自2014年1月以来,西部区域总部积极参与了雅安市重要基础设施类项目的灾后恢复重建,承担起雅安经济开发区系列道路的工程设计工作。工程设计项目涵盖17条市政道路及12座市政桥梁,设计道路总长度30千米,总投资近10亿元,设计内容包括道路工程、交通工程、给排水工程、照明工程、通信工程、电力工程以及桥梁工程等。作为直接面向实施的灾后重建项目,不仅设计周期短、质量要求高,并且需要对工程造价控制严格;多项目的同时实施也对协调工作提出了更高的要求。目前,项目设计的绝大部分道路、桥梁已竣工并部分投入使用。
已建道路现状图
从规划设计到实施落地,项目组在整个参与过程中遇到过很多问题,同时也积累了一些经验和教训。相比于平原地区,山地城市道路的设计更应从以下几个方面着重关注:
地形起伏大、地形地貌不规则是山地特有的地形特征,受地形条件的限制,山地城市道路设计中通常会遇到“高标准导致造价高、低造价面临标准低”的问题,地形、地质条件及道路功能成为设计指标选取的主要影响因素。
在山地城市道路设计时,指标的选取综合考虑地形及地质条件的影响,道路选线首先应当避开地质灾害路段以保证安全性;其次应根据道路的等级和性质区别对待,快速干道和主干道选用较高的设计指标,低等级道路可以按较的低标准进行选线,依据地形的特征开展设计工作,尽量避免破坏地形地貌和高填深挖。地形困难可无需强求高指标,选定经济安全指标,合理诱导驾驶人员的视线,通过良好的平纵组合达到设计合理的目的。山地城市的“三维”立体效果很明显,因此在道路总体布局时更应注重道路自身景观与周边环境的协调统一,打造融合协调的景观效果。
道路设计指标影响因素及对策
借鉴重庆市经验,《重庆市城市道路交通规划及路线设计规范(DBJ50-064-2007)》是针对《城市道路设计规范(CJJ37-90)》和《城市道路交通规划设计规范(GB50220-95)》对山地城市实用性不足而编制的地方规范,对山地城市道路规划设计进行补充完善,规范放宽最大纵坡控制值,纵坡极限值由《城市道路设计规范》的6%、7%、8%放宽至7%、8%、9%、10%、12%,低等级道路的纵坡极限值有较大幅度的放宽,以期降低城市建设开发成本。
表1机动车道最大纵坡限值
尽管山地城市道路纵坡限制有了较大幅度的放宽,但对交叉口的坡度应有更严格的控制指标,为避免交叉口出现视距不良的安全隐患,交叉口坡度应小于3%。同时为保证交叉口处的坡度平缓,建议规划阶段避免按照极限值进行道路竖向的设计。
另外,建议在道路前期方案研究阶段采用三维可视化技术,将道路的平、纵、横设计及道路周边的现状场地融为一体,利于在设计过程中考虑道路和环境的相互影响、 判别道路行车的视觉条件,从而提高道路路线的设计质量,同时也为道路方案的对外展示以及专家评审提供更加有力的依据以及信息化载体。
名兴草大道三维可视化模型
道路的实施与沿线土地的开发进度通常存在时差,二者分步实施便于各自的项目管理,但从整体的经济性来看,易造成工程量的浪费。
以雅安经开区标准厂房工程(三期)工程与沿江路工程为例,地块场地平整工程与外围道路工程隶属于不同的项目,在实施过程中地块场地平整在前,道路实施在后。场地平整最大回填深度超过8米,实施过程中既未处理软土地基,回填土也未达到压实标准。受深回填区域的影响厂区内部用地受限,深回填区南侧的沿江路高填方路段实施困难。
项目总平面及地质剖面图
由于人工填土处理困难,厂区内部深回填区道路等基础设施暂缓实施,等待人工填土自然沉降;沿江路实施过程中则为保证高填方边坡的稳定性,设计增设造价大于100万的支挡结构。若场地平整与道路工程同步设计实施,充分考虑高填方的处理,可一定程度上提高工程项目的安全性与经济效益。
因此,道路设计应尽可能与沿线土地利用开发衔接,做到道路设计、场地整治同步考虑,节省片区开发成本。一方面土石方可统一调配,平衡区域土石方,减少土方运距,减低造价;另一方面道路与地块一体化设计,减少一些不必要的临时高填方路基与临时深挖方路基,减少支挡结构的设置。
以名兴草大道为例,前期勘察以80~100米的间距布设勘探孔(规范要求勘探孔间距为50米~100米),钻孔均位于道路中线及人行道边线,未在边坡位置进行钻孔勘探。在设计实施的过程中则遇到了以下问题:
局部位置地形图高程与实测高程偏差3米以上,一方面影响道路纵断面的优化设计,另一方面不利于土石方工程量的精确计算,造成工程费用有较大的出入,无法精确控制工程造价。
在名兴草大道永兴至草坝段第一标段设计实施中,第一版施工图设计根据地勘资料测算软土工程量为18758立方米,而在施工前期根据实际情况对地勘资料进行复核并修正后,测算软土工程量达到90068立方米,超出原测算值3.8倍。对特殊路基勘察资料的缺失影响路基的稳定性判定以及工程量的测算。
对边坡勘察资料的缺失不利于边坡的防护设计,导致实施过程中局部区域可能存在较大的安全隐患。
因此,除了常规的探勘要求,山地城市道路对地质勘察设计的要求应更强调以下几个方面:
1)施工图设计阶段建议要求业主方提供道路断面的实测数据;
2)应要求勘察对每个地貌单元和不同地貌单元交界部位布置勘探孔,在微地貌和地层变化较大的地段加密勘探孔的布置;
3)应要求勘察对道路沿线挖、填边坡,尤其是高填方及高切坡地段,根据地质构造特性评价边坡的稳定性,提出处理措施及建议。
建议填挖方路段地勘布孔位置示意图
山地地质构造及地貌环境复杂,在道路工程的实施过程中,由于道路边坡的开挖,会对山地环境产生一定的影响,易造成滑坡灾害的发生。为防范地质灾害确保路基安全,道路边坡设计大量采用支护结构,一般路基边坡多采用分级放坡加设置临时截(排)水沟的形式进行防护。
一般填方边坡采用“分级放坡+植草护坡”的防护形式,路基外侧地表水往路基汇集时,在坡脚设排水沟。排水沟布置在3米占地线内侧。
一般挖方边坡采用“分级放坡+骨架护坡+三维网防护”的防护形式,挖方路基外侧地表水往路基汇集时,在坡顶外5米占地线内侧设临时截水沟,并顺地势接入道路排水系统或排出。
一般挖方边坡防护设计实施效果图
滑坡的处理原则是尽量增加抗滑力,减少下滑力,先固脚,后削坡。通常通过以下多个措施实现:
止速减压,通过反压坡脚以及坡顶卸载减缓滑坡体的下滑速度;坡体保稳,通过预应力锚索稳定滑坡体;综合治理,坡脚采用抗滑桩阻止坡体下滑,同时坡面加预应力锚索进行坡体稳固。
无论采用哪种措施,坡顶截(排)水设施的设置是基本,所谓无水不滑坡,在素有“天漏”、雨城之称的雅安地区,道路边坡的排水设计就更为重要。
滑坡处理措施示意图
所有项目的实施过程中出现两处较为大型的滑坡灾害,一处位于成新蒲快速通道深路堑区域,一处位于名兴草大道南段深路堑区域。
①成新蒲快速通道的滑坡处理
由于施工过程中直接对边坡坡脚开挖取土且未对坡体中上部进行削坡卸荷处理,在降雨的条件下,成新蒲快速通道右侧形成滑坡,严重威胁道路的建设,若滑体失稳起滑,滑区上部高压线铁塔所在地层则失去压重作用,铁塔所在地层存在蠕滑变形危险。
成新蒲快速通道滑坡区现场照片
在对滑坡现场进行现场观测及补充勘测后,项目组同地勘以及专家提出防治对策:
☆方案一:抗滑桩+反压坡脚+裂缝夯填
建议高压线铁塔外围设计抗滑桩6根,对坡脚进行碎石土反压并碾压夯实,对裂缝回填并夯实。
☆ 方案二:桩板墙+格构+锚索+裂缝灌浆处理+截排水措施
建议于坡脚反压土体外围修建桩板墙防治反压土体蠕滑;对坡体采用格构结合锚索进行护坡;坡表裂缝进行灌浆处理,并做好排水沟的开挖。
现场勘察后施工单位采用“反压护脚+坡面挂网+裂缝夯填+截排水措施”的临时防护措施并起到了较好的稳定作用,同时将加强对变形体以及铁塔基础的观测,后期实施永久的防治方案。
②名兴草大道南段的滑坡处理
道路段道路边坡开挖线接近土石分界线,由于地勘资料在边坡稳定性分析方面资料的缺失,设计时按一般边坡的防护进行设计,边坡开挖后遇水,边坡土体沿土石分界线形成滑坡体。在及时对滑坡进行现场踏勘后,项目组同地勘以及专家提出采用桩板式挡土墙的防护形式,方案实施后起到了很好的稳定作用。
名兴草大道南段滑坡处理效果图
西部山地特有的地形地质条件给规划设计工作提出更大的挑战,也提出了更高的要求,道路的安全、经济、功能、美观成为规划设计中应当全面考虑的因素。就道路设计而言,熟悉地形是前提,做好地勘是关键,同时更需要加强包括岩土结构等多专业的知识储备,在不断的经验积累中提升设计水平。
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