類似天津中心城區(qū)的平原地區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃階段道路豎向規(guī)劃研究

陳富昱，于守靜，胡安乾，劉志鵬

（1.天津市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，天津市 3 00201；2.天津市規(guī)劃局，天津市 300070）

0 引言

縱觀城市的各項(xiàng)建設(shè)，基本每項(xiàng)建設(shè)均離不開高程，如房屋建設(shè)時(shí)需要確定基地高程，道路建設(shè)前需要確定合理的道路規(guī)劃高程，道路管網(wǎng)埋設(shè)時(shí)也需要結(jié)合考慮相應(yīng)的地面高程等等。為保證上述城市各項(xiàng)建設(shè)在豎向上取得協(xié)調(diào)一致，必然需要先行對(duì)城市用地做好相應(yīng)的豎向規(guī)劃。

一般在城市總體規(guī)劃階段，需要根據(jù)《城市用地豎向規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ83-99）（以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范”）綜合評(píng)價(jià)區(qū)域地形地貌，選擇合適的用地作為城市建設(shè)用地。之后再對(duì)地形提出相應(yīng)的改造方案以達(dá)到各類建設(shè)用地的使用要求。

類似于天津市中心城區(qū)的平原地區(qū)，自然坡度較小，不用對(duì)區(qū)域地形進(jìn)行改造即能達(dá)到城市建設(shè)要求。在各項(xiàng)建設(shè)用地豎向規(guī)劃中，確定道路豎向規(guī)劃成為首要工作。道路豎向規(guī)劃確定后，則相應(yīng)的地塊、市政管線等高程方能依據(jù)各自規(guī)范進(jìn)行確定。

由于《規(guī)范》中對(duì)于用地豎向規(guī)劃的編制方法和內(nèi)容，側(cè)重于地塊修建性詳細(xì)規(guī)劃層面，用地范圍尺度較小，方法偏重微觀，難以滿足城市規(guī)劃管理中控制性詳細(xì)規(guī)劃層面豎向規(guī)劃的編制需求。因此，本文旨在通過總結(jié)天津市中心城區(qū)道路豎向規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)，形成適用于平原地區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃道路豎向規(guī)劃的方法。

1 道路豎向規(guī)劃要點(diǎn)分析

根據(jù)天津市中心城區(qū)道路豎向規(guī)劃編制的經(jīng)驗(yàn)分析，做好道路豎向規(guī)劃需要對(duì)以下四個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行分析研究，即城市用地安全控制高程分析、道路路面合理高程分析、城市用地土方平衡分析和特殊豎向控制點(diǎn)分析等。

1.1 要點(diǎn)一：城市用地安全控制高程分析

外來洪水是對(duì)城市用地安全的最大威脅（見圖1），平原地區(qū)的城市中心區(qū)用地也無(wú)法通過改造地形將高程提高至洪水位以上來保障城市安全。因此，在總體規(guī)劃階段，一般會(huì)采用在城市中心區(qū)外圍建設(shè)防洪圈的方法來阻擋外來洪水。

圖1 典型城市內(nèi)澇實(shí)景

防洪圈的建設(shè)雖然保證了城市用地不受外來洪水的侵襲，但防洪圈范圍內(nèi)城市用地還需面對(duì)內(nèi)澇的威脅，一般內(nèi)澇是由于用地高程過低，汛期用地內(nèi)雨水無(wú)法正常排出至河道而導(dǎo)致。

因此，合理地確定城市用地高程直接關(guān)系到汛期能否保證自身用地的安全，這也是道路豎向規(guī)劃首先需要解決的問題。

1.2 要點(diǎn)二：道路路面合理高程分析

在城市道路建設(shè)時(shí)，需要確定合適的路面高程，路面高程的高低直接關(guān)系到路基的穩(wěn)定性，如過低，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致路基受地下水侵襲，造成路面結(jié)構(gòu)承載力急劇下降，極易受損。對(duì)于地下水位較淺地區(qū)，冬春換季時(shí)，則會(huì)因地下凍土春融造成路面結(jié)構(gòu)損壞（見圖2）。可以看出，道路路面合理高程也是必須要進(jìn)行分析的。

圖2 典型路面結(jié)構(gòu)損壞實(shí)景

1.3 要點(diǎn)三：城市用地土方平衡分析

對(duì)于平原地區(qū)來說，各類用地建設(shè)時(shí)土方平衡的經(jīng)濟(jì)合理性，直接關(guān)系到建設(shè)項(xiàng)目是否可行。隨著小汽車大量進(jìn)入家庭，不同用地性質(zhì)地塊建設(shè)土方需求在悄然發(fā)生著變化。如居住、公建用地，過去較少開挖使用地下空間，近年來，小汽車停車位需求越來越大，各地均對(duì)地塊停車位配建數(shù)量提出了建設(shè)要求，同時(shí)又對(duì)地面停車數(shù)量進(jìn)行限制，促使地下空間的開發(fā)常態(tài)化。地下空間的開發(fā)使用提供了地塊建設(shè)的一部分土方來源，從另一方面，又合理優(yōu)化了土方平衡。

因此，綜合平衡城市各項(xiàng)建設(shè)土方需求，也是道路豎向規(guī)劃需要分析的要點(diǎn)之一（見圖3）。

圖3 建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)地平整實(shí)景

1.4 要點(diǎn)四：特殊豎向控制點(diǎn)分析

穿越城市內(nèi)部的河道、鐵路和封閉道路是分割城市用地的屏障。城市道路與河道交叉時(shí)，通常采用跨河橋梁的形式（見圖4），有的河道需要滿足船只通航需求，抬高橋面，跨河橋梁的引橋段要高于周邊地塊，周邊地塊的出入口則無(wú)法設(shè)置在這些橋梁引橋段上；城市道路與鐵路交叉時(shí)，一般采用下穿鐵路地道和上跨鐵路橋梁兩種形式，這兩種形式的立交均需設(shè)置引路，周邊地塊出入口也不能設(shè)置在這些引路上。

圖4 城市內(nèi)跨河橋梁實(shí)景

因此，道路豎向規(guī)劃中要對(duì)特殊豎向控制點(diǎn)進(jìn)行研究分析，指導(dǎo)其他相關(guān)設(shè)施建設(shè)。

2 道路豎向規(guī)劃方法研究

道路豎向規(guī)劃的確定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)來看主要分為以下幾個(gè)步驟：首先確定地區(qū)總體道路規(guī)劃高程，然后根據(jù)道路縱坡需要確定各地區(qū)的道路規(guī)劃高程值范圍，最后確定地區(qū)內(nèi)每個(gè)交叉口的道路規(guī)劃高程。

2.1 總體道路規(guī)劃高程的確定

總體道路規(guī)劃高程的確定，需要綜合分析地下水位、現(xiàn)狀高程、排水方式，以及內(nèi)河排澇水位等要素（見圖5）。

圖5 道路豎向規(guī)劃分析要素結(jié)構(gòu)圖

2.1.1 經(jīng)濟(jì)高程的確定

道路自身要求規(guī)劃高程和地方土方平衡經(jīng)濟(jì)綜合測(cè)算的結(jié)果決定了道路的經(jīng)濟(jì)高程，具體方法有以下幾個(gè)。

2.1.1.1 道路自身要求規(guī)劃高程（B1）

根據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ37-2012），道路的路面高程由地下水位（D1）、路基臨界高度（D2）和路面結(jié)構(gòu)厚度（D3）等幾部分構(gòu)成，即B1=D1+D2+D3。

如天津市中心城區(qū)道路豎向規(guī)劃的情況如下：

（1）地下水位（D1）：一般采用冬季12月、1月、2月三個(gè)月平均值，避免路基在冬春換季時(shí)發(fā)生冬融病害，承載力降低并破壞路面結(jié)構(gòu)。

（2）臨界高度（D2）：天津?qū)儆谧匀粎^(qū)劃II4區(qū)（海灤中凍區(qū)），不同路基干濕狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的路基臨界高度如表1所列。

表1 天津市中心城區(qū)路基臨界高度參考值一覽表

（3）路面結(jié)構(gòu)厚度（D3）：多年的市政建設(shè)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，常用路面結(jié)構(gòu)厚度如表2所列。

表2 天津市中心城區(qū)常用路面結(jié)構(gòu)厚度參考值一覽表

2.1.1.2 填挖方測(cè)算

填挖方包括道路填挖方和地塊填挖方，按照上述不同道路路基狀態(tài)下的路面規(guī)劃高程（B1），對(duì)其分別進(jìn)行計(jì)算并疊加。

道路填挖方測(cè)算，假定現(xiàn)狀高程為B0，道路面積為M1，則有道路填挖方（F1）計(jì)算如下：

F1=M1×（D1+D2-B0）

依據(jù)不同道路路基狀態(tài)下的路面規(guī)劃高程（B1），確定地塊規(guī)劃高程（B2），控制性詳細(xì)規(guī)劃階段可以考慮為B2=B1+0.2m。假定地塊現(xiàn)狀高程為B0，地塊面積為M2，地塊地下空間挖方（W），則有地塊填挖方（F2）計(jì)算如下：

F2=M2×（B2-B0）-W

總體填挖方：F=F1+F2。

2.1.1.3 經(jīng)濟(jì)高程的確定

地區(qū)填挖方隨路面高程提高，填方量增加；當(dāng)路面高程對(duì)應(yīng)路基狀態(tài)處于潮濕和過濕時(shí)需要進(jìn)行路基處理，但地區(qū)填方量降低。因此需要綜合經(jīng)濟(jì)費(fèi)用進(jìn)行確定。

綜合費(fèi)用（Z）=路基處理費(fèi)+道路填方費(fèi)+地塊填方費(fèi)

路基處理深度應(yīng)結(jié)合不同地區(qū)、地質(zhì)情況進(jìn)行確定，其處理單價(jià)、土方單價(jià)應(yīng)結(jié)合不同地區(qū)實(shí)際市場(chǎng)行情進(jìn)行確定。

經(jīng)濟(jì)高程（B）=min{綜合費(fèi)用Z}

2.1.2 安全高程的確定

一般平原地區(qū)，地面自然坡降不能滿足區(qū)域雨水收集、排放要求，均需設(shè)置地下雨水管網(wǎng)收集雨水并進(jìn)行排放，大致排水路徑為：地塊雨水匯入小區(qū)內(nèi)雨水管網(wǎng)，由小區(qū)內(nèi)雨水管網(wǎng)匯入市政雨水管網(wǎng)；路面雨水直接匯入市政雨水管網(wǎng)；市政雨水管網(wǎng)收集雨水后經(jīng)泵站提升排入排澇河道。當(dāng)排澇河道水位達(dá)到設(shè)計(jì)水位時(shí)，關(guān)閉排澇河道與防洪河道的連通閘門，啟動(dòng)排澇泵站，將排澇河道內(nèi)的雨水提升排放至防洪河道。以此來避免河道澇水溢出進(jìn)入地塊內(nèi)。

基于這樣的流程，原則上地區(qū)用地高程應(yīng)高于排澇河道的護(hù)岸堤頂頂部高程（一般為設(shè)計(jì)水位+設(shè)計(jì)超高）。即：

安全高程（C）=排澇河道設(shè)計(jì)水位＋設(shè)計(jì)超高

2.1.3 總體道路規(guī)劃高程的確定

綜合以上分析，總體道路規(guī)劃高程的確定應(yīng)首先保證城市用地安全，即：

總體道路規(guī)劃高程（A）=max{經(jīng)濟(jì)高程（B），安全高程（C）}。

當(dāng)迫于特殊原因確定的總體道路規(guī)劃高程低于安全高程時(shí)，應(yīng)相應(yīng)提出保證城市用地安全的必要措施。

2.2 道路規(guī)劃高程值范圍的確定

前文確定的總體道路規(guī)劃高程為地區(qū)道路最低高程，根據(jù)道路設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范要求，道路路面需要考慮一定縱坡（i）進(jìn)行排水，因此道路沿線的高程總是在一定范圍內(nèi)變化。如天津中心城區(qū)的最小縱坡要求為0.2%，規(guī)范的最小值。

考慮到城市道路路網(wǎng)密集，按照國(guó)家規(guī)范要求，在相應(yīng)的路網(wǎng)密度要求下，路網(wǎng)間距總是在一定范圍內(nèi)變化。假定道路變化坡長(zhǎng)為L(zhǎng)，路口高程為A（x），則道路規(guī)劃高程的取值范圍為：

路口高程A（x）∈｛A，A+L×i｝

2.3 各道路交叉口規(guī)劃高程的確定

類似天津中心城區(qū)的平原地區(qū)不能完全依托道路縱坡和自然地形解決地面排水，地區(qū)排水規(guī)劃一般在控制性詳細(xì)規(guī)劃階段確定排水分區(qū)和排水方向，地區(qū)雨水基本均依托下穿雨水管網(wǎng)通過重力流進(jìn)行收集排放，雨水管線應(yīng)避免埋設(shè)過深。

因此各道路交叉口規(guī)劃高程值在一定區(qū)域內(nèi)（基本可以認(rèn)為一個(gè)排水分區(qū)）的分布總體上應(yīng)與地區(qū)排水方向一致。

結(jié)合具體情況，假定各道路交叉口規(guī)劃高程為A（x），地區(qū)高程變化值為M（即上文中的L×）i，該交叉口（x）距離附近排水點(diǎn)的距離為R（x），該方向最遠(yuǎn)排水距離為R，則：

各道路交叉口規(guī)劃高程A（x）=A+M×R（x）/R

3 結(jié)語(yǔ)

本文著眼于天津中心城區(qū)自然坡度較小的平原地區(qū)特點(diǎn)，結(jié)合工作實(shí)踐，總結(jié)出了控制性詳細(xì)規(guī)劃階段道路豎向規(guī)劃編制的一般方法。對(duì)于跨越防洪河道橋梁附近道路、立交節(jié)點(diǎn)附近道路和高于現(xiàn)狀地塊道路等沿線交叉口的特殊高程規(guī)劃，未涵蓋在本文內(nèi)。筆者希望本文論點(diǎn)和方法能夠給類似天津中心城區(qū)的平原地區(qū)道路豎向規(guī)劃編制提供參考。

[1] CJJ83-99，城市用地豎向規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 天津市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院《.天津市道路豎向規(guī)劃（2008年水準(zhǔn)）》[Z].