城市道路豎向設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)分析

蔡建勇

（福州城建設(shè)計(jì)研究院有限公司，福州350000）

1 引言

進(jìn)入21 世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市建設(shè)日新月異，一條條嶄新的道路如雨后春筍般呈現(xiàn)在人們的眼前，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民交通出行，提供了便利的條件。

城市道路建設(shè)主要講究平縱橫、路基路面等，而豎向設(shè)計(jì)便是其中極其重要的一環(huán)。城市道路主要位于城市規(guī)劃區(qū)域，道路的平面線形與路幅寬度在城市規(guī)劃階段已基本成型，路面結(jié)構(gòu)也大同小異，而道路的豎向設(shè)計(jì)雖在規(guī)劃階段已有控制交叉節(jié)點(diǎn)高程，但沿線的豎向卻是千變?nèi)f化，可以根據(jù)設(shè)計(jì)師不同的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)出多種不同的豎向方案。如何讓城市道路豎向設(shè)計(jì)顯得更合理可行尤為關(guān)鍵。本文根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范及多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合案例，對(duì)城市道路豎向設(shè)計(jì)的主要技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

2 縱坡選擇

2.1 一般縱坡選擇

道路縱坡是道路中線兩點(diǎn)之間的高程和水平距離的比值。它與汽車的動(dòng)力性能、安全指數(shù)有較大的關(guān)系。

道路最小縱坡是指各級(jí)道路在特殊情況下容許使用的最小坡度值。為了保證基本排水要求，需設(shè)置不小于0.3%的縱坡。尤其在雨期長(zhǎng)、雨量大的南方地區(qū)，道路豎向設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意路面在暴雨期的排水能力，滿足最小的排水坡度，能減少路面積水現(xiàn)象的發(fā)生。雨水量大、排水要求高的地區(qū)一般情況下以不小于0.5%為宜。

道路最大縱坡指在汽車以適當(dāng)?shù)能囁夙樌舷缕?，而不致發(fā)生危險(xiǎn)的最大坡度值。各級(jí)道路允許的最大縱坡根據(jù)地形條件、道路等級(jí)、汽車的動(dòng)力性能以及工程造價(jià)、運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)等因素，通過(guò)全面分析、綜合考慮而確定。

近年來(lái)，國(guó)家更加提倡“綠色出行”，而隨著共享單車、電單車的發(fā)展，現(xiàn)今城市道路上出現(xiàn)大量的非機(jī)動(dòng)車行駛，這就對(duì)城市道路縱斷設(shè)計(jì)提出了更高的要求，應(yīng)綜合考慮非機(jī)動(dòng)車出行的需求。非機(jī)動(dòng)車爬坡能力遠(yuǎn)不如機(jī)動(dòng)車，而非機(jī)動(dòng)車道和機(jī)動(dòng)車道分離式設(shè)置不可能成為常態(tài)，這就要求在道路豎向設(shè)計(jì)時(shí)控制道路最大縱坡的時(shí)候，以非機(jī)動(dòng)車的最大爬坡坡率進(jìn)行控制。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料綜合分析，非機(jī)動(dòng)車縱坡大于或等于2.5%時(shí)，應(yīng)限制非機(jī)動(dòng)車最大坡長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，在條件允許情況下，非機(jī)動(dòng)車最大縱坡宜不大于2.5%。結(jié)合規(guī)范和實(shí)際道路使用情況，在不受限與特殊困難條件下，道路縱坡取值宜控制在0.5%～2.5%。

考慮到濱海區(qū)和平原區(qū)地形較為平坦，道路縱斷設(shè)計(jì)易于在該范圍內(nèi)控制縱坡。但若為山地區(qū)道路，地形復(fù)雜，高程起伏變化大，在控制土方平衡、減少山體破壞、減少邊坡高度和控制造價(jià)等前提下，縱斷設(shè)計(jì)時(shí)容易出現(xiàn)大縱坡，要控制在0.5%～2.5%較難。在此情況下，可考慮非機(jī)動(dòng)車陡坡路段推行。根據(jù)機(jī)動(dòng)車的最大縱坡，并結(jié)合橫坡，滿足最大合成坡的情況下，特別在超高路段應(yīng)注意合成坡度，再進(jìn)行取值。

2.2 極限縱坡分析

城市道路經(jīng)過(guò)十幾年迅猛發(fā)展，近年來(lái)，平原地區(qū)的道路基本已建設(shè)，城市發(fā)展已漸漸開(kāi)發(fā)難度更高的山地。山地道路建設(shè)往往涉及大縱坡，甚至在困難情況下，縱坡選擇極限坡來(lái)減少山體破壞和工程造價(jià)。

根據(jù)規(guī)范，除快速路外的其他等級(jí)道路，在受地形條件或其他特殊情況限制時(shí)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后，最大縱坡極限值可增加1%【1，2】。

泉州市東海片區(qū)支十五路等4 條市政道路工程，項(xiàng)目位于泉州市豐澤區(qū)東海街道森林公園附近，項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域四周用地為泉州幼兒師范高等?？茖W(xué)校和泉州師范學(xué)院的規(guī)劃用地，道路用地基本為山坡地，地形起伏，最大高差30m。道路可利用區(qū)域受限嚴(yán)重，路線可選擇方案少。同時(shí)，高程受山頂已建碧桂園地坪標(biāo)高控制。經(jīng)方案、工可、初步設(shè)計(jì)多次經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證，最大縱坡采用極限坡率+1%。工程從6 個(gè)不同角度對(duì)最大縱坡進(jìn)行分析，具體分析如下。

1）工程量：比較方案最大縱坡采用8%，開(kāi)挖石方增加1.1×105m3，建安費(fèi)增加3 400 萬(wàn)元，對(duì)比推薦縱斷最大縱坡采用9%，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用增加明顯，從節(jié)省造價(jià)的角度看，最大縱坡采用9%更加經(jīng)濟(jì)可行。

2）汽車爬坡性能：根據(jù)對(duì)規(guī)范條文的解讀，規(guī)范規(guī)定主要以6 軸鉸接列車49t 為代表車型，而本項(xiàng)目后期運(yùn)營(yíng)主要以小汽車為主，施工期間有土方車，爬坡能力相較于6 軸鉸接列車49t 更強(qiáng)，縱坡采用9%可行。

3）汽車下坡安全：本工程路面采用中粒式瀝青混凝土面層，增加路面的摩阻力，同時(shí)，定義非機(jī)動(dòng)車推行走人行道，縱坡采用9%可行。

4）臨崖臨邊安全：本工程在根據(jù)交通安全需要，在項(xiàng)目臨崖臨邊的位置設(shè)置剛性鋼筋混凝土護(hù)欄進(jìn)行防護(hù)。

5）交通標(biāo)志標(biāo)線：道路沿線設(shè)置警示標(biāo)志和震蕩標(biāo)線，警示駕駛?cè)藛T減速慢行。

6）交叉口設(shè)置：在交叉口位置根據(jù)規(guī)范要求，縱坡調(diào)整為3%，并且交叉口設(shè)置為右進(jìn)右出交叉口。

3 高程控制

城市道路高程不僅受規(guī)劃交叉口豎向高程控制，而且還應(yīng)考慮與道路沿線地塊地坪高程對(duì)接，一般以比周邊地塊高程低30～50cm 為宜。高程的確定應(yīng)尊重現(xiàn)狀地形地貌，盡量保持原生態(tài)地貌不變，避免大填大挖，盡量保持填挖平衡，減少造價(jià)的同時(shí)，也減少破壞。

高程的確定除了考慮以上因素，還應(yīng)考慮道路排水、路基避免破壞，保持穩(wěn)定等因素。

3.1 一般路段

城市道路在做豎向高程控制時(shí)，一般路段道路設(shè)計(jì)標(biāo)高宜考慮要滿足規(guī)劃豎向控制要求，同時(shí)還應(yīng)滿足防山洪排內(nèi)澇要求。

3.2 濱水、濱海路段

江海湖泊是比較常見(jiàn)的地形地貌之一，城市道路在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到這些地形地貌的影響，主要應(yīng)考慮防洪、排澇要求。道路一般與河?；蜓鼐€、或上跨、或下穿。

沿河道路縱斷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮道路高程需滿足相應(yīng)水系防洪標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)洪水頻率的水位+50cm 的壅水高度。

沿海道路還需考慮波浪侵襲高度。當(dāng)岸邊設(shè)置攔水設(shè)施時(shí)，可不受此限【3】。

當(dāng)?shù)缆飞峡绾印⒑r(shí)，一般利用橋梁或涵洞結(jié)構(gòu)上跨，有通航要求時(shí)，要考慮滿足相關(guān)通航要求；無(wú)通航要求時(shí)，道路高程控制應(yīng)滿足設(shè)計(jì)洪水位+50cm 的安全高度+結(jié)構(gòu)建筑高度+路面鋪裝厚度。當(dāng)防洪、排澇報(bào)告未提供橋梁位置的具體設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，可根據(jù)下游洪水位和水力坡度反算。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意對(duì)規(guī)劃高程的核算是否滿足要求，不滿足要求時(shí)，應(yīng)做出調(diào)整。

道路下穿河流時(shí)，主要采用下穿隧道。進(jìn)行縱斷高程控制時(shí)，需注意滿足隧道最小覆土厚度和隧道凈空。

馬鑾灣新城孚蓮東二路（孚蓮路—東孚南路段）項(xiàng)目因緊鄰規(guī)劃云溪水系，道路豎向設(shè)計(jì)要兼顧片區(qū)防洪防潮要求，根據(jù)馬鑾灣新城區(qū)域水系及生態(tài)修復(fù)規(guī)劃，馬鑾灣新城區(qū)防護(hù)等級(jí)為Ⅲ等，馬鑾灣新城區(qū)采用50a 一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，100a 一遇防潮標(biāo)準(zhǔn)，馬鑾灣新城防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)采用50a 一遇澇水不滿溢的排澇標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)片區(qū)防洪防潮排澇規(guī)劃，本項(xiàng)目范圍內(nèi)過(guò)蕓溪防洪最低控制標(biāo)高4.0m，考慮到防洪排澇需求，以及本項(xiàng)目所在區(qū)圍堰及周邊場(chǎng)平標(biāo)高為4.5m，因此，本項(xiàng)目道路標(biāo)高控制在4.5m 以上。

4 豎曲線半徑取值

道路設(shè)計(jì)時(shí)，不同的2 條縱坡會(huì)產(chǎn)生變坡點(diǎn)，為了緩和因坡度變化而產(chǎn)生的沖擊并保證行車視距，必須在2 條縱坡之間插入豎曲線。豎曲線形式可以是拋物線或圓曲線，但一般情況采用圓曲線。

豎曲線半徑存在一般值和極限值。極限值是滿足視距要求的最小半徑，一般值為極限值的1.5 倍。豎曲線長(zhǎng)度極限值為3s 行車距離。為了行車安全和舒適，一般值為極限值的2.5倍。

在道路縱斷設(shè)計(jì)時(shí)，豎曲線一般選用較大的半徑值。當(dāng)條件受限時(shí)，豎曲線半徑宜略大于規(guī)范的“一般值”；當(dāng)?shù)匦螚l件特別復(fù)雜困難的情況下，方采用規(guī)范的“極限值”。

在有超車需求的路段，宜采用較大的凸曲線半徑或者設(shè)置必要的標(biāo)志、標(biāo)線等交通設(shè)施。

5 交叉口豎向設(shè)計(jì)

道路交叉口是由2 條以上道路相交形成，是實(shí)現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn)。交叉口的豎向設(shè)計(jì)，對(duì)交叉口行車舒適、安全性起到重要的作用。

基于排水基本需要，交叉口內(nèi)部縱坡宜不小于0.3%。同時(shí)，考慮行車視距和安全，縱坡宜不大于2.5%，條件困難時(shí)，宜不大于3%。所以，交叉口內(nèi)部縱坡一般控制在0.3%～2.5%為宜。

根據(jù)現(xiàn)實(shí)交通情況分析，往往在暴雨期間，交叉口交通擁堵現(xiàn)象極其嚴(yán)重。交叉口排水不利，導(dǎo)致行車安全下降，交通疏導(dǎo)困難，交叉口容易擁堵。由此可見(jiàn)，做好交叉口豎向設(shè)計(jì)，排水通暢，是解決交叉口擁堵的關(guān)鍵之一。

經(jīng)多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)分析，一般交叉口選用“傘型”為佳，即中間高四周低，盡量避免選用“碗型”，即中間低四周高。所以，在做道路縱斷設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)結(jié)合相交道路高程，有意識(shí)地將交叉口設(shè)計(jì)為“傘型”。而現(xiàn)實(shí)情況下，一條城市道路是存在多個(gè)交叉口的，要做到每個(gè)交叉口都選“傘型”并不現(xiàn)實(shí)，也沒(méi)必要。從片區(qū)整體高程控制出發(fā)，規(guī)劃控制高程時(shí)，考慮到地塊排水，縱坡往往向水域傾斜，所以，交叉口縱坡一般以單向居多。但若出現(xiàn)低洼交叉口時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意將道路最低點(diǎn)設(shè)置在交叉口范圍外。

6 結(jié)語(yǔ)

道路豎向作為道路設(shè)計(jì)中“平縱橫”其中一環(huán)，并不是一件三錘兩棒的工作。選擇正確的縱坡，控制合理的地坪、交叉口標(biāo)高，關(guān)系到整個(gè)工程的造價(jià)，也關(guān)系到項(xiàng)目運(yùn)行是否順暢。