城市道路豎向設計技術要點分析

蔡建勇

（福州城建設計研究院有限公司，福州350000）

1 引言

進入21 世紀，我國經濟發展迅速，城市建設日新月異，一條條嶄新的道路如雨后春筍般呈現在人們的眼前，為國家經濟發展和人民交通出行，提供了便利的條件。

城市道路建設主要講究平縱橫、路基路面等，而豎向設計便是其中極其重要的一環。城市道路主要位于城市規劃區域，道路的平面線形與路幅寬度在城市規劃階段已基本成型，路面結構也大同小異，而道路的豎向設計雖在規劃階段已有控制交叉節點高程，但沿線的豎向卻是千變萬化，可以根據設計師不同的經驗，產出多種不同的豎向方案。如何讓城市道路豎向設計顯得更合理可行尤為關鍵。本文根據設計規范及多年設計經驗，并結合案例，對城市道路豎向設計的主要技術要點進行分析。

2 縱坡選擇

2.1 一般縱坡選擇

道路縱坡是道路中線兩點之間的高程和水平距離的比值。它與汽車的動力性能、安全指數有較大的關系。

道路最小縱坡是指各級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，需設置不小于0.3%的縱坡。尤其在雨期長、雨量大的南方地區，道路豎向設計時應特別注意路面在暴雨期的排水能力，滿足最小的排水坡度，能減少路面積水現象的發生。雨水量大、排水要求高的地區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的車速順利上下坡，而不致發生危險的最大坡度值。各級道路允許的最大縱坡根據地形條件、道路等級、汽車的動力性能以及工程造價、運營經濟等因素，通過全面分析、綜合考慮而確定。

近年來，國家更加提倡“綠色出行”，而隨著共享單車、電單車的發展，現今城市道路上出現大量的非機動車行駛，這就對城市道路縱斷設計提出了更高的要求，應綜合考慮非機動車出行的需求。非機動車爬坡能力遠不如機動車，而非機動車道和機動車道分離式設置不可能成為常態，這就要求在道路豎向設計時控制道路最大縱坡的時候，以非機動車的最大爬坡坡率進行控制。

根據國內外資料綜合分析，非機動車縱坡大于或等于2.5%時，應限制非機動車最大坡長。由此可見，在條件允許情況下，非機動車最大縱坡宜不大于2.5%。結合規范和實際道路使用情況，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%。

考慮到濱海區和平原區地形較為平坦，道路縱斷設計易于在該范圍內控制縱坡。但若為山地區道路，地形復雜，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等前提下，縱斷設計時容易出現大縱坡，要控制在0.5%～2.5%較難。在此情況下，可考慮非機動車陡坡路段推行。根據機動車的最大縱坡，并結合橫坡，滿足最大合成坡的情況下，特別在超高路段應注意合成坡度，再進行取值。

2.2 極限縱坡分析

城市道路經過十幾年迅猛發展，近年來，平原地區的道路基本已建設，城市發展已漸漸開發難度更高的山地。山地道路建設往往涉及大縱坡，甚至在困難情況下，縱坡選擇極限坡來減少山體破壞和工程造價。

根據規范，除快速路外的其他等級道路，在受地形條件或其他特殊情況限制時，經技術經濟論證后，最大縱坡極限值可增加1%【1，2】。

泉州市東海片區支十五路等4 條市政道路工程，項目位于泉州市豐澤區東海街道森林公園附近，項目建設區域四周用地為泉州幼兒師范高等專科學校和泉州師范學院的規劃用地，道路用地基本為山坡地，地形起伏，最大高差30m。道路可利用區域受限嚴重，路線可選擇方案少。同時，高程受山頂已建碧桂園地坪標高控制。經方案、工可、初步設計多次經濟技術論證，最大縱坡采用極限坡率+1%。工程從6 個不同角度對最大縱坡進行分析，具體分析如下。

1）工程量：比較方案最大縱坡采用8%，開挖石方增加1.1×105m3，建安費增加3 400 萬元，對比推薦縱斷最大縱坡采用9%，經濟費用增加明顯，從節省造價的角度看，最大縱坡采用9%更加經濟可行。

2）汽車爬坡性能：根據對規范條文的解讀，規范規定主要以6 軸鉸接列車49t 為代表車型，而本項目后期運營主要以小汽車為主，施工期間有土方車，爬坡能力相較于6 軸鉸接列車49t 更強，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，定義非機動車推行走人行道，縱坡采用9%可行。

4）臨崖臨邊安全：本工程在根據交通安全需要，在項目臨崖臨邊的位置設置剛性鋼筋混凝土護欄進行防護。

5）交通標志標線：道路沿線設置警示標志和震蕩標線，警示駕駛人員減速慢行。

6）交叉口設置：在交叉口位置根據規范要求，縱坡調整為3%，并且交叉口設置為右進右出交叉口。

3 高程控制

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

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

3.1 一般路段

城市道路在做豎向高程控制時，一般路段道路設計標高宜考慮要滿足規劃豎向控制要求，同時還應滿足防山洪排內澇要求。

3.2 濱水、濱海路段

江海湖泊是比較常見的地形地貌之一，城市道路在設計時，要考慮到這些地形地貌的影響，主要應考慮防洪、排澇要求。道路一般與河海或沿線、或上跨、或下穿。

沿河道路縱斷設計時，應考慮道路高程需滿足相應水系防洪標準的設計洪水頻率的水位+50cm 的壅水高度。

沿海道路還需考慮波浪侵襲高度。當岸邊設置攔水設施時，可不受此限【3】。

當道路上跨河、海時，一般利用橋梁或涵洞結構上跨，有通航要求時，要考慮滿足相關通航要求；無通航要求時，道路高程控制應滿足設計洪水位+50cm 的安全高度+結構建筑高度+路面鋪裝厚度。當防洪、排澇報告未提供橋梁位置的具體設計洪水位時，可根據下游洪水位和水力坡度反算。在設計時，應注意對規劃高程的核算是否滿足要求，不滿足要求時，應做出調整。

道路下穿河流時，主要采用下穿隧道。進行縱斷高程控制時，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）項目因緊鄰規劃云溪水系，道路豎向設計要兼顧片區防洪防潮要求，根據馬鑾灣新城區域水系及生態修復規劃，馬鑾灣新城區防護等級為Ⅲ等，馬鑾灣新城區采用50a 一遇防洪標準，100a 一遇防潮標準，馬鑾灣新城防洪排澇標準采用50a 一遇澇水不滿溢的排澇標準；根據片區防洪防潮排澇規劃，本項目范圍內過蕓溪防洪最低控制標高4.0m，考慮到防洪排澇需求，以及本項目所在區圍堰及周邊場平標高為4.5m，因此，本項目道路標高控制在4.5m 以上。

4 豎曲線半徑取值

道路設計時，不同的2 條縱坡會產生變坡點，為了緩和因坡度變化而產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。

在道路縱斷設計時，豎曲線一般選用較大的半徑值。當條件受限時，豎曲線半徑宜略大于規范的“一般值”；當地形條件特別復雜困難的情況下，方采用規范的“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置必要的標志、標線等交通設施。

5 交叉口豎向設計

道路交叉口是由2 條以上道路相交形成，是實現交通轉換的重要節點。交叉口的豎向設計，對交叉口行車舒適、安全性起到重要的作用。

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

根據現實交通情況分析，往往在暴雨期間，交叉口交通擁堵現象極其嚴重。交叉口排水不利，導致行車安全下降，交通疏導困難，交叉口容易擁堵。由此可見，做好交叉口豎向設計，排水通暢，是解決交叉口擁堵的關鍵之一。

經多年設計經驗分析，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，在做道路縱斷設計時，設計者應結合相交道路高程，有意識地將交叉口設計為“傘型”。而現實情況下，一條城市道路是存在多個交叉口的，要做到每個交叉口都選“傘型”并不現實，也沒必要。從片區整體高程控制出發，規劃控制高程時，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。但若出現低洼交叉口時，設計時應注意將道路最低點設置在交叉口范圍外。

6 結語

道路豎向作為道路設計中“平縱橫”其中一環，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、交叉口標高，關系到整個工程的造價，也關系到項目運行是否順暢。