李智超

(本溪市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院,遼寧 本溪 117000)

道路是城市交通的基礎(chǔ),是社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所產(chǎn)生車流、人流和物流的運(yùn)輸載體[1],是重要的城市市政基礎(chǔ)設(shè)施。

山地城市道路工程是建在山地表面滿足交通功能需要的帶狀構(gòu)筑物,通常包含道路線形設(shè)計(jì)和道路路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分。道路路線設(shè)計(jì)是滿足汽車正常行駛通行的需要,路基路面是滿足汽車行駛承載能力的需要。先有道路路線設(shè)計(jì),再有路基路面設(shè)計(jì),可見(jiàn)道路路線設(shè)計(jì)在其道路工程設(shè)計(jì)中的重要性。

道路路線設(shè)計(jì)離不開(kāi)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo),只有選定了設(shè)計(jì)指標(biāo),才能開(kāi)展實(shí)質(zhì)性的道路路線設(shè)計(jì)具體工作。特別是對(duì)山地城市的道路工程線形設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的選取顯得更加重要,進(jìn)而提出了“山地城市道路路線設(shè)計(jì)指標(biāo)選取”的設(shè)計(jì)概念。

1 對(duì)山地城市及山地城市道路工程線形設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單闡述

顧名思義,修建于山地區(qū)域的城市被稱為山地城市。其陡峭的地形,顯示了與平原城市截然不同的地形特征,進(jìn)而增加了道路工程設(shè)計(jì)的難度和設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的復(fù)雜多樣的影響因素。

山地城市道路線形設(shè)計(jì),主要包括道路的平面線形設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)和橫斷面設(shè)計(jì)等,這些設(shè)計(jì)均需要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的技術(shù)支持。道路設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)是系統(tǒng)的、完整的,設(shè)計(jì)之前應(yīng)首先確定。

山地城市以其復(fù)雜的地形、多變的要素不同于平原城市。山地城市的道路線形特點(diǎn)通常是“彎多路陡,地質(zhì)復(fù)雜,自然與生態(tài)環(huán)境復(fù)雜”。山地城市道路工程設(shè)計(jì)需要考慮的因素較多, 除道路交通功能(道路共有的功能)外,重點(diǎn)要考慮地形因素、氣候因素、山體自然環(huán)境因素等,這些也是山地城市道路工程設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)選取的制約因素,指標(biāo)選取時(shí)必須均衡考慮。

2 山地城市的道路等級(jí)和功能定位

不同的道路在城市路網(wǎng)中的等級(jí)和功能是不同的,在道路設(shè)計(jì)時(shí)必須明確。

山地城市不同于平原城市,布局過(guò)于復(fù)雜,山地城市布局往往受自然地形條件的限制,形成了分散的點(diǎn)狀或帶狀布局[2]。常見(jiàn)的形式有“組團(tuán)式、帶狀式、分散式”,這是山地城市空間布局的組成特點(diǎn),也就形成了山地城市道路特有的“自由式、樹枝式、混合式”路網(wǎng)結(jié)構(gòu),道路的等級(jí)和功能也會(huì)隨著不同的布局結(jié)構(gòu)而發(fā)生變化,因此必須認(rèn)真分析研究。

道路等級(jí)和功能是山地城市道路工程設(shè)計(jì)首先必須確定的事項(xiàng),也是道路選線、設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)選取的依據(jù)之一。山地城市道路等級(jí)分為“快速路、主干路、次干路、支路”4個(gè)等級(jí),道路功能也劃分為交通性道路和生活性道路等。山地城市的快速路和主干路主要承擔(dān)城市的交通性功能,次干路主要承擔(dān)城市交通疏解和生活性道路雙重功能,支路主要承擔(dān)城市的生活性功能。不同等級(jí)、不同功能的山地城市道路,都有相應(yīng)的道路設(shè)計(jì)指標(biāo)選取的要求,故必須首先科學(xué)合理地定位。

山地城市的道路的等級(jí)和功能,通常是在山地城市總體規(guī)劃階段城市道路系統(tǒng)規(guī)劃中確定,它是城市道路工程設(shè)計(jì)的規(guī)劃依據(jù)。

3 山地城市道路工程設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的選取

3.1 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)選取應(yīng)遵循的原則

3.1.1 指標(biāo)選取的規(guī)范性原則

山地城市與平原城市一樣,設(shè)計(jì)指標(biāo)的選取,主要依據(jù)的是國(guó)家頒布的規(guī)范及相應(yīng)的規(guī)定,規(guī)范規(guī)定是系統(tǒng)完整的。對(duì)復(fù)雜多變的山地城市,在設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)選取過(guò)程中必須認(rèn)真貫徹落實(shí)。這也就是山地城市道路設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)選取的規(guī)范性原則。

3.1.2 指標(biāo)選取的適度性原則

國(guó)家對(duì)城市道路設(shè)計(jì)的規(guī)范規(guī)定不是單一的,設(shè)計(jì)前,必須結(jié)合道路工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、重要性以及道路用地的建設(shè)條件等,綜合合理地選取。對(duì)山地城市,指標(biāo)選取過(guò)高,將會(huì)增加道路的設(shè)計(jì)難度,增加道路建設(shè)成本以及會(huì)影響城市建設(shè)環(huán)境,更會(huì)對(duì)工程建設(shè)的實(shí)施產(chǎn)生直接影響。指標(biāo)選取得過(guò)低,也不利于對(duì)道路交通的使用。因此,必須堅(jiān)持設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)選取的“適度性原則”。

3.1.3 指標(biāo)選取的針對(duì)性原則

不同區(qū)域的城市、同一地區(qū)的不同城市、山地城市與平原城市、同一城市不同的建設(shè)地點(diǎn)、不同等級(jí)的道路工程、不同的道路沿線用地性質(zhì)等,都有各自不同的建設(shè)特點(diǎn)以及對(duì)交通運(yùn)行環(huán)境的不同要求。道路工程設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)選取時(shí),必須有針對(duì)性地區(qū)分對(duì)待和選取,不能一概而論。

3.1.4 指標(biāo)選取的可持續(xù)原則

城市是經(jīng)過(guò)歷史沿革過(guò)程而形成,需要長(zhǎng)久可持續(xù)發(fā)展的,這就需要城市道路設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的選取,也要體現(xiàn)這一 “可持續(xù)”原則。為滿足這一要求,道路技術(shù)指標(biāo)選取時(shí),一定要選定好道路的紅線,同時(shí)做好對(duì)山體自然環(huán)境的保護(hù)和加強(qiáng)道路綠化環(huán)境的建設(shè)等。

3.2 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)選取的影響因素

3.2.1 地形因素

地形是山地城市與平原城市不同的最典型的用地特征,也是影響山地城市不同于平原城市道路設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)選取的最直接因素。平原城市地形平坦,受地形影響較小,指標(biāo)選取比較簡(jiǎn)單,而山地城市恰恰相反,受地形坡度影響較大,設(shè)計(jì)指標(biāo)選取比較困難,一般難以滿足規(guī)范的規(guī)定要求,必須經(jīng)過(guò)方案設(shè)計(jì)、技術(shù)論證、合理優(yōu)化等一系列技術(shù)工作過(guò)程之后,才能最后選取。

3.2.2 氣候因素

氣候因素也是影響山地城市不同于平原城市影響指標(biāo)選取的另一直接因素。汽車轉(zhuǎn)彎、爬坡都與氣候有關(guān)。特別是冰雪嚴(yán)寒的彎多路陡的東北山地城市,受冰雪的影響,汽車轉(zhuǎn)彎爬坡困難,直接影響汽車正常的安全運(yùn)行。故指標(biāo)選取時(shí),山地城市必須考慮冰雪對(duì)汽車安全行駛的氣候因素影響。

3.2.3 環(huán)境因素

環(huán)境因素也是影響山地城市不同于平原城市指標(biāo)選取的重要因素。山地城市與平原城市環(huán)境差別較大,山地城市的自然生態(tài)環(huán)境復(fù)雜,也很脆弱,需要共同保護(hù)。故山地城市道路技術(shù)指標(biāo)的選取時(shí),也一定要考慮地形和自然環(huán)境等因素的影響,對(duì)山體少挖少填,保護(hù)好現(xiàn)有地上植物資源,同時(shí)引入“以人為本”“生態(tài)城市”“可持續(xù)發(fā)展”等的設(shè)計(jì)理念,保護(hù)好我們賴以生存的家園。

3.3 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)選取的內(nèi)容

根據(jù)確定的道路等級(jí),結(jié)合道路的用地條件,來(lái)選取合適的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)。

不同等級(jí)或同一等級(jí)的道路都有不同的指標(biāo)選取區(qū)間及要求,這就是設(shè)計(jì)指標(biāo)的選取問(wèn)題。道路設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的選取,是道路工程線形設(shè)計(jì)的依據(jù),選取的高與低,將直接影響道路工程設(shè)計(jì)的品質(zhì)及設(shè)計(jì)的成敗,對(duì)山地城市更應(yīng)引起重視。

道路工程不同于建筑,它是一項(xiàng)滿足道路交通功能要求的帶狀構(gòu)筑物,道路線形設(shè)計(jì)直接關(guān)系到道路的使用質(zhì)量和交通運(yùn)輸狀態(tài)[3],必須做好主要線形設(shè)計(jì)指標(biāo)選取工作。

3.3.1 道路設(shè)計(jì)速度的選取

道路是各種交通方式(汽車)的載體,首先滿足的就是汽車在道路上安全行駛的要求,因此設(shè)計(jì)速度必須先期選取。

對(duì)山地城市道路設(shè)計(jì)車速按前述指標(biāo)選取的“規(guī)范性、適度性、針對(duì)性”原則,建議對(duì)快速路選取80 km/h或60 km/h,對(duì)主干路選取50 km/h或40 km/h,對(duì)次干路選取40 km/h或30 km/h,對(duì)支路選取30 km/h或20 km/h。原則上,一條道路應(yīng)選擇一個(gè)設(shè)計(jì)車速,對(duì)有困難的路段,可以考慮局部限制車速。具體設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)速度的選取并不是一成不變的,應(yīng)依據(jù)道路的功能、交通量,結(jié)合地形、沿線土地性質(zhì)以及建設(shè)實(shí)施條件等因素,盡量綜合靈活確定。

3.3.2 道路圓曲線半徑的選取

城市道路平面走向一般遵循規(guī)劃紅線,在路線轉(zhuǎn)角處往往需設(shè)置平曲線[4]。

道路平面線形是由直線、圓曲線和緩和曲線組成,設(shè)計(jì)指標(biāo)通常包括直線長(zhǎng)度、平曲線長(zhǎng)度、緩和曲線長(zhǎng)度、圓曲線長(zhǎng)度和圓曲線半徑等。在道路的平面線形中,主要是道路的圓曲線設(shè)計(jì),而圓曲線設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)主要是選定圓曲線半徑。

設(shè)計(jì)時(shí),圓曲線半徑的選取,主要依據(jù)確定的道路等級(jí)及設(shè)計(jì)車速,依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和上述確定的指標(biāo)選取的原則,并結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)際情況靈活選取。

對(duì)山地城市道路工程設(shè)計(jì),圓曲線半徑的選擇不宜過(guò)高。對(duì)快速路,當(dāng)設(shè)計(jì)車速是60 km/h時(shí),圓曲線最小半徑可取260 m(滿足不考慮曲線車道加寬,規(guī)范規(guī)定一般值為300 m,極限值為150 m);對(duì)主干路,當(dāng)設(shè)計(jì)車速是40 km/h時(shí),圓曲線最小半徑可取260 m(滿足不考慮曲線車道加寬,規(guī)范規(guī)定一般值為150 m,極限值為70 m);對(duì)次干路,當(dāng)設(shè)計(jì)車速是30 km/h時(shí),圓曲線最小半徑可取85 m(曲線處車道應(yīng)加寬,規(guī)范規(guī)定一般值為85 m,極限值為40 m);對(duì)支路,當(dāng)設(shè)計(jì)車速是20 km/h時(shí),圓曲線最小半徑可取30 m(曲線處車道應(yīng)加寬,規(guī)范規(guī)定一般值為40 m,極限值為20 m)。

3.3.3 道路縱坡度的選取

道路縱斷面設(shè)計(jì)通常包括縱坡和豎曲線(凸曲線和凹曲線),其設(shè)計(jì)指標(biāo)主要有:道路縱坡、坡長(zhǎng)、豎曲線半徑、豎曲線長(zhǎng)度等。其中起決定性作用的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)就是道路的縱坡度值。

汽車在道路上行駛,對(duì)道路縱坡有一定的技術(shù)要求。坡度過(guò)大時(shí),汽車上坡爬坡困難或汽車下坡也會(huì)產(chǎn)生安全隱患。坡度過(guò)小時(shí),對(duì)道路排水不利,故道路縱坡設(shè)計(jì)時(shí),必須選取合適的道路縱向坡度技術(shù)指標(biāo)。

(1)道路最大坡度值

道路最大縱坡是道路縱斷面設(shè)計(jì)的主要控制指標(biāo),直接影響車輛在道路上的安全行駛。特別是對(duì)有積雪或冰凍的情況較多的山地城市,道路縱坡設(shè)計(jì),應(yīng)考慮得更加完善。

考慮北方寒冷的影響,結(jié)合規(guī)范,對(duì)冰雪寒冷的北方山地城市,建議快速路最大縱坡應(yīng)取3.50%,對(duì)主干路和次干路,其最大縱坡應(yīng)取6%,但經(jīng)技術(shù)論證后,當(dāng)設(shè)計(jì)車速是40 km/h時(shí)可取8%,當(dāng)設(shè)計(jì)車速是30 km/h時(shí)可取9%。對(duì)支路,設(shè)計(jì)最大縱坡也應(yīng)為6%,但經(jīng)技術(shù)論證后,當(dāng)設(shè)計(jì)車速是20 km/h時(shí)可取9%。對(duì)最大縱坡超過(guò)6%的道路,同時(shí)應(yīng)采取一定的設(shè)計(jì)技術(shù)措施和交通管制辦法。

(2)道路最小坡度值

城市道路是帶狀構(gòu)筑物,道路使用質(zhì)量直接受雨水影響。為了解決道路的雨水排放問(wèn)題,規(guī)范規(guī)定了道路工程設(shè)計(jì)的最小坡度。

對(duì)于山地城市,受山地地形的影響,道路的縱坡一般較大,基本滿足道路最小坡度要求。設(shè)計(jì)困難時(shí),道路最小縱坡控制值應(yīng)取0.3%,特殊困難時(shí),道路最小縱坡控制值可取0.2%,此時(shí)應(yīng)采取加大路拱橫坡、增設(shè)雨水排放設(shè)施、設(shè)置路側(cè)邊溝等必要的道路排水措施。

(3)道路橫斷面的指標(biāo)的選取

山地城市的橫斷面組成與平原丘陵城市基本相同,但由于受地形和道路用地的影響,要求道路紅線不能過(guò)寬,指標(biāo)不要過(guò)大。對(duì)一般山地城市,干道紅線可取25 m～40 m,車道數(shù)雙向4條或6條,支路紅線可取15 m～20 m,車道數(shù)雙向2條。因北方冰雪地區(qū)的山地城市,非機(jī)動(dòng)車較少,建議與人行道同設(shè),為與地形較好結(jié)合,橫斷面宜為單幅或雙幅。

3.4 本溪市梁山大街山地道路設(shè)計(jì)指標(biāo)完成實(shí)例

本溪市位于遼寧東部山區(qū),城區(qū)四面環(huán)山,是典型的山地城市,同時(shí)也是北方積雪較多或冰凍時(shí)間長(zhǎng)的城市。

梁山大街位于本溪太子河新城,因北靠梁山而得名,主要承擔(dān)對(duì)外貨運(yùn)交通功能,為城市主干路,路線主要沿梁山山體的山腳和地形起伏的山腰設(shè)置,是典型的山地城市道路。道路設(shè)計(jì)時(shí)遇到的主要問(wèn)題是選線和設(shè)計(jì)指標(biāo)的選取。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析,綜合考慮“地形、氣候、環(huán)境”等因素的影響,堅(jiān)持“規(guī)范性、適度性、針對(duì)性和可持續(xù)性”等的設(shè)計(jì)指標(biāo)選取的原則,同時(shí)采取了沿等高線選線、局部采取不同的斷面形式、控制開(kāi)挖深度、采取邊坡綠化等措施,解決了設(shè)計(jì)克服山地地形的難題。完成的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)是:設(shè)計(jì)車速為50 km/h,道路紅線30 m,雙向4條機(jī)動(dòng)車道,預(yù)留雙向6條車道,每條車道寬度為3.50 m,道路最小圓曲線半徑為350 m,道路最大縱坡為4.65%,道路最小縱坡為0.3%。

4 結(jié)語(yǔ)

山地城市道路設(shè)計(jì)的實(shí)踐告訴我們,城市道路設(shè)計(jì)離不開(kāi)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的選取,它是做好城市道路工程設(shè)計(jì)工作不可欠缺的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)離不開(kāi)技術(shù)指標(biāo)的支撐,技術(shù)指標(biāo)離不開(kāi)科學(xué)合理地從“道路功能定位再到設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)選取”的選取過(guò)程。同時(shí)隨著三維設(shè)計(jì)的不斷推廣,道路設(shè)計(jì)者借助新的技術(shù)手段,能夠較好地完成道路幾何設(shè)計(jì)[5],只有這樣,才能更好地做好山地城市的道路工程設(shè)計(jì)工作。