城市旧路改造中锯齿形偏沟的设计

城市旧路改造中锯齿形偏沟的设计

王玉辉

天津市政工程设计研究总院有限公司海口分公司 海南海口 570206

摘要：随着经济发展和城市建设，各城市加快了市政基础设施的开发建设，同时也逐渐启动对旧路的维修改造。旧路由于使用年限较长，交通组成复杂，路面存在破损，路基不断沉降，导致一些路段纵坡小于0.3%，造成路面排水不畅。对于暴雨或台风季节，路面排水不畅导致路面大量积水，对行车和行人均存在安全隐患，且对路基和路面结构造成损坏。因此旧路改造过程中需着重考虑纵坡小于0.3%路段的排水设计，解决排水不畅的问题。本文结合三亚凤高路改造设计的工程实例，阐述了锯齿形偏沟的原理和设计方法，分析了挑水点和分水点的设计要点，对解决旧路纵坡过小导致排水不畅的问题具有参考应用意义。

关键词：旧路；锯齿形偏沟；设计

1锯齿形偏沟设置原理

锯齿形偏沟是针对道路纵坡小于0.3%的情况下解决排水问题的措施。保持路缘石顶面纵坡和道路中心线设计纵坡平行，通过调整路平石或路面边缘的横坡，即交替改变路平石或路面边缘与路缘石顶面的高差，使路平石或路面边缘形成不小于0.3%的纵坡，在最低处设置雨水口进行排水。减小分水点处的路平石或路面边缘横坡，增大雨水口处的横坡，使路平石或路面边缘纵坡随分水点和雨水口的高差而变化。由于路平石或路面边缘起伏形状类似锯齿，因此称为锯齿形偏沟。

图1、图2为锯齿形偏沟设置示意图。图中，B为设置锯齿形偏沟的宽度范围；i1为分水点处偏沟横坡，i2为正常路拱横坡，i3为雨水口处偏沟横坡，i4、i5分别为分水点至雨水口之间的偏沟沟底纵坡，i6为道路中线设计纵坡；h1为雨水口处下降高度，h2为分水点处上挑高度，h为正常横坡处路缘石外露高度；hw、hc分别为分水点和雨水口处路缘石外露高度；S为相邻雨水口的间距，S1、S2分别为分水点至雨水口的间距。

图1 锯齿形偏沟横断面示意图

图2 锯齿形偏沟纵断面示意图

从图中分水点、雨水口和路缘石的相互高度关系可推出：hw=h-h2=h-B*（i2-i1），hc=h+B*（i3-i2）;雨水口1处：hc=hw+S2(i5+i6），则S2=（hc-hw）/（i5+i6）；雨水口2处：hc=hw+S1(i4-i6），则S1=（hc-hw）/（i4-i6）。

2工程实例

2.1改造概况

凤高路为三亚市区的城市主干道，建成使用年份较长。由于凤高路两侧凤凰机场、房地产产业及村镇最近几年发展迅速，大型工程运输车量及各类重型机械设备以凤高路为主要交通运输通道，且近几年交通量增长速度较快，目前凤高路的机动车道及人行道均出现了不同程度的损坏，面层沥青出现裂痕、沉陷、麻面等病害，严重影响路面质量和交通安全，同时影响三亚国际化旅游城市形象，因此需要进行改造。

凤高路升级改造主要包括路面病害修补、路面铣刨加铺、路缘石破损更换、人行道局部修补、增设排水沟和锯齿形偏沟、新增雨水口、更换雨水篦子及加固检查井、恢复交通标线及增设交通设施等。

2.2现状分析

凤高路位于三亚市天涯区，西起御海路与三亚西联络线交叉口，东至海虹路与机场路交叉口，全长6.818km，道路等级为城市主干路，设计速度50km/h，道路红线宽度为40米。

根据10m间距实测的中桩高程拟合纵断面设计线，最小坡长是150.171m，最小凸曲线半径为12000m，最小凹曲线半径为15100m，竖曲线半径满足规范对50km/h机动车道竖曲线最小半径一般值的要求。K2+314.51～K2+805.35段纵坡为0.012%，K4+968.72～K5+557.08段纵坡为-0.081%，现状路面排水不畅。现状纵断面除不满足0.3%排水纵坡要求外，其他均满足50km/h主干路设计要求。

2.3锯齿形偏沟设计

凤高路K2+314.51～K2+805.35、K4+968.72～K5+557.08缓坡段长度约1.08km，约占道路总长度15.8%。由于缓坡段长度较长，两侧分布较多建筑和居民楼房，按0.3%最小纵坡改造需抬高道路纵断面高程，将导致道路高于两侧房屋屋前地坪高程，造成路侧排水困难，也不符合当地居民的意愿，同时路面抬高需对旧路面进行处理或者增设路面结构层，导致增加造价。通过技术、经济比选，结合规范要求，推荐采用锯齿形偏沟解决此路段路面排水问题。由于本路段路侧设置为3m非机动车道，锯齿形偏沟起伏不影响行车舒适性及安全。

2.3.1设计原则

（1）根据道路纵坡及横坡合理确定分水点位置。

（2）通过计算确定分水点及雨水口处上挑和下落高度，使排水通畅同时避免出现反坡。

（3）合理确定路缘石和路平石材料及做法，降低锯齿形偏沟施工难度，提高锯齿形偏沟的耐久性和使用寿命。

（4）缓坡路段交叉口排水需考虑行人及非机动车过街。

2.3.2设计方案

（1）改造概况

凤高路改造标准红线宽度为40m，设计速度为50km/h，双向四车道，采用沥青混凝土路面，横断面布置为40米=4米人行道+4米绿化带+3.0米非机动车道+7.0米机动车道+0.25米路缘带+4.0米中央分隔带++0.25米路缘带+7.0米机动车道+3.0米非机动车道+4.0米绿化带+3.5米人行道。机动车道与非机动车道采用双向直线路拱，横坡为2%，人行道路拱横坡为反向1.5%，路缘石外露高度为15cm。

（2）偏沟计算分析

凤高路路面结构为沥青混凝土路面，机械摊铺和压实过程中，很难将沥青混合料施工成锯齿形偏沟连续起伏并保证压实度和施工质量，因此本项目在路面边沟设置路平石，通过调整路平石横坡设置锯齿形偏沟，从而降低施工难度，便于沥青混合料机械化施工，也利于保证沥青混凝土施工质量。本项目路平石宽度设计为30cm，即B=30cm。

凤高路标准段路缘石外露高度为15cm，正常路拱横坡为2%,即h=15cm，i2=2%。考虑分水点处避免出现反坡，i1≥0（横坡朝上为负，朝下为正），则分水点处上挑高度h2≤0.3*(0.02-i1)≤0.6cm。取i1=0时，h2=0.6cm，hw=15-0.6=14.4cm。根据城镇道路路面设计规范要求，锯齿形偏沟路缘石外露高度不宜大于20cm，即hc≤20cm,雨水口处下降高度h1≤5cm。因此分水点与雨水口最大高差为5.6cm，本项目采用“上0.6cm下5cm”的参数设计偏沟。分水点处偏沟横坡i1=0%，雨水口处偏沟横坡i3=16.7%。

已知以上参数和旧路实际雨水口距离，根据偏沟计算公式，可编制excel表格，计算不同道路设计纵坡和雨水口距离情况下的分水点位置及偏沟沟底坡度。本项目两段缓坡段道路中心线设计纵坡分别为为0.012%和-0.081%，旧路雨水口距离为25m～35m，取雨水口距离25m、30m、35m分别计算，计算结果见下表。

锯齿形偏沟计算表

（3）路平石与路缘石的设计

路平石和路缘石在锯齿形偏沟设计中起到关键性作用。路缘石外露高度在暴雨期间不应被雨水淹没，避免存在交通安全隐患，因此分水点处外露高度不小于10cm。路缘石雨水口处最小埋深应保证路缘石稳定性，埋深不应小于15cm。

路缘石规格为100（50）×12×35cm，标准段外露高度为15cm，埋深20cm，分水点处外露高度14.4cm，雨水口处埋深15cm，均满足设计要求，不需对不同路段路缘石规格进行调整，便于施工。

路平石可采用预制或者现浇混凝土方式。考虑预制路平石难以按设计坡度安装，避免影响偏沟坡度平顺和美观，本项目采用水泥混凝土现浇方式，宽度和厚度分别为20cm和10cm,每10米设置一道沉降缝，缝宽2cm。

考虑锯齿形偏沟的特殊性，路缘石和路平石不同于标准段做法，需保障偏沟的耐久性和使用寿命，因此路缘石和路平石均采用C30混凝土，基层和接缝处采用M10水泥砂浆，缘石后座浆采用C20水泥混凝土。

（4）缓坡段交叉口处理

对于沿线位于缓坡段的交叉口，行人和非机动车需过街，平石横坡变化及路缘石外露高度不一影响正常无障碍通行，因此交叉口范围不设置锯齿形偏沟，改造旧路时通过调整交叉口竖向，使交叉口范围各方向满足排水需求。

结语

设计规范要求道路纵坡不小于0.3%，是考虑路面能够顺畅排水，新建道路及旧路改造有条件时应执行此条文要求。但对于城市旧路困难路段，采用锯齿形偏沟解决路面排水问题，相对于调整道路纵坡是更经济有效的措施，对于路侧为居民楼房路段也更容易实施，降低了协调难度。由于锯齿形偏沟的重要性和特殊性，施工过程中应加强质量监督，同时加强后期养护和维修。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.CJJ 169-2012,城镇道路路面设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[2]冀建波.城市道路锯齿形边沟精细设计方法[J].中国市政工程,2015(2):10-12.