論南方丘陵地區生態型道路設計的一般原則

栗關裔

(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司,上海市 200092)

論南方丘陵地區生態型道路設計的一般原則

栗關裔

(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司,上海市 200092)

結合相關工程實例，對南方丘陵地區進行生態型市政道路設計的一般原則進行分析總結,尤其在現狀生態優美、自然資源豐富且尚未開發的丘陵地區進行新建道路設計時,若規劃建設條件允許,應重點考慮現狀地形地勢、減少填挖,貫徹綠色生態理念,并結合山水河湖等現狀自然元素,綜合道路線形、路基、邊坡、綠化、橋梁等多種設計手段,力求形成融入自然、生態親和的景觀道路。

依山就勢；綠色生態；線形優化；分幅路基；錯層設計

0 引言

我國地域廣闊,存在多種地形地貌,其中不乏丘陵地帶,尤以南方分布廣泛。與山嶺重丘相比,丘陵地區相對高差較小,坡度相對較緩,但地形存在一定的起伏變化,局部地區常見溝壑和山嶺。由于雨量充沛,低洼位置多分布河湖水塘。

隨著中國城市化進程的加快,眾多城市在遠郊成立新區,基礎設施建設隨之啟動。南方城市的新區大多位于尚未開發的城市郊區丘陵地帶。該類地區降雨充沛,植被發育,生態自然環境優美。在此類丘陵地帶進行新建道路設計過程中,若規劃建設條件允許,應貫徹生態自然、尊重環境的設計理念,通過多種設計手段,綜合打造交通功能和生態景觀和諧統一的生態型道路。

在新區開發建設過程中,市政道路常需先行實施,此時路網中地塊尚未開發建設,地形地貌和現狀場地處于原生態環境,而前階段的道路規劃往往未能全面考慮現狀地形地貌等現場條件,若一味簡單地按照前期規劃進行道路設計,有可能形成較大的填挖方,對區域自然環境造成不利的影響。這就要求在具體道路設計過程中,結合現狀地勢、河湖山嶺,綜合考慮道路線形、橫斷面、邊坡設計、綠化景觀等多種因素,盡可能使道路融入自然,達到交通與景觀的協調一致。

1 一般設計原則

在丘陵地帶進行市政道路設計時,不可避免的將存在較大填挖路段,對自然環境存在一定的影響。但在自然資源豐富、生態環境優美的丘陵地區進行道路設計時,只要規劃建設條件允許,應盡可能地貫徹生態自然、尊重環境的設計理念。

我國南方城市的新開發區多處于城市外圍的丘陵地帶,總體呈現出自然環境優美的丘陵地貌,區內河湖密布,植被發育良好。前期相關區域規劃中,往往無法全面充分考慮沿線建設條件,以至于形成較大填挖,對現狀環境破壞較大。在兩側地塊尚未出讓開發、規劃建設條件允許的前提下,道路設計時應結合河湖山嶺等現狀元素,充分利用現狀地形變化,靈活調整道路平面、豎向和橫斷面設計,并結合邊坡、景觀、橋梁等元素打造交通功能和生態景觀和諧一致的生態型道路。在具體道路設計時,一般需滿足如下設計原則：

(1)順應地形,依山就勢,融入環境

南方山嶺微丘地區局部地形起伏較大,植被較為發育,路線若一味遵循規劃線位可能造成較大填挖,對現狀環境影響較大。在具體道路設計中,若周邊地塊尚未出讓開發,應盡可能結合現狀地形地貌,對道路線位和豎向標高進行優化,依山就勢,并盡量避讓、山嶺、沖溝等地形起伏較大的地帶,減少對現狀山體的開挖,降低對自然環境的影響。

在經過山嶺溝壑等高差較大路段時,為減少填挖,適應現狀陡坡地勢,在道路設計時,可靈活采用上下行平面分幅、豎向分離、人非慢行系統繞行等設計手段,盡可能結合現狀山體走勢靈活調整道路斷面,依山就勢,順應現狀地形,減少填挖方,提升環境融合度。

(2)尊重自然,還原綠化,確保生態

南方微丘地帶一般植被較為發育,自然環境優美,具備良好的生態景觀。一般而言,道路工程的建設會對現狀自然環境造成一定破壞,尤其在丘陵地帶,若存在較高的填挖方,高邊坡對現狀環境影響更大。

在山嶺地區進行道路設計時,應遵循“尊重自然,還原綠化,確保生態”的設計原則,對于現狀山體、植被盡量給予保護,填方和削坡位置必須考慮給予生態恢復。具體設計中,一方面應通過平縱設計、靈活選用橫斷面等設計手段,降低路基填挖方；另一方面,對局部不可避免出現的較高邊坡,必須采用綠色生態設計,選用綠色植被、TBS技術等技術手段還原綠色環境,避免單獨設置硬質擋墻結構,以免結構物過于突兀生硬,影響環境景觀。

(3)綜合自然現狀和設計元素打造道路景觀

道路工程發展到今天,不僅僅作為人車貨物移動的通道,更重要的是作為城市或地域的有機組成,一些景觀道路甚至形成了區域地標。丘陵地帶河湖密布、山嶺眾多,自然資源豐富,對于現狀河湖、山嶺、林木等自然元素,完全能夠結合道路線形、豎向和斷面的變化,通過提升道路植被、點綴景觀橋、增加游步道等設計元素,綜合形成景觀節點,達到交通功能和景觀功能的協調統一。

以下結合湖南省具體工程實例,簡要說明上述原則在實體工程中的應用。

2 湘潭昭山示范區:昭華大道

昭華大道位于湖南省湘潭市昭山示范區內,是東西向貫穿昭山示范區南部的一條重要干道。從地理區位上看,昭山示范區位于湘潭市東北角,長沙、株洲、湘潭三市結合部“Y”字形之中心點。

昭華大道西起芙蓉大道,東至紅易大道,全長約5.2 km。根據昭華大道沿線現狀建設條件,西段為約1 km的城區段,地形起伏較小,現狀為農田；東段4 km為郊野段,地形起伏較大,多山地、丘陵等。道路兩側地塊均未開發,沿線自然風景優美,植被發育,除起終點芙蓉大道、紅易大道和京珠高速外無現狀路。

在具體設計過程中,受現狀地形的限制,并考慮到節點景觀,在設計中多處采用平面分幅、豎向分離、慢行系統繞行等手段,依山就勢地進行道路設計。以下僅通過典型節點設計,闡述該類道路的一般設計原則。

2.1 城鐵-現狀山體節點

在本工程西段,規劃線位從兩座現狀山體之間的谷地穿越規劃城際鐵路后,繼續向東延伸。若按規劃線位的順直走向,昭華大道將直接穿越東側現狀山體,由于受下穿城鐵的標高限制,將形成大開挖高路塹路段；若采用隧道方案,隧道經過現狀山體向東出洞后,距離相鄰主干路交叉口距離過近,嚴重影響隧道洞口區域的交通安全,見圖1。

圖1 原規劃線位高路塹邊坡示意圖

在本節點設計時,綜合考慮現狀山體和規劃城鐵標高兩大限制條件,對規劃線位進行調整,使本工程呈一定角度下穿規劃城鐵后,立即向東北展線,盡量避讓現狀山體,利用現狀山谷地帶布置道路。穿越城鐵時,昭華大道加寬中分帶,為規劃城鐵預留橋墩,見圖2。

圖2 城鐵節點線位優化走向圖

為減少現狀山體的開挖面,針對下穿城鐵后路線經過的丘陵坡腳地帶南高北低的特征,采用上下行錯層、人非慢行系統抬升繞行設計。首先將南半幅機動車道標高抬升,利用中分帶放坡過渡,減少南半幅道路對現狀山體的開挖；其次穿越城鐵位置人非系統設置L型擋墻,抬升慢行道,減少慢行道對山體的開挖；最后,在慢行道標高抬升的基礎上,人非系統設置坡道、臺階,繞行至現狀丘陵,結合山體坡地設置,進一步減少山體的開挖,見圖3。

圖3 城鐵節點錯層設計橫斷面圖(單位:m)

經過線位優化、上下行錯層、人非慢行抬升繞行等技術手段,大大減少了挖方量,使該節點對自然環境的影響降到最低,并同時滿足了交通功能,最終實現了本節點交通、景觀和環境的協調一致。

2.2 獨立丘陵節點

在本工程中段新南村附近,存在一處現狀獨立丘陵,原規劃線位從該土丘位置經過,并未細致考慮丘陵和道路之間的相對關系。若按照昭華大道按規劃展線,該土丘將被削平,土方量較大,對自然環境和北側已建成別墅影響較大。

該節點設計時,注意到該丘陵相對獨立,四周存在可利用的東西向狹長地帶。通過優化線位,使道路上下行分離,繞行山體展線,并繞開現狀已建成別墅,見圖4。

圖4 獨立丘陵節點上下行分離平面圖

分離路基方案不但減少挖方量,避免破壞現狀土丘,而且道路線形舒展優美,通過對該節點進行綠化水系設計,利用現狀元素加以改建,依山就勢營造出一處山水田園景觀,見圖5。

圖5 獨立丘陵節點道路景觀效果圖

2.3 丘陵-湖泊節點

在本工程東段,存在一處丘陵-水體共存的節點,現狀湖浜位于丘陵南側,規劃線位從現狀丘陵坡腳經過。若昭華大道全部從北側山嶺范圍內展線,則將造成較大挖方；若線位遠離現狀丘陵,從南側湖面以橋梁形式穿越,則稍顯生硬單調缺少變化,景觀效果不佳。

在本節點設計時,綜合考慮丘陵、湖泊等現狀因素,并結合豎向高差,在該節點位置考慮將機動車上下行分離,北側機動車道從丘陵坡腳經過,控制挖方量,而南側半幅路面以橋梁形式,單獨以橋梁形式從水面上跨越,通過線位優化、斷面分幅、錯落高差和路橋映襯,形成融入自然環境的景觀道路,見圖6。

圖6 丘陵-湖泊節點道路景觀效果圖

2.4 生態邊坡設計

在具體設計中,在濱河或山坡上的半填半挖路段,可利用現狀高差,慢行系統上下錯層并與機動車道分離設置,同時對邊坡進行植被綠化,見圖7。

圖7 一般橫向高差路段斷面方案圖

在山嶺微丘地帶進行道路設計,不可避免地會遇到較高的填挖方路段。當綜合考慮各種技術手段后,仍然無法避免高路堤或高路塹時,需要通過植草、疊石造景或網格護坡等技術手段,確保邊坡坡面的生態性,見圖8。

對于路塹邊坡,除了常規的邊坡綠化外,可考慮在坡腳設置矮擋墻,減少挖方,同時擋墻外側結合灌木、竹林帶等植被綠化遮擋,減少硬質結構物的外露；整體邊坡需結合綠化設計,在石質邊坡路段可考慮TBS掛網噴播植草等手段,確保邊坡的生態恢復,見圖9。

圖9 路塹坡腳擋墻結合植被綠化方案圖

3 湘潭昭山示范區:昭山大道

昭山大道為湖南省湘潭市昭山示范區內南北向的縱向主干路,北起長沙暮云片區區界,南至湘潭市荷塘區區界,全長約11.6 km。沿線經過的地區可大致分為丘陵區和平地段。平地段地形起伏較小,多建成區、農田等。丘陵區地形起伏較大,多山地、丘陵等。

在昭華大道經過的丘陵地帶,沿線無現狀路,地塊均未出讓開發,植被發育,河湖眾多,自然環境優美。在設計時,本著依山就勢、尊重自然的生態原則,綜合道路、綠化等因素打造景觀節點。以下僅選取兩處典型節點進行敘述。

3.1 荷葉塘節點

昭山大道北側起點附近,原規劃線位自北向南先通過兩座山之間的隘口,再經過山谷中狹長的荷葉塘向東南展線。按規劃線位荷葉塘需基本填平修筑路基,環境影響較大。

設計時考慮將昭山大道上下行分離,上行線利用荷葉塘北側狹長山谷地帶,避讓現狀廠房、民房展線；下行線位從荷葉塘南部經過。分離路基方案不僅減少了填浜量,避讓開現狀建筑,同時保留了大半現狀荷塘,有利于生態環境的維持和節點景觀的營造,見圖10。

圖10 荷葉塘分離路基平面方案圖

3.2 中央公園節點

昭山大道丘陵段某處,道路線位沿山嶺中間相對平緩地帶展線,規劃線位經過現狀湖浜水體。原規劃線位較為順直,兩側現狀山嶺挖方較大,湖浜基本填平,對環境影響較大。

在道路設計中,首先通過平面線位優化,確保路線從山嶺中間相對平緩地帶穿越,減少山體挖方；其次根據地勢的變化,將道路進行上下行分離和錯層設計,錯落布置橫斷面,減少填挖方；并結合現狀湖浜,設置橋梁、沿湖人行休閑步道等元素,綜合打造未來中央公園的景觀節點,見圖11、圖12。

該節點利用現狀山嶺、湖浜、植被等自然環境資源,在道路設計中通過道路線形優化、上下行分幅、斷面錯層等技術手段,并綜合橋梁、綠化、步道等多種景觀因素,打造形成未來一處環境和諧、自然優美的道路景觀節點,見圖13。

U412.3

B

1009-7716(2015)09-0030-05

2015-06-09

栗關裔(1984-),男,河南駐馬店人,工程師,從事道路設計工作。

圖11 中央公園節點方案圖

圖12 道路上下行錯層設計橫斷面圖