类似天津中心城区的平原地区控制性详细规划阶段道路竖向规划研究

陈富昱，于守静，胡安乾，刘志鹏

（1.天津市城市规划设计研究院，天津市 3 00201；2.天津市规划局，天津市 300070）

0 引言

纵观城市的各项建设，基本每项建设均离不开高程，如房屋建设时需要确定基地高程，道路建设前需要确定合理的道路规划高程，道路管网埋设时也需要结合考虑相应的地面高程等等。为保证上述城市各项建设在竖向上取得协调一致，必然需要先行对城市用地做好相应的竖向规划。

一般在城市总体规划阶段，需要根据《城市用地竖向规划设计规范》（CJJ83-99）（以下简称“规范”）综合评价区域地形地貌，选择合适的用地作为城市建设用地。之后再对地形提出相应的改造方案以达到各类建设用地的使用要求。

类似于天津市中心城区的平原地区，自然坡度较小，不用对区域地形进行改造即能达到城市建设要求。在各项建设用地竖向规划中，确定道路竖向规划成为首要工作。道路竖向规划确定后，则相应的地块、市政管线等高程方能依据各自规范进行确定。

由于《规范》中对于用地竖向规划的编制方法和内容，侧重于地块修建性详细规划层面，用地范围尺度较小，方法偏重微观，难以满足城市规划管理中控制性详细规划层面竖向规划的编制需求。因此，本文旨在通过总结天津市中心城区道路竖向规划经验，形成适用于平原地区控制性详细规划道路竖向规划的方法。

1 道路竖向规划要点分析

根据天津市中心城区道路竖向规划编制的经验分析，做好道路竖向规划需要对以下四个要点进行分析研究，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竖向控制点分析等。

1.1 要点一：城市用地安全控制高程分析

外来洪水是对城市用地安全的最大威胁（见图1），平原地区的城市中心区用地也无法通过改造地形将高程提高至洪水位以上来保障城市安全。因此，在总体规划阶段，一般会采用在城市中心区外围建设防洪圈的方法来阻挡外来洪水。

图1 典型城市内涝实景

防洪圈的建设虽然保证了城市用地不受外来洪水的侵袭，但防洪圈范围内城市用地还需面对内涝的威胁，一般内涝是由于用地高程过低，汛期用地内雨水无法正常排出至河道而导致。

因此，合理地确定城市用地高程直接关系到汛期能否保证自身用地的安全，这也是道路竖向规划首先需要解决的问题。

1.2 要点二：道路路面合理高程分析

在城市道路建设时，需要确定合适的路面高程，路面高程的高低直接关系到路基的稳定性，如过低，严重时可能会导致路基受地下水侵袭，造成路面结构承载力急剧下降，极易受损。对于地下水位较浅地区，冬春换季时，则会因地下冻土春融造成路面结构损坏（见图2）。可以看出，道路路面合理高程也是必须要进行分析的。

图2 典型路面结构损坏实景

1.3 要点三：城市用地土方平衡分析

对于平原地区来说，各类用地建设时土方平衡的经济合理性，直接关系到建设项目是否可行。随着小汽车大量进入家庭，不同用地性质地块建设土方需求在悄然发生着变化。如居住、公建用地，过去较少开挖使用地下空间，近年来，小汽车停车位需求越来越大，各地均对地块停车位配建数量提出了建设要求，同时又对地面停车数量进行限制，促使地下空间的开发常态化。地下空间的开发使用提供了地块建设的一部分土方来源，从另一方面，又合理优化了土方平衡。

因此，综合平衡城市各项建设土方需求，也是道路竖向规划需要分析的要点之一（见图3）。

图3 建设项目场地平整实景

1.4 要点四：特殊竖向控制点分析

穿越城市内部的河道、铁路和封闭道路是分割城市用地的屏障。城市道路与河道交叉时，通常采用跨河桥梁的形式（见图4），有的河道需要满足船只通航需求，抬高桥面，跨河桥梁的引桥段要高于周边地块，周边地块的出入口则无法设置在这些桥梁引桥段上；城市道路与铁路交叉时，一般采用下穿铁路地道和上跨铁路桥梁两种形式，这两种形式的立交均需设置引路，周边地块出入口也不能设置在这些引路上。

图4 城市内跨河桥梁实景

因此，道路竖向规划中要对特殊竖向控制点进行研究分析，指导其他相关设施建设。

2 道路竖向规划方法研究

道路竖向规划的确定，根据经验总结来看主要分为以下几个步骤：首先确定地区总体道路规划高程，然后根据道路纵坡需要确定各地区的道路规划高程值范围，最后确定地区内每个交叉口的道路规划高程。

2.1 总体道路规划高程的确定

总体道路规划高程的确定，需要综合分析地下水位、现状高程、排水方式，以及内河排涝水位等要素（见图5）。

图5 道路竖向规划分析要素结构图

2.1.1 经济高程的确定

道路自身要求规划高程和地方土方平衡经济综合测算的结果决定了道路的经济高程，具体方法有以下几个。

2.1.1.1 道路自身要求规划高程（B1）

根据《城市道路工程设计规范》（CJJ37-2012），道路的路面高程由地下水位（D1）、路基临界高度（D2）和路面结构厚度（D3）等几部分构成，即B1=D1+D2+D3。

如天津市中心城区道路竖向规划的情况如下：

（1）地下水位（D1）：一般采用冬季12月、1月、2月三个月平均值，避免路基在冬春换季时发生冬融病害，承载力降低并破坏路面结构。

（2）临界高度（D2）：天津属于自然区划II4区（海滦中冻区），不同路基干湿状态所对应的路基临界高度如表1所列。

表1 天津市中心城区路基临界高度参考值一览表

（3）路面结构厚度（D3）：多年的市政建设经验总结，常用路面结构厚度如表2所列。

表2 天津市中心城区常用路面结构厚度参考值一览表

2.1.1.2 填挖方测算

填挖方包括道路填挖方和地块填挖方，按照上述不同道路路基状态下的路面规划高程（B1），对其分别进行计算并叠加。

道路填挖方测算，假定现状高程为B0，道路面积为M1，则有道路填挖方（F1）计算如下：

F1=M1×（D1+D2-B0）

依据不同道路路基状态下的路面规划高程（B1），确定地块规划高程（B2），控制性详细规划阶段可以考虑为B2=B1+0.2m。假定地块现状高程为B0，地块面积为M2，地块地下空间挖方（W），则有地块填挖方（F2）计算如下：

F2=M2×（B2-B0）-W

总体填挖方：F=F1+F2。

2.1.1.3 经济高程的确定

地区填挖方随路面高程提高，填方量增加；当路面高程对应路基状态处于潮湿和过湿时需要进行路基处理，但地区填方量降低。因此需要综合经济费用进行确定。

综合费用（Z）=路基处理费+道路填方费+地块填方费

路基处理深度应结合不同地区、地质情况进行确定，其处理单价、土方单价应结合不同地区实际市场行情进行确定。

经济高程（B）=min{综合费用Z}

2.1.2 安全高程的确定

一般平原地区，地面自然坡降不能满足区域雨水收集、排放要求，均需设置地下雨水管网收集雨水并进行排放，大致排水路径为：地块雨水汇入小区内雨水管网，由小区内雨水管网汇入市政雨水管网；路面雨水直接汇入市政雨水管网；市政雨水管网收集雨水后经泵站提升排入排涝河道。当排涝河道水位达到设计水位时，关闭排涝河道与防洪河道的连通闸门，启动排涝泵站，将排涝河道内的雨水提升排放至防洪河道。以此来避免河道涝水溢出进入地块内。

基于这样的流程，原则上地区用地高程应高于排涝河道的护岸堤顶顶部高程（一般为设计水位+设计超高）。即：

安全高程（C）=排涝河道设计水位＋设计超高

2.1.3 总体道路规划高程的确定

综合以上分析，总体道路规划高程的确定应首先保证城市用地安全，即：

总体道路规划高程（A）=max{经济高程（B），安全高程（C）}。

当迫于特殊原因确定的总体道路规划高程低于安全高程时，应相应提出保证城市用地安全的必要措施。

2.2 道路规划高程值范围的确定

前文确定的总体道路规划高程为地区道路最低高程，根据道路设计相关规范要求，道路路面需要考虑一定纵坡（i）进行排水，因此道路沿线的高程总是在一定范围内变化。如天津中心城区的最小纵坡要求为0.2%，规范的最小值。

考虑到城市道路路网密集，按照国家规范要求，在相应的路网密度要求下，路网间距总是在一定范围内变化。假定道路变化坡长为L，路口高程为A（x），则道路规划高程的取值范围为：

路口高程A（x）∈｛A，A+L×i｝

2.3 各道路交叉口规划高程的确定

类似天津中心城区的平原地区不能完全依托道路纵坡和自然地形解决地面排水，地区排水规划一般在控制性详细规划阶段确定排水分区和排水方向，地区雨水基本均依托下穿雨水管网通过重力流进行收集排放，雨水管线应避免埋设过深。

因此各道路交叉口规划高程值在一定区域内（基本可以认为一个排水分区）的分布总体上应与地区排水方向一致。

结合具体情况，假定各道路交叉口规划高程为A（x），地区高程变化值为M（即上文中的L×）i，该交叉口（x）距离附近排水点的距离为R（x），该方向最远排水距离为R，则：

各道路交叉口规划高程A（x）=A+M×R（x）/R

3 结语

本文着眼于天津中心城区自然坡度较小的平原地区特点，结合工作实践，总结出了控制性详细规划阶段道路竖向规划编制的一般方法。对于跨越防洪河道桥梁附近道路、立交节点附近道路和高于现状地块道路等沿线交叉口的特殊高程规划，未涵盖在本文内。笔者希望本文论点和方法能够给类似天津中心城区的平原地区道路竖向规划编制提供参考。

[1] CJJ83-99，城市用地竖向规划设计规范[S].

[2] 天津市城市规划设计研究院《.天津市道路竖向规划（2008年水准）》[Z].