城市道路十字路口设计和施工优化技术方案的制作方法

本发明是城市道路十字路口设计和施工的一种优化技术方案，非常适用应用于新建道路交叉口和原有道路交叉口改造，涉及是将城市交通最关键难点交叉路口所有人车通道进行最优化设计布局和规划，以及设计一种最优化的结构组合体系方案，能够运用现有常见成熟施工工艺技术施工，使得城市道路交叉口空间设计规划最合理、施工最经济、施工速度最快，对原有现状路口干扰影响最小，能够彻底解决取消所有道路交叉口红绿灯限制，真正实现人车分离、直行拐弯快慢分流，所有方位方向交通的行驶都畅通无阻且相互间均互不干扰和影响。

背景技术：

随着社会发展和加速，城市的发展越来越繁荣，城市的交通也越来越拥堵和缓慢，既交错复杂又繁忙，十字路口还经常发生交通事故。为了加快交通减少拥堵，前几年城市建设流行建设跨路人行天桥和过街地下通道，近年来许多城市纷纷选择发展高架桥、地下隧道等，以及发达城市选择地铁来加快交通，有的提倡绿色环保骑行或公交出行，但是随着城市的发展繁荣人口不多增加，地面交通车辆仍然在增加和拥堵，都没有根本彻底解决道路交通复杂拥堵缓慢的问题，严重影响一个城市的生活节奏和工作效率。为彻底克服解决城市交通面临的现有难题，让所有交叉路口红灯全部取消一路绿灯畅行无阻，特发明设计了一种真正实现人车可以分流、车辆直行和拐弯分离，所有行驶相互间均互不干扰影响的技术方案，是对原有道路改造及现有待建道路路口规划建造设计、施工的整套优化技术方案，使得规划最合理、施工最经济、速度最快，对原有现状路口干扰影响最小。

技术实现要素：

本技术方案是按照人车分离、快慢分流、安全有序的总原则，将组合构成复杂宽阔十字路口的所有元素，如：机动车、非机动车、行人、快、慢、直行、左拐弯、掉头、右拐弯、地上、地下等各方面，根据构成主体人和车各自目的和方向，统一进行路线梳理、科学客观地规划其线路(如图1)，根据其规划的线路，对其进行空间划分和组合，拆分设计为几个多功能的单元块，每一个多功能单元块都是由现实生活中常见简单的结构体进行合理的叠加组合，然后利用工厂流水专业化预制产品，现场实现简单吊装拼接埋置就可以完成施工的一种方法。本方案将传统原有交通设计方案如环岛、架空桥、地下涵洞或通道等，充分科学地进行结合和利用，具体详见如下：

本方案的空间规划设计说明：

本方案(如图1)展示是较宽道路十字交叉口示意，(如图2)全面实现人车分离，机动车与非机动车分离，行驶快的和慢的分向分流行驶。道路双向机动车道4条，十字交叉口道路紧靠纵横向道路中间隔离带的两幅行车道路路面保留不变，设计作为左拐弯和右拐弯机动车车辆行驶通行，因原具有的纵横向十字贯通功能保留未改变，根据实际情况或定位需要，还可以设计兼作日常少数高大或重型车辆直向行驶通行使用，以及如发生特殊情况拱桥和涵洞被堵塞所有无法通行的车辆均可以从中间路面行使通过。道路纵横向十字交叉中心设计有转岛，靠中心转岛内环路面作各方左拐弯车辆有序绕行车道，中心转岛外环路面作右拐弯车辆直接右拐车道不需绕岛；纵横向道路两侧机动车行车道合非机动车道合人行道分别通过拱桥和涵洞上下交错均实行分流直向行驶；非机动车辆和行人的左拐弯行驶通过先直行过路，然后再在道路十字交叉口的4个角设计弧形带坡支路将拐角处纵横相邻向上下的非机动车道及人行道均连接贯通实现转换行使方向；所有非机动车道和人行道右拐弯在各自交叉口最外侧连接贯通行驶。以上规划布局以及分向分流行驶路线均互不影响干扰，这种设计规划既增强保障了道路十字交叉口交通的安全性，同时又大大提高了城市交通运行速度。

本方案的结构设计和施工技术说明

本方案是采用拱涵相叠加组合的一种结构设计形式(如图3)，简称为“拱涵组合结构”，因为它外形像两只相对的骆驼，也可以称为“双骆结构”，结构受力传递简单，结构上半部分采用拱形结构设计是结构力学中最合理的结构形式，承载上部纵向直向行驶车辆荷载，下半部拱形箱涵顶部承载上部路面荷载和中跨拱脚传导来荷载，所有荷载全部传导最后全部由箱涵底板传导给地基，箱涵底板同时兼作横向地下直行车辆的路面，因为减少箱涵开挖埋深，纵向相对两拱涵之间横向采用方行箱涵跨路贯通连接。方形箱涵顶板兼作纵向拐弯车辆通行路面并直接承载荷载，方形箱涵底板板承受上部传到来荷载并兼作横向地下直行车辆的路面。

无论道路宽窄，本方案通过合理空间组合集合区域和功能块划分，将结构体化分为若干组合的预制结构体，每种结构体受力跨度却比常见桥洞体要小很多，再通过将若干结构体科学组合拼装。

结构体上半部分为2个相对拼的大跨拱顶设计(如图4)，也可以与下部箱涵拆分然后合并就为一个完整大跨纯拱结构(如图5)，根据城市路口重要性、交通流量及功能定位需要，以及节约经济、安全等要求，拱顶可以设计成2种方案：方案1可以设计为能够满足各种类型的直行车辆(如包含：高大型、重载型、小车型)、自行车和人行通行；方案2可以设计为仅限直行小型车辆、自行车和人行通行，可以节约经济。中间向对拼大跨拱下路面宽b一般可取6～12米，设计为双向2条或4条行车道就基本可以能够满足所有各种复杂路口分流拐弯车辆通行，相对于一般桥梁结构这跨度根本不算大。拱下净高h1必须满足高大型车辆通行，一般可设计为4.5-6米即可满足，拼接单件拱面板宽可根据实际路面通行行车道数量及宽度确定，一般可设计为3～6米。

箱涵设计根据城市路口重要性、交通流量、功能定位需要，以及节约经济、安全、满足城市地下开挖受限等要求，无论是与地上纵向半个大跨高拱相连的拱形箱涵还是方形箱涵，根据箱涵形式都可以分为两种形式(如图4)：1、设计成人车分离的双口箱涵形式；2、人车不分离合行的单口箱涵形式。根据通行车辆大小、种类又可以设计为2种方案：方案1可以设计为人车分离的双箱涵形式，机动车箱涵实现能够满足各种类型的直行车辆(如包含：高大型、重载型、小车型)通行+非机动车箱涵埋深实现满足自行车和人行通行即可；方案2可以设计为人车分离的双箱涵形式，机动车箱涵仅限直行小型车辆通行+非机动车箱涵埋深实现满足自行车和人行通行；

箱涵内开间净宽b2、b3(如图3)，一般5～6米足够满足通行，相对一般梁跨结构更小，箱涵内净高可以根据功能需要，h2一般可设计为2.5～5米、h3可设计为2.5～3米，拼装单件箱涵进深设计实际路面通行行车道数量及宽度确定，一般可设计为3～6米。

拱体和箱涵这种组合结构体系上部垂直向荷载通过相互间传递分解和转化，最终承受荷载的土壤，主要受到来自于垂直和水平两个方向的荷载，结构受力主要表现在箱涵底板和侧面墙板，因箱涵埋入地下被土壤包裹接触面较大，完全不需要像高架桥需要设计桩基。通常一般地基条件基本可以能够满足结构承载，特殊情况地基也可以将箱涵底部地基稍作加固处理，因此种组合结构体设计上半部分拱桥是在地上，下半部分拱脚支座为箱涵体被埋地下，自身的安全和稳定性要比常见桥梁结构要安全的多，根本不存在侧翻倾覆等安全隐患。这种组合结构体系受力体系结构力学计算比高架桥简单很多，结构设计时可以按照(如图5)两种划分方法或其他划分方法进行结构设计，工厂可以按照此结构划分法进行单件预制，施工现场吊装拼接也非常简单明了，有条件的也可以现场施工制作。

横向相邻两个箱涵或上部拱体拼接对缝连接可设计为企口或凹凸槽型口咬合，拼缝可设计抗渗防水措施，当设计采用预制拼装结构体方法时，在箱涵底板截面靠上层和墙板截面靠内侧，设计布置一定间距和数量的预留预应力筋孔道，待横向各独立箱涵结构体拼装连接完成后，用预应力筋将各箱涵贯通连接成一个整体，增强相互间共同受力的整体性、稳定性和整体的承载能力，

挡土墙(如图4)根据位于部位和受力分为两类：一类是位于横向下坡涵洞外两侧位置的挡土墙，采用地下连续钢筋混凝土墙施工工艺法进行现场施工，埋深可根据坡面深度加抗倾覆锚固深度计算设计，坡道开挖后即利用作为坡道两侧永久挡土墙；另一类是位于纵向拱桥上坡普通挡土墙，可直接在现场原有道路路面上增加采用毛石砌挡或现浇钢筋混凝土结构。

土方规划设计及开挖回填设计，因为设计埋深最深属于箱涵，一般3～6米足以，现场实际施工可采用型钢支护桩临时支护，可以周转回收利用，有支护垂直明挖难度基本不大，开挖出路面的结构层可以直接利用就近堆筑拱桥两端上坡基层，深层土方可以堆筑交叉口四个拐角作为纵横向非机动车和人行切换连接的弧形路基和绿化带，箱涵外侧壁基坑可设计采用一定级配比例的沙石或土壤密实回填。

本方案道路纵横向原有设计管线相互贯通基本不受影响，因横向道路中间拱桥下面路面整体保留不变，根本不受影响，道路两侧轻型管线可以跟随箱涵洞一起贯穿通过。纵向道路虽被箱涵截断，但箱涵埋深深度设计可以根据实际情况需要确定深浅是否避让，或可直接贯穿箱涵墙板通过。坡道底部与箱涵两侧入口连接处可以设计截水沟。其余部位细部设计均同常规设计和做法，没有特殊要求和需要作注意说明解释。

本技术方案时将复杂宽阔的十字路口规划设计拆分为几个多功能单元块，每一个多功能单元块都是由现实生活中常见简单的结构体进行合理的叠加组合，利用工厂流水专业化预制产品，实现现场简单吊装拼接完成，无论是工程整体消耗的人工、机械以及还是结构体使用材料都比常见高架桥和隧道的造价成本要低很多，相比高架桥多出的桩基、大规模的模板和脚手架、以及脚手架下部大面积的临时硬化等费用都可以节省，隧道全是地下开挖的成本更是要高出许多。

本发明的有益效果：

1、本方案能够彻底解决取消所有道路交叉口红绿灯限制，真正实现人车分离、直行拐弯分流，快慢分流所有方位方向交通的行驶都畅通无阻且相互间均互不干扰和影响。

2、本方案能够彻底解决和克服城市的交通的拥堵和缓慢，理顺交错复杂的交通线路，减少和避免路口交通事故，加速和提高了城市交通的运行速度，增强和保障了道路交叉口交通通行的安全性。

3、本方案有利于梳理和优化城市道路结构，可以彻底减少城市交警路口早出晚归执勤的辛劳工作。

附图说明

图1道路十字交叉口空间规划示意图

图2道路十字交叉口平面示意图

图3道路十字交叉口剖面示意图

图4道路交叉口结构体系左右分解示意图

图5道路交叉口结构体系上下分解示意图。