合交通路段来说，由于超高设置过大，低速行驶的车辆易发生侧翻事故。因此，一般城市道路设计，特别是在靠近交叉口附近的路段，尽量不用小半径加超高的手法来满足设计行车速度的要求，而是选用不设超高的曲线半径进行设计。必须设计超高时，其超高坡度不宜大于1.5%，即不超过路面的设计横坡，横向力系数小于0.15。

路段加宽应按车道数加在机动车道的内侧，当内侧加宽有困难时，可在车道的内外侧同时加宽。其长度均采用缓和曲线或超高缓和段长度。

（4）最小纵坡的设计

纵断面设计应考虑当地的排水、防洪等实际情况。一般城市道路地形比较平坦，在纵坡小于0.3%的路段，路面排水可能不畅，行车车轮与路面间产生的“水膜”，会影响行车安全。因此，道路纵坡设计应尽量维持原来的地面高程及坡向。在纵坡小于0.3%的路段，应采取加大路拱横坡度、加密雨水口或设置锯齿形街沟等措施来解决排水问题，并保证道路与两侧建筑衔接得顺畅、美观。老路改造工程应尽量以拟合老路为原则，对沉降量较大的道路加铺罩面层，可按降低一级的要求设计车速标准、控制最小坡长，且应满足相邻纵坡坡长差小于等于0.5%的要求。

4.4.2.2　交叉口设计存在的问题

（1）交叉口平面设计存在的问题

交叉口平面设计前缺少交通设计环节，或者交通设计与交通规划阶段路段的交通量、交叉口转向交通量与预测结果不匹配，导致建成的交叉口不能满足现实的交通需求，成为路网中的拥堵点，不得不在道路运营期间对该路口进行改造。

其次，设计人员对交叉口平面设计参数的选取控制不严谨，过大或过小的缘石转弯半径、渠化岛位置、车道宽度等均会对交通安全、通行能力造成不利影响。交叉口范围内竖向设计不合理，导致交叉口内积水，影响交通安全和路面结构的寿命。

（2）交叉口路面结构设计存在的问题

一般整条道路不能仅采用同一种结构，还要考虑到车辆在交叉口内频繁的启动、刹车、转向等对路面的冲击荷载，而且交叉口内的交通量为相交道路交通量的叠加，寿命期内累计轴载次数会比一般路段大，因此会产生较多的路面病害，大大降低交叉口内路面结构的使用寿命。

（3）交叉口设施设置不合理

交通标志、标线、信号灯、照明、交通渠化岛、过街横道、人行过街安全岛、无障碍设施、护栏等各种各样的附属设施是道路交叉口安全、高效运行的保障，但在实际设计中，各种附属设施往往不齐全或设置不合理。另外，由于建设不同步，“马路拉链”现象时有发生，当后期发现某种设施需要埋设时，不得不对道路进行开挖和恢复，因此交叉口范围内通常是“重灾区”。

4.4.2.3　路基路面设计中存在的问题及其处理措施

（1）沥青路面的早期损坏

在现行路面结构设计中，一方面，交通车辆调查资料没有考虑到超载的问题，轴载换算公式也仅限于轴载小于130 kN的车型；另一方面，交通量预测在低等级道路的设计中未被充分重视，而且极易忽视地块建设期的交通情况，因而在设计中得不到准确的轴载次数，造成设计年限内累计标准轴次出现与事实不相符的情况，从而导致路面早期损坏。特别是在城市新区的建设中，道路等基础设施的建设往往早于两侧地块的开发建设，而道路路面结构设计时又忽略了地块开发建设时施工车辆的交通影响，导致道路交付没几年、远未达到设计年限，便已出现沉陷、车辙、开裂等各种损坏，严重影响车辆的通行。

防治措施有以下几点：

一是交通量调查时应充分考虑超载车的影响。在做交通量调查时，有条件的应调查轴载分布情况，没有条件的应增加超载情况调查，并据此换算标准轴载作用次数。新区道路路面设计时，应充分考虑超载车对轴载作用次数的影响，加大保险系数。

二是摈弃道路等级与路面结构设计挂钩的惯性思维。路面结构与交通等级正相关，也就是与设计年限内的累计当量轴次正相关。在设计年限内，道路等级低的累计当量轴次不一定比道路等级高的累计当量轴次低。如在货车禁行的主城区内，一条以通行小车为主的城市主干道在设计年限内的累计当量轴次低于道路两侧尚在开发阶段的城市支路。因此，在路面结构设计时，应全面分析道路两侧的规划和现状用地情况，合理预测道路交通量及交通等级。

三是超载较多时应以半刚性基层层底拉应力为控制指标。超载对基层的损害远大于面层，因此当考虑超载时不能仅采用路表弯沉值为设计指标，不论道路等级高低均应进行半刚性基层层底拉应力验算。

四是加强基层结构及路基设计。为降低后期的养护维修成本，在新区道路路面设计时，应增加基层结构厚度，提高其强度，提高路基设计标准，做到即使路面损坏，也能尽量保证基层与路基的安全，做到只维修路面而不需要翻挖整个路面结构。

（2）水泥稳定碎石层的相关问题

新建道路基层一般选用半刚性结构层，即水泥稳定碎石层。水泥稳定碎石层一旦出现问题就会影响道路表面特别是柔性路面的质量。开裂是水泥稳定碎石基层比较容易出现的问题，沥青路面面层经常会受到这种开裂的影响，如果不及时对这些裂缝进行有效处理，路面将遭受破坏。在路面结构设计时，要严格按照新颁布的《城镇道路路面设计规范》（CJJ 169—2012）中提出的“水泥稳定类材料的压实度与7d龄期抗压强度”的要求控制水泥稳定碎石层质量，保证路面工程安全、可靠、耐久，做到技术先进，经济合理。

水泥稳定碎石层是以级配碎石做骨料，采用一定数量的胶凝材料和足量的灰填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。水泥稳定混合料的强度要求大大高于级配碎石的强度要求，要提高强度，必须采用高水泥剂量，而这样做导致的结果就是基层开裂概率大大上升。如果能提高石料品质，减少细集料中的含泥量，降低粗集料中的压碎值和针片状含量，采用骨架密实型的级配设计，提高砂当量，就可以不降低强度标准。因此应该谨慎选取水泥稳定碎石的无侧限抗压强度，过低的话容易在行车的作用下导致松散，过高则容易造成基层开裂。

水泥稳定碎石层要有合适的压实厚度，厚度不能过大，也不能过小。如果过小（小于12 cm），水泥稳定碎石层就不能形成一个结构层，在摊铺、压实时容易产生问题；也不能过大（超过25 cm），过大摊铺有可能没问题，而压实就可能满足不了要求。因此，在路面结构设计时应设计合理的基层厚度，便于施工时分层碾压密实。(www.xing528.com)

（3）路基拼接中存在的问题

新老路基相接时，要对不均匀沉降进行处理，否则，会导致纵向裂缝产生。提高新填土的压实度、挖台阶以及铺设土工格栅等都是保证新老路基拼接质量的主要措施。具体的拼接措施如下。

在地质条件好，不需要进行特殊路基处理的道路，采用挖台阶的方法。

在地质条件一般，沉降量不大但又不满足规定要求的路基，可以铺设碎石垫层或铺设土工格栅和土工布，土工格栅和土工布铺设时应符合绑扎和张紧的要求。

当沉降量较大，已经影响到老路基的使用时，需要采用复合地基的处理方法，减少新老路基的不均匀沉降量。

根据道路使用情况和理论计算分析，建议拓宽路基的横坡增加值小于原有路基的0.5%。

（4）桥头跳车

桥头跳车是路基路面设计方面普遍存在的问题，其影响因素很多，形成原因也很复杂，但路堤与桥台的沉降差异是桥头跳车的直接原因，道路的沉降量远大于桥梁的沉降量，就会形成台阶或使纵坡突变，导致行车时发生桥头跳车。设置过渡段路面结构、设置大尺寸搭板、提高路基压实度、加强地基处理等是处理桥头跳车的常用方法，笔者建议在设计时加强对路基顶层和搭板处路面结构的处理。

（5）交叉口及公交车停靠站的车辙

由于车辆在路口或公交车停靠站频繁启动、刹车，沥青路面在汽车荷载的反复作用下发生剪切或拉裂破坏，导致道路车辙产生，严重影响车辆通行。从产生原因来分，车辙主要有以下两类。

结构性车辙。沥青面层在温度、荷载的反复作用下产生剪切破坏，导致塑性剪切流变，车轮作用位置被压缩下陷；路面基层在重载作用下，由于自身的强度和刚度不足，产生永久变形。这种车辙一般深度和宽度都比较大，而且还经常伴有泛油、网裂等病害，多出现在公交车较多的道路交叉口。

磨损性、压缩性车辙。由于轮胎摩擦，沥青面层逐渐被磨耗、减薄；由于荷载作用，路面结构层逐渐被压实，出现轻微下陷。这种车辙较浅，其他并发病害较少，多出现在车辆荷载较小的城市道路。

鉴于上述情况，针对不同的道路性质，应对交叉口的进口道（包括渐变段）、公交车停靠站范围内的路面结构进行加强处理，上面层应综合考虑高温抗车辙、低温抗开裂、抗滑的需要；中面层应重点考虑抗车辙能力；下面层重点考虑抗疲劳开裂性能、密水性等。

（6）检查井及井周路面沉降破损

由于绝大多数排水管道以及检查井设置在车行道下，检查井周边的回填夯实特别困难，压实度检查也很难进行，在实际施工中常常被疏忽，导致在使用一段时间后，检查井周边发生沉陷、路面龟裂等通病，不仅降低了行车的舒适性，影响了沥青路面的平整度和外观质量，同时也会缩短沥青路面的使用年限。

若检查井必须设置在车行道下，则应想办法提高井圈周边的压实度。井圈范围内回填土选用内摩擦角较大的透水性材料就是一个不错的选择，如粗砂采用水密法就能达到较好的密实度，从而能较好地减少路基的压缩沉降，同时也有利于市政检查井周边缝隙中渗入的雨水顺利排出。

优化检查井设计，如采用分离式井盖座就是一个不错的选择。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司结合目前在建的工程及杭州市的实际情况，在传统窨井设计、使用情况的基础上，对检查井进行了优化：采用分离式井盖座，改变了传统检查井的井盖座直接由井筒上升的做法。分离式井盖座通过井盖座基础与道路紧密结合，而与井筒（身）保持相对分离。在道路发生沉降的时候，井盖座与路面一起下沉，减少相对位移。

4.4.2.4　路面弯沉的影响分析

（1）理论弯沉与结构层应力、应变的关系

按照弹性层状体系理论，路面理论弯沉与结构层内部的应力、应变在概念上都是等效的，都是基于同一个力学模型、同一组计算参数得到的，只是从不同角度反映了路面整体结构的力学响应状态。由此，沥青路面结构设计包含了上述弯沉和弯拉应力的验算指标。而事实上，当路面设计弯沉验算的条件满足时，弯拉应力验算的条件也同样得到了满足，相对工程设计而言，结构层的应力、应变指标尚存在局限性。

（2）弯沉与路面病害无必然联系

弯沉是反映路面结构在荷载作用下整体结构承载能力大小的指标，其与路面结构的各种病害形式和使用有一定的关系，但没有必然的联系。因此，单独一个弯沉指标并不能完全反映路面结构的使用状态，还需要通过材料组成设计、结构优化设计以及必要的应力或应变的控制指标等共同完善沥青路面结构和材料设计。一味地追求弯沉指标，或忽视弯沉指标，对于路面结构设计而言都是不可取的。

（3）半刚性基层与沥青面层弯沉的关系

资料显示，半刚性基层（含底基层）结构比较强时，整体路面结构的承载能力是稳定的——尽管沥青面层出现了不同程度的破损，半刚性基层或底基层出现一些裂缝，但路面结构的承载能力无明显衰减。也就是说，弯沉指标作为反映结构整体承载能力大小的指标，其衰减变化规律，反映了结构承载能力的衰减程度。从理论上讲，设计弯沉建立了与累计标准轴载作用次数（即疲劳寿命）的关系模型，并通过弯沉指标的大小体现路面承载能力的耐久性或疲劳寿命。

弯沉的测试结果并不能准确反映半刚性基层（含底基层）承载能力衰减的大小。如路面在运行几年后出现裂缝，能直观感到半刚性基层结构产生了严重损伤，导致弯沉值增加。但是，仅仅经过沥青面层的简单修补（并未维修半刚性基层），路面弯沉又明显减小，基本恢复到建成初期的水平，说明半刚性基层基本保持完好，或者说半刚性基层尽管已产生一些裂缝，但仍具有较强的承载能力。

由此说明：第一，尽管半刚性基层结构产生一些裂缝，如干缩裂缝、温度收缩裂缝，甚至疲劳断裂，但对路面结构整体承载能力没有显著影响；第二，沥青面层有可能先于半刚性基层遭受疲劳损坏，或者两者同时遭受了疲劳损坏。对于这种疲劳损伤，通过一般的连续的弹性层状体系理论是无法分析的。这就是理论与实际的差异，其关键在于沥青面层与半刚性基层之间是不可能形成完全连续状态的，特别是薄沥青面层，这种不连续状态对于沥青面层的力学损伤更为严重。

4.4.2.5　路面积水问题分析

除了施工原因，雨水口的尺寸和数量不足、位置设置不当也是雨天路面排水不畅，从而引起路面积水的原因。

设计中需要进行合理的雨水口泄水量计算，通过计算，合理选择雨水口的类型及间距，根据实际情况布置雨水口，避免雨水口泄水量不足造成内涝。在布设雨水口时还应注意港湾式公交停靠站、交叉口渠化段因路面拓宽而引起的道路低点位置变化。