摘要：城市道路建设主要讲究平纵横、路基路面等，而竖向设计便是其中极其重要的一环。如何让城市道路竖向设计显得更合理可行尤为关键。本文根据设计规范及多年设计经验，并结合案例，对城市道路竖向设计的主要技术要点进行分析。根据多年道路设计经验，依据规范并结合工程案例，对城市道路竖向设计时应注意的技术要点进行分析和总结。
关键词：道路；竖向；高程；交叉口
1引言
进入21世纪，我国经济发展迅速，城市建设日新月异，一条条崭新的道路如雨后春笋般呈现在人们的眼前，为国家经济发展和人民交通出行，提供了便利的条件。城市道路主要位于城市规划区域，道路的平面线形与路幅宽度在城市规划阶段已基本成型，路面结构也大同小异，而道路的竖向设计虽在规划阶段已有控制交叉节点高程，但沿线的竖向却是千变万化，可以根据设计师不同的经验，产出多种不同的竖向方案。
2纵坡选择
2.1一般纵坡选择
道路最小纵坡是指各级道路在特殊情况下容许使用的最小坡度值。为了保证基本排水要求，需设置不小于0.3%的纵坡。尤其在雨期长、雨量大的南方地区，道路竖向设计时应特别注意路面在暴雨期的排水能力，满足最小的排水坡度，能减少路面积水现象的发生。雨水量大、排水要求高的地区一般情况下以不小于0.5%为宜。道路最大纵坡指在汽车以适当的车速顺利上下坡，而不致发生危险的最大坡度值。各级道路允许的最大纵坡根据地形条件、道路等级、汽车的动力性能以及工程造价、运营经济等因素，通过全面分析、综合考虑而确定。
近年来，国家更加提倡“绿色出行”，而随着共享单车、电单车的发展，现今城市道路上出现大量的非机动车行驶，这就对城市道路纵断设计提出了更高的要求，应综合考虑非机动车出行的需求。非机动车爬坡能力远不如机动车，而非机动车道和机动车道分离式设置不可能成为常态，这就要求在道路竖向设计时控制道路最大纵坡的时候，以非机动车的最大爬坡坡率进行控制。道路纵断设计易于在该范围内控制纵坡。但若为山地区道路，地形复杂，高程起伏变化大，在控制土方平衡、减少山体破坏、减少边坡高度和控制造价等前提下，纵断设计时容易出现大纵坡，要控制在0.5%~2.5%较难。在此情况下，可考虑非机动车陡坡路段推行。根据机动车的最大纵坡，并结合横坡，满足最大合成坡的情况下，特别在超高路段应注意合成坡度，再进行取值。
2.2极限纵坡分析
城市道路经过十几年迅猛发展，近年来，平原地区的道路基本已建设，城市发展已渐渐开发难度更高的山地。山地道路建设往往涉及大纵坡，甚至在困难情况下，纵坡选择极限坡来减少山体破坏和工程造价。根据规范，除快速路外的其他等级道路，在受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证后，最大纵坡极限值可增加1%。某道路用地基本为山坡地，地形起伏，最大高差30m。道路可利用区域受限严重，路线可选择方案少。同时，高程受山顶某项目地坪标高控制。经方案、工可、初步设计多次经济技术论证，最大纵坡采用极限坡率+1%。工程从6个不同角度对最大纵坡进行分析，具体分析如下。
1）工程量：比较方案最大纵坡采用8%，开挖石方增加1.1×105m3，建安费增加3400万元，对比推荐纵断最大纵坡采用9%，经济费用增加明显，从节省造价的角度看，最大纵坡采用9%更加经济可行。
2）汽车爬坡性能：根据对规范条文的解读，规范规定主要以6轴铰接列车49t为代表车型，而本项目后期运营主要以小汽车为主，施工期间有土方车，爬坡能力相较于6轴铰接列车49t更强，纵坡采用9%可行。
3）汽车下坡安全：本工程路面采用中粒式沥青混凝土面层，增加路面的摩阻力，同时，定义非机动车推行走人行道，纵坡采用9%可行。
4）临崖临边安全：本工程在根据交通安全需要，在项目临崖临边的位置设置刚性钢筋混凝土护栏进行防护。
5）交通标志标线：道路沿线设置警示标志和震荡标线，警示驾驶人员减速慢行。
6）交叉口设置：在交叉口位置根据规范要求，纵坡调整为3%，并且交叉口设置为右进右出交叉口。
3高程控制
城市道路高程不仅受规划交叉口竖向高程控制，而且还应考虑与道路沿线地块地坪高程对接，一般以比周边地块高程低30~50cm为宜。高程的确定应尊重现状地形地貌，尽量保持原生态地貌不变，避免大填大挖，尽量保持填挖平衡，减少造价的同时，也减少破坏。高程的确定除了考虑以上因素，还应考虑道路排水、路基避免破坏，保持稳定等因素。
3.1一般路段
城市道路在做竖向高程控制时，一般路段道路设计标高宜考虑要满足规划竖向控制要求，同时还应满足防山洪排内涝要求。
3.2滨水、滨海路段
江海湖泊是比较常见的地形地貌之一，城市道路在设计时，要考虑到这些地形地貌的影响，主要应考虑防洪、排涝要求。道路一般与河海或沿线、或上跨、或下穿。沿河道路纵断设计时，应考虑道路高程需满足相应水系防洪标准的设计洪水频率的水位+50cm的壅水高度。沿海道路还需考虑波浪侵袭高度。当岸边设置拦水设施时，可不受此限.当道路上跨河、海时，一般利用桥梁或涵洞结构上跨，有通航要求时，要考虑满足相关通航要求；无通航要求时，道路高程控制应满足设计洪水位+50cm的安全高度+结构建筑高度+路面铺装厚度。当防洪、排涝报告未提供桥梁位置的具体设计洪水位时，可根据下游洪水位和水力坡度反算。在设计时，应注意对规划高程的核算是否满足要求，不满足要求时，应做出调整。
4竖曲线半径取值
道路设计时，不同的2条纵坡会产生变坡点，为了缓和因坡度变化而产生的冲击并保证行车视距，必须在2条纵坡之间插入竖曲线。竖曲线形式可以是抛物线或圆曲线，但一般情况采用圆曲线。竖曲线半径存在一般值和极限值。极限值是满足视距要求的最小半径，一般值为极限值的1.5倍。竖曲线长度极限值为3s行车距离。为了行车安全和舒适，一般值为极限值的2.5倍。在道路纵断设计时，竖曲线一般选用较大的半径值。当条件受限时，竖曲线半径宜略大于规范的“一般值”；当地形条件特别复杂困难的情况下，方采用规范的“极限值”。在有超车需求的路段，宜采用较大的凸曲线半径或者设置必要的标志、标线等交通设施。
5交叉口竖向设计
道路交叉口是由2条以上道路相交形成，是实现交通转换的重要节点。交叉口的竖向设计，对交叉口行车舒适、安全性起到重要的作用。基于排水基本需要，交叉口内部纵坡宜不小于0.3%。同时，考虑行车视距和安全，纵坡宜不大于2.5%，条件困难时，宜不大于3%。所以，交叉口内部纵坡一般控制在0.3%~2.5%为宜。根据现实交通情况分析，往往在暴雨期间，交叉口交通拥堵现象极其严重。交叉口排水不利，导致行车安全下降，交通疏导困难，交叉口容易拥堵。由此可见，做好交叉口竖向设计，排水通畅，是解决交叉口拥堵的关键之一。经多年设计经验分析，一般交叉口选用“伞型”为佳，即中间高四周低，尽量避免选用“碗型”，即中间低四周高。从片区整体高程控制出发，规划控制高程时，考虑到地块排水，纵坡往往向水域倾斜，所以，交叉口纵坡一般以单向居多。但若出现低洼交叉口时，设计时应注意将道路最低点设置在交叉口范围外。
6结语
道路竖向作为道路设计中“平纵横”其中一环，并不是一件三锤两棒的工作。选择正确的纵坡，控制合理的地坪、交叉口标高，关系到整个工程的造价，也关系到项目运行是否顺畅。
参考文献
[1]CJJ193—2012城市道路路线设计规范[S].
[2]CJJ37—2012城市道路工程设计规范[S].
[3]JTGD20—2017公路路线设计规范[S].
作者简介：任全营-1987年3月-男-本科-工程师-研究道路设计方向。