林 超

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

1 研究背景

在上海等平原地區(qū)，由于現(xiàn)狀地勢較低，土方匱乏，城市建設(shè)標高是決定城市開發(fā)成本的一個重大影響因素。一般情況下，為了便于建筑物排水，城市道路的設(shè)計標高應(yīng)稍低于沿線地塊建筑地坪的標高。

對于一些新建區(qū)域的城市道路，道路的設(shè)計標高與城市地塊建設(shè)的標高相互影響，若道路設(shè)計標高較高，會導(dǎo)致城市地塊建設(shè)填方大，城市建設(shè)成本高，進而制約區(qū)域發(fā)展；若道路設(shè)計標高太低，則道路在使用過程中容易損壞，造成道路的使用壽命過低，使用效果差、翻修率高、養(yǎng)護費用高、重復(fù)投資大，也會對城市發(fā)展造成負面影響。

因此，在滿足設(shè)計規(guī)范和道路使用需求的前提下，使道路設(shè)計標高盡可能低，是擺在道路設(shè)計者眼前的一個重要問題。如何合理的確定道路的最低控制標高，滿足道路交通、地面排水、建筑布置和城市景觀的需要，是達到工程合理、造價經(jīng)濟、景觀美好的重要途徑，同時對指導(dǎo)城市建設(shè)也是非常有意義的。

2 基本原則及目標

（1）通過對城市道路豎向標高的控制，滿足以下要求：

a.道路交通運輸?shù)氖褂眯阅芤?。?yīng)充分考慮沿線地質(zhì)情況，使得路基的最小填土高度能滿足其使用強度、剛度、耐久性和穩(wěn)定性要求，從而確定路基的控制標高。路線經(jīng)過水文地質(zhì)條件不良地段時，應(yīng)提高路基標高以保證路基穩(wěn)定；

b.各類城市用地的建設(shè)要求。做到與沿線地塊的豎向規(guī)劃相結(jié)合；

c.用地地面排水及城市防洪、排澇的要求；

d.妥善處理各類工程管線覆土及敷設(shè)的高程要求。

（2）采用定性分析和定量計算相結(jié)合的科學(xué)方法，在確保工程項目安全可靠的前提下，盡量降低城市道路和沿線地塊建設(shè)成本，對城區(qū)內(nèi)道路的設(shè)計起到指導(dǎo)作用。

3 城市道路最低設(shè)計標高的控制因素

根據(jù)對道路豎向標高的控制所要達到的要求，把控制因素歸納為三類。

（1）與道路路基使用性能相關(guān)的因素；

（2）與道路周邊用地規(guī)劃標高相關(guān)的因素；

（3）滿足道路雨水排放和管線敷設(shè)的要求。

以下對城市道路最低設(shè)計標高的各控制因素進行分析并給出計算范例。

4 與道路路基使用性能相關(guān)的因素

道路路基的使用性能主要體現(xiàn)在四個方面：強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。強度是指應(yīng)該具有一定的承載能力；剛度是指有一定的抗變形能力；穩(wěn)定性是指保持幾何形態(tài)和物理力學(xué)特性；耐久性是指滿足設(shè)計使用年限的要求。

影響路基使用性能的因素是多方面的，包括氣候條件、地理條件、地質(zhì)條件、水文條件和材料條件。而體現(xiàn)這些因素的綜合指標之一就是路基濕度狀況，在道路設(shè)計過程中，路基濕度狀況通過不同的路基臨界高度體現(xiàn)在道路設(shè)計標高中。

4.1 路基干濕狀態(tài)

路基濕度的來源基本包含降水、地面水、地下水、凝結(jié)水、薄膜移動水。大氣降水可以通過路面鋪裝來減小影響，地面水可以通過良好的排水設(shè)施，凝結(jié)水和薄膜水在特定的氣候環(huán)境（如季節(jié)性冰凍地區(qū)），它的影響才比較顯著。相對而言，地下水對路基濕度的影響最為直接，見圖1。

圖1 路基濕度來源圖

由于影響路基濕度的因素復(fù)雜，至今還不能精確地預(yù)估各種情況下的路基濕度。路基設(shè)計規(guī)范提供了一種經(jīng)驗的方法。首先通過對不同自然區(qū)劃內(nèi)不同干濕狀態(tài)的路基進行大量的調(diào)查和數(shù)據(jù)分析后，建立了一種定性和定量相結(jié)合的關(guān)系。將干濕狀態(tài)劃分為四種類型：干燥、中濕、潮濕、過濕，用稠度分界。

路床頂面以下路基臨界高度內(nèi)平均稠度wc與分界稠度wci的關(guān)系和路基干濕類型的一般特征見表1。

表1 路基干濕類型表

4.2 路基臨界高度

臨界高度指在不利季節(jié)當路基處于某種干濕狀態(tài)時，路床頂面距地下水位的最小高度。以上海市為例，自然區(qū)劃為Ⅳ區(qū)，路基土類別以粘土為例，干燥狀態(tài)下H1取1.5 m、中濕狀態(tài)下H2取1.0 m、潮濕狀態(tài)下H3取0.8 m，見圖2。

圖2 路基臨界高度

4.3 路基性能相關(guān)道路最低設(shè)計標高的計算

道路設(shè)計一般按照中濕或者潮濕狀態(tài)控制，設(shè)計路槽底最低點標高為:

式中：h1為路槽底設(shè)計標高；e0為原狀地面標高；D為地下水埋深；H為路基臨界高度，潮濕狀態(tài)下取0.8 m，中濕狀態(tài)下取1.0 m。

根據(jù)上海市以往的工程經(jīng)驗和相關(guān)地質(zhì)資料：新建區(qū)域取地下水埋深為0.5 m；在具體工程中根據(jù)勘察報告的地質(zhì)資料修正。建成區(qū)的地下水埋深略深，見圖3。

圖3 標高計算示意圖

路面最低設(shè)計標高為：

式中：C為路面結(jié)構(gòu)厚度；W機為機動車道路幅寬度；i為道路橫坡度。

5 與道路周邊用地規(guī)劃標高相關(guān)的因素

5.1 區(qū)域土方平衡

上海屬于平原地區(qū)，土方缺乏，城市用地地坪抬高將極大的增加建設(shè)用地的土方?？紤]標高的高低對地塊投資影響較大，因此地塊不宜抬高過多。

根據(jù)統(tǒng)計，上海建成區(qū)地坪大多在3～5 m。以此為經(jīng)驗數(shù)據(jù)，認為地塊建設(shè)時規(guī)劃地坪較一般現(xiàn)狀地坪抬高0.5～0.8 m，屬于較合理范圍。

5.2 與周邊地塊標高銜接要求

對于建筑退界較寬，有規(guī)劃綠帶的地區(qū)，道路邊緣可以比地塊標高略高，高差按接坡坡度3%控制。

對于局部地區(qū)建筑緊貼路邊的情況，城市道路的路肩邊緣標高宜低于街坊地坪標高20 cm以內(nèi)；兼顧城市道路路基的要求，至少不應(yīng)比街坊地坪標高高很多，盡量控制在20 cm之內(nèi)。

6 與道路雨水排放要求相關(guān)的因素

6.1 雨水管道的敷設(shè)和管頂覆土

根據(jù)相關(guān)水利規(guī)劃，上海河道河底標高控制在-0.50～0.50 m；考慮河道淤積，為保證雨水安全排放，管道出口處管內(nèi)底標高最低應(yīng)為0.20m～1.20m；若規(guī)劃雨水排水最大流行距離不超過500m，雨水管道坡度按0.1%計，則管道起點內(nèi)底標高h0最低為0.70～1.70 m。

根據(jù)雨水系統(tǒng)規(guī)劃，參照雨水管道的最大設(shè)計管徑確定壁厚δ，一般為管徑 ?的10%；路床頂面設(shè)計標高距雨水管管頂之間覆土C0至少為0.5 m。

道路路槽底最低點的設(shè)計標高最低應(yīng)為：

雨水管道標高關(guān)系示意見圖4。

圖4 雨水管道標高關(guān)系示意圖

同理，路面最低設(shè)計標高可參照路面結(jié)構(gòu)厚度、機動車道路幅寬度和道路橫坡度進行疊加計算。

6.2 區(qū)域排水模式

雨水排放分為城市小區(qū)強排模式、緩沖式排水模式、區(qū)域排澇模式。

（1）城市小區(qū)強排模式：雨水通過泵站提升排入河道，地面標高不受控制。

（2）緩沖式排水模式：雨水排入圩內(nèi)河道，若其最高控制水位為2.8 m，規(guī)劃雨水最大流行距離不大于500 m，水力坡降按0.1%～0.15%計，地面標高應(yīng)控制在3.3～3.55 m以上。

（3）區(qū)域排澇模式：雨水排入圩外河道，若其最高控制水位為3.5 m，規(guī)劃雨水最大流行距離不大于500 m，水力坡降按0.1%～0.15%計，地面標高應(yīng)控制在4.0～4.25 m以上。

（4）在上述基礎(chǔ)上，再考慮橫披的影響，相加即可得到路面設(shè)計標高。

7 最終設(shè)計標高的確定

在分別求得滿足路基使用性能和排水要求的最低設(shè)計標高后，取其大值，并綜合權(quán)衡周邊地塊銜接要求和土方平衡，進而最終確定道路最低設(shè)計標高。

8 結(jié)語

在上海一些道路的使用過程中，可以看到，對于路基達不到潮濕狀態(tài)的道路，即使在通車不久、車流量不大的情況下也容易產(chǎn)生車轍、擁包、裂縫等水損壞；而路面設(shè)計標高超過理論分析值時，路面出現(xiàn)水損的情況較少。這也印證了，最低控制標高應(yīng)該作為道路建設(shè)的重要控制因素。

本文通過總結(jié)確定道路最低設(shè)計標高的方法，為從事城市道路規(guī)劃、設(shè)計及建設(shè)人員提供了有效的技術(shù)支持。