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奇台县文化东路(东关街-X216线)道路工程

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获奖年度2023

专业分类市政公用工程设计

获奖等级三等奖

设计单位新疆通艺市政规划设计院有限公司

设计人员毛智彪、李刚、季玉、李超、唐培贤、高红玲、努尔买代提、秦建峰、吴瑞骏、包福杰、赵思伟、杨娟、罗星、李海兰、任胜斌、陈海燕、宁丽、刘琼、韩培文、段玉婷

项目简介

一、项目概况

奇台县文化东路位于新疆奇台县老城区东部,为新建道路工程。设计项目西起现状东关街,途经规划东三路、东七路、东四路、东五路,东至现状X216线,路线全长1195.487米。拟建路线横跨水磨河景观带,沿线两侧主要为居民住宅区、耕地等。本项目毗邻奇台县政治、教育中心,规划为城市次干路。

道路标准横断面路幅红线宽度为28米,设计速度40km/h,单块板道路,两侧对称布置为:3.5米人行道+3米绿化带+15米行车道+3米绿化带+3.5米人行道。跨越水磨河处新建1-38米上承式空腹拱桥一座。

二、技术特色

1、设计思路、理念

本项目在设计过程中充分发挥设计主观能动性,体现道路交通功能设计思路和以人为本、和谐共生设计理念,使景观与建筑、自然与人文进行有机结合。设计中强调“交通功能齐全、配套设施完善、行车安全舒适、景观效果显著”,设计突出人性化、精细化、品质化。具体设计思路如下:

(1)结合道路周边环境,合理进行道路、桥梁平纵横设计,保证线型优美及行车安全舒适;

(2)设置合理的给排水、综合通信、电力等市政综合管线,为沿线地块的开发建设提供完善的基础设施;

(3)各交叉口进行交通设施优化设计,提高交叉口通行能力,通过红绿灯控制各转向交通流,保障交叉口行车安全有序、顺畅通行;

(4)通过设置合理的交通标线、标志标牌和信号灯等设施,实现道路服务水平的提升;

(5)积极应用科技手段,主要路口设置固定视频监控、可变情报板及交警抓拍系统,并与交警大队指挥中心连接成网,实现道路管理水平的提升;

(6)公交优先,结合村镇、城区的开发情况,合理设置港湾式公交站台,方便沿线居民的出行;

(7)通过桥梁景观节点、路侧绿化带的设计,并对城市家具进行细化设计,提升道路的景观质量。

2、设计特点

本项目在外业测设阶段采用RTK进行测量和数据采集,设计时与计算机联网,采用CASS软件进行数据处理,直接生成路线地形平面图,提高了路线地形平面图的质量。方案设计阶段积极采用RoadLeader等BIM软件,利用软件的智能化、自动化、三维化有效解决了方案比选和汇报的问题。方案设计中充分应用低碳环保理念,从总体设计、道路横断面优化设计、竖向设计、慢行交通系统设计、路面结构设计、道路各交叉路口的科学设计、桥梁结构设计及各类地下管线的合理布局等方面实现土地的有效利用。同时在遵循城市规划、满足道路基本交通功能的前提下,最大程度的对道路的景观性以及行人对道路使用的舒适性进行系统的考虑,在道路使用过程中能够有效的使人们感受到舒适与美感。另一方面从建筑材料合理利用、装配式构件应用的角度入手实现了节能减排的目的。施工图设计中充分应用“鸿业市政道路”、“桥梁博士”、Midas Civil等系列专业软件,对初步设计进行检验分析,设计成果出图做到了准确、高效、规范,极大地提高了设计工作的效率。

3、主要技术要求

(1)道路平、纵、横优化设计

文化东路在奇台县城市路网中处于重要地位,以集散交通功能为主,兼有服务功能。交通情况复杂,制约因素较多,对机动、非机动和行人交通组织及景观要求提出了较高要求,设计遵循以人为本、资源节约、环境友好的原则。

平面和纵断面设计完全符合奇台县城市路网规划、道路红线、道路功能,并综合考虑土地利用、环境景观、征地拆迁等因素。设计与地形地物、地质水文、地下管线、排水的要求进行结合,完全符合规范关于城市次干路的各项技术指标。设计平面线形整体连续、均衡,纵断面设计坡度平顺,利于路面排水。

横断面设计中详细分析规划道路等级、服务功能、交通特性及服务对象的组成比例,并结合现状已有道路、现状管线布设及相关规划部门的意见,在满足远期交通功能需要的前提下,设计机动车道、非机动车道、侧分带、人行道等空间形式完全满足规范进行合理布局,达到道路断面全线板块统一、车道数匹配、功能完善、绿色环保的效果。保障了公共交通系统顺畅运行,并同时考虑了限时段路侧停车位的布设。

(2)交叉口优化设计

依据奇台县道路网规划、相交道路等级及有关技术、经济和环境效益的分析,在征求相关管养部门意见后,确定本项目沿线各交叉口的交叉形式。设计沿线村道及单位出入口考虑近远期结合,对规划道路交叉口进行了预留。

道路交叉口设计能够保障交通安全,使交叉口车流有序、畅通、舒适,并且兼顾了道路景观效果。平面交叉口按交通组织方式分类,与干路平交均采用平A1类,即交通信号控制,进口道展宽设计。与支路平交均采用平B2类,即停车让行标志管制设计。平面交叉口通过展宽交叉口进口道等渠化方式,提高道路通行能力和行车安全,满足规范关于交叉口视距三角形的要求。交叉口竖向设计综合考虑行车舒适、排水畅通、与周围建筑物标高协调等因素,合理确定交叉口设计标高。

(3)行人和非机动车交通设计

本项目行人和非机动车交通设计安全、连续、舒适,与现状道路沿线的相交道路、居住区相关设施紧密结合,构成了一个完整的交通系统。

人行道设计宽度满足行人安全顺畅通过的要求,并设置了盲道、单面坡、三面坡等无障碍设施。各交叉口处和人流集中、通视良好的路段内设置了人行横道线。非机动车交通与机动车道通过标线分隔设置,宽度满足规范要求,同时考虑了限时段路侧停车的布设需求。

(4)公共交通设施

道路设计公交车站与周边行人、非机动车系统统一设计,并充分利用路侧空间设置了非机动车停车区域。沿线公交车站均设计为港湾式,布置在交叉口出口道一侧,距交叉口出口缘石转弯半径终点大于50m,停靠站设置间距平均为500m。站台长度35m,设计按同时停靠两辆车布置。同时在交通繁忙、行人流量大的地段合适位置设置了出租车停靠站。

(5)路基和路面

本项目路基、路面设计根据道路功能、类型和等级,结合沿线地形地质、水文气象及建筑材料等条件,因地制宜、合理选材、节约资源。路基路面结构技术先进、经济合理、安全可靠、方便施工和管养。

路基设计中,充分考虑道路运行中的各种不利因素,采取经济合理措施减小路基回弹模量的变异性,保证路基强度和稳定性要求。设计道路路基处于干燥状态,对潮湿路基采取换填等措施改善其湿度状况。路基设计高度考虑路段的地表积水和地下水位、路基土毛细水上升高度和冰冻状况等。

针对奇台县的气候条件,考虑功能性和经济性,行车道路面设计采用低温开裂敏感性低、抗车辙性能好、抗永久变形能力强的、耐久性较好的连续密级配沥青混合料和无机结合料水泥稳定砂砾类型组合,全面提高沥青混合料的路面性能。人行道路面设计采用平整、防滑、利于排水的水泥混凝土预制块,抗压强度不小于30MPa,面层与基层之间设置粗砂整平层。

(6)桥梁设计

本项目路线横跨现状水磨河,水磨河为奇台县正在打造的景观河,结合水磨河绿地景观治理规划,因此本项目拟建桥梁为交通性、景观性相结合的桥梁。设计上重视桥梁的环境因素,将桥梁功能设计与桥梁环境有机结合。将风景特征与桥型特征融合在一起,将桥梁及其各部分与景观环境高度融合体现到桥梁设计的全过程。

桥梁结构的总体布置:根据设计原始资料拟定4个桥型初步方案。方案比选:从材料(造价)、施工设备和能力、工期、维修与运营、抗震性能、景观性等诸方面对各初步方案进行全面比较和分析,确定了推荐方案——现浇上承式钢筋混凝土板拱桥。本项目桥梁设计为单孔净跨26m(拱脚间距)空腹拱桥,主拱圈采用0.6m厚圆弧无铰拱,其中拱顶实腹段厚0.8m。拱轴线为半径19.4m的圆弧线,矢跨比f/L=1/5.2。拱弧线优美轻柔,古朴大方,兼容人文景观和自然景观协调美的特征。拱上单幅横向布置6个立柱,采用40×40cm矩形截面形式。拱座为满足桥下行人要求,采用中空闭合框架的形式。桥下人形通道高度大于3.5m,净宽均为4.2m。拱座基础均采用承台+群桩基础的形式,保证了上部结构承载能力的要求。桥梁立面搭配花岗岩干挂装饰,融合了古典厚重和现代时尚的风格,寓意历史文化保留与时代前进发展的相辅相成。

本次设计在保证桥梁结构安全的前提下,总体线形优美、形体和谐、结构精炼、线条简洁、色彩明快、质感自然,能够完美与自然景观相映衬。由于桥立面与平面的有机结合,空间结构造型给人们从不同视点观赏,都有一步一景的效果,无论是桥梁的造型,还是桥的内涵,均能与景观环境融为一体。能唤起人们对美的感受,具有良好视觉效果和审美价值。

(7)交通设施设计

设计首先符合本项目道路的服务功能和要求,综合考虑设计、施工、维修、营运、管理以及近期与远期等各种因素,设置了合理的交通设施,并配合采用了相应的交通管制方法。设计中严格按照国标的规定,注重突出“为安全服务”、“为运营服务”、利于“高效管理”,相应的进行需求分析及功能分析。给道路使用者以确切的道路交通信息,使道路达到安全、畅通、节约能源的目的。

交通标志设置力求简洁、清晰及连续。项目设计有警告、禁令、指示和指路标志,标志底板及支撑结构选用轻型材料与结构制作,标志结构中所有构件均设计进行热浸镀锌处理,满足强度、刚度、耐久性和抗腐蚀要求。为了提高标志的夜间视认效果,并使所有反光膜的使用年限得以统一,标志均采用Ⅳ类反光膜。标志牌的支承根据其所在位置和内容的要求,分别采用单柱式、单悬臂式,其横梁、立柱、基础均按规范要求进行了结构验算。

对车道进行合理划分,并设置各类指示、禁止标线。标线设计完全符合道路设计要求 ,充分体现了道路总体设计意图与交通实际运行特点,与交通标志设置配合使用,相互协调、相互补充,有利于道路交通的有序安全与畅通。所有标线均采用热熔反光型标线涂料,标线逆反光系数满足夜间水下视认要求。

平面交叉口信号灯按车道功能设置,与道路交通组织相匹配。每组信号灯为具有可显示红、黄、绿三色箭头灯和全屏灯功能的灯具,附于车道下游的悬臂式灯杆上。人行信号灯灯芯设有倒计时显示功能,可以在绿闪时间显示倒数数字,信号灯均设计内置盲人过街响声器,能够有效保障车辆和行人安全通行。

本项目道路照明灯具采用发光效率高、损耗低、寿命长的半截光型LED灯,确保其具有良好的诱导性,灯具的防护等级不小于IP65。标准段路灯采用单杆双臂灯,安装高度为12m,沿道路两侧对称布置,灯杆间距为35m左右。交叉口处采用18m高LED中杆灯。采用TN-S系统,工作接地、保护接地、防雷接地共用一个接地系统。统一节能措施及控制方式,路灯箱变采用光控和时控相结合的智能控制方式,为后期集中控制预留条件。

(8)综合管线、排水设计

根据现状情况及规划发展要求,本次设计各类市政管线按规划预留横断面位置,根据建设计划同步实施给水、排水管线。该项目为新建项目,本次根据各专项规划,对南北向所有路口常规6趟管线进行预埋。避免了后期二次开挖路面,阻断交通,造成不必要的浪费。

结合项目区特点、现状及规划建设排水情况,结合道路断面的布设情况,设计对路面排水方案进行比选。本项目不单独敷设雨水干管,设计路面雨水通过道路纵坡、横坡排入雨水口,通过雨水干管就近排入污水管道。采用的设计方案符合近远期雨污合流处理规划,施工和管养简单方便,对路基路面、交通通行影响小。

(9)道路绿化和景观设计

道路内侧分带与道路两侧规划用地功能性质整体考虑,与沿线城市风貌协调一致,满足人们对出行、休闲娱乐的需求。绿化布置以乔木与灌木、落叶与长绿,树木与花卉草皮相结合,色彩谐调,层次鲜明,并具有一定的视觉导向性。基于动态视觉原理,对道路内绿化带状进行分段设计,营造富有节奏感和序列感的景观空间,使景观设计既符合行车安全,又满足驾驶者对于视觉景观的需求。

4、解决的关键问题

(1)针对路基土为非自重湿陷性地基的问题,设计路面结构层底面以下路床进行石灰土(三七灰土)换填处理,保证路基的强度和稳定性。

(2)交叉口进口道、公交车站处车辆频繁启停,极易使路面出现车辙、反射裂缝等病害问题。一方面沥青路面中设计考虑添加抗车辙剂、抗剥落剂,另一方面设计在道路公交车站、交叉口处布设玻璃纤维土工格栅,达到改善路面结构性能,强化特殊部位路面强度,保证路面使用寿命的目的。

(3)桥梁设计拱座承台混凝土体积较大,设计中采取了可靠措施(如采用低水化热的水泥、埋设冷却水管等)降低水化热,避免混凝土出现微裂缝甚至开裂的问题。

5、主要技术经济指标

道路等级:城市次干路;

设计速度:40km/h;

概算总额:2246万元;

平均每公里造价:1878.7万元/公里;

路线总长:1195.487m;

平曲线最小半径:300m;

直线最大长度:616.879m;

最大纵坡:0.917%;

最短坡长:114.9m;

挖方:21850m3;

填方:33197m3;

沥青面层面积:21786m2;

设计车辆荷载:城—A级;

中桥:1-38m上承式拱桥;

道路绿地率:21.4%。

 

6、技术和材料创新

在现场踏勘环节,面临着地形、地物复杂条件等带来的一些障碍,而无人机恰好能够弥补人工踏勘的不足。本项目积极引入无人机技术进行航拍,可以直观反映目标区域的实际情况,并且获得全面、清晰的视频数据。有效解决了外业调查中的难题,提升了踏勘工作成效。

方案设计阶段首次采用了“鸿业路立得”软件,基于BIM三维道路设计理念,利用软件的智能化、自动化、三维化给项目前期的方案比选和设计汇报工作提供了极大的便利。

路面设计充分利用玻纤格栅的高抗拉强度、耐腐蚀、耐高温、抗老化等优点,提高沥青路面特殊部位的结构强度、抗变形能力和使用寿命。

7、经济、社会和环境效益

文化东路的建成打通了奇台县老城区东西向道路与县乡交通连接的壁垒、提升了水磨河交通节点的人文景观环境,完善了市政基础设施建设。该项目的建成对奇台县经济效益、社会效益及环境改善都起到了至关重要的作用。

(1)对奇台县居民收入的影响

项目的建设,增加了对项目所在地建设材料和劳动力的需求,基础设施的完善,带动项目所在地周边的居民住宅区、商业、服务业的发展和繁荣,最终提高奇台县的国民生产总值,间接增加居民收入。

(2)对奇台县人民生活水平与生活质量的影响

项目建设有利于提升奇台县居民的居住环境和生活条件,文化路景观桥横跨水磨河,方便了水磨河两侧居民的出行。本项目的实施改善了奇台县老城区基础设施条件,对提高地区居民生活质量具有很大的促进作用。

(3)对不同利益群体的影响

项目的建设提高了从事该项目建设的有关材料供应商、施工方、运输业及建设用地周边商家等的收入。项目的建设有改善项目区基础设施现状的作用,对改善项目区居民的生活、工作环境具有重要作用,从长远看,对当地社会经济环境发展将起到积极促进作用。

(4)对奇台县文体、教育、卫生的影响

本项目并无污染源,可增加自来水供水量和污水收集率,改善卫生环境,项目的建设起到美化环境、改善环境质量的功能,可为居民提供一个良好的工作、生活环境。

(5)对奇台县基础设施、服务容量和城市化进程的影响

项目为基础设施建设项目,项目建成后,增加供排水的服务容量。

本项目符合奇台县城市总体规划,加快了奇台县社会事业发展的进程,是推进奇台县老城区新型城镇化发展的重要举措。该项目对打造乌昌地区东部的区域中心、生态宜居示范区、产业带综合创新区、旅游休闲服务基地、将奇台建设成天山北坡既有活力又充满魅力的宜居宜业之城具有重要意义。