場地豎向設(shè)計與土方平衡優(yōu)化方法研究

吳 強(qiáng)，許可豪，程佳佳

（中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610093）

1 場地豎向設(shè)計優(yōu)化來由

由于合肥高新區(qū)四期的快速開發(fā)建設(shè)，期間范圍的建筑小區(qū)、地鐵、市政管廊等產(chǎn)生了大量棄土堆積，同時還需要消化高新區(qū)三期產(chǎn)生的部分棄土，其大量棄土方加上土地資源有限和原道路豎向規(guī)劃之間產(chǎn)生了突出的矛盾，嚴(yán)重影響地塊的開發(fā)建設(shè)。因此，需要對高新區(qū)四期的道路及場地豎向設(shè)計進(jìn)行調(diào)整，目的是在確保已建管廊和地下管線結(jié)構(gòu)安全的前提下，消化區(qū)域內(nèi)現(xiàn)存的大量棄土和后續(xù)項目出土，達(dá)到土方總體平衡，確保地塊的開發(fā)建設(shè)進(jìn)度。

2 現(xiàn)狀地形地貌

該項目區(qū)域宏觀地貌單元屬江淮丘陵地區(qū)，微地貌單元為崗地與坳溝。總體地勢北高南低，地面高程在24.1～53.6 m 之間。

3 項目設(shè)計難點(diǎn)分析

3.1 外運(yùn)土堆積量大

合肥高新區(qū)三期范圍內(nèi)地鐵和管廊建設(shè)、小區(qū)開發(fā)等產(chǎn)生大量棄土持續(xù)堆積于四期范圍內(nèi)，堆積后地形與原始地形差異較大，導(dǎo)致項目區(qū)西北側(cè)地形較之原始地形整體抬高，進(jìn)而導(dǎo)致原規(guī)劃實(shí)施困難。

3.2 區(qū)域在建項目多

因合肥高新區(qū)四期快速發(fā)展的需要，項目區(qū)內(nèi)已建或在建項目較多，包括在建的地鐵、區(qū)域內(nèi)主干路網(wǎng)和開發(fā)項目等，其均按照原規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計與實(shí)施，標(biāo)高已成為區(qū)控制點(diǎn)，進(jìn)行土方調(diào)配難度大。

3.3 地下綜合管廊荷載控制嚴(yán)

區(qū)域內(nèi)在建或已建主線管廊里程長、分布廣、線密度大，結(jié)構(gòu)覆土厚度容許抬高有限，不利于調(diào)整整體片區(qū)豎向設(shè)計（見圖1）。

圖1 項目限制條件匯總圖

4 項目設(shè)計相關(guān)依據(jù)與內(nèi)容

依據(jù)《城鄉(xiāng)建設(shè)用地豎向規(guī)劃規(guī)范》[1]，項目設(shè)計可依據(jù)其控規(guī)階段的豎向規(guī)劃相關(guān)內(nèi)容包括以下方面：

（1）確定不同等級道路的主要技術(shù)參數(shù)，如紅線、節(jié)點(diǎn)標(biāo)高、坡度、變坡點(diǎn)等；

（2）確定用地范圍內(nèi)的地塊和道路的排水方向；

（3）確定不同類型用地地塊的規(guī)劃控制標(biāo)高或分臺地標(biāo)高；

（4）整合和統(tǒng)籌道路標(biāo)高和用地標(biāo)高間的關(guān)系，保證交通和排水的可實(shí)施性。

5 場地高差設(shè)計

5.1 設(shè)計參數(shù)確定

根據(jù)《城鄉(xiāng)建設(shè)用地豎向規(guī)劃規(guī)范》[1]，自然坡度小于5%，宜規(guī)劃為平坡式；自然坡度大于8%時，宜規(guī)劃為臺階式；自然坡度介入5%～8%時，宜規(guī)劃為混合式。一般場地長度超過500 m 時，即使自然地形坡度小于5%，也可采用臺階式。設(shè)計結(jié)合地形實(shí)際情況及開發(fā)項目工藝要求，局部也可按臺階式設(shè)計。

5.2 場地高程的確定

結(jié)合原規(guī)劃豎向設(shè)計的高程，綜合分析已建或在建項目、道路、管廊等因素，提出道路豎向設(shè)計方案，并建議提出各地塊的標(biāo)高。如道路與場地之間防護(hù)綠帶寬度超過60 m，考慮該側(cè)地塊標(biāo)高高于道路標(biāo)高5 m；如道路與場地之間綠化帶寬度為20 m，考慮路側(cè)地塊標(biāo)高高于道路標(biāo)高3 m；如道路與場地之間綠化帶寬度為10 m，考慮路側(cè)地塊標(biāo)高高于道路標(biāo)高1.5 m；其余無綠化帶的道路，路側(cè)地塊標(biāo)高高于道路標(biāo)高0.5 m。

5.3 美化場地高差處理思路

5.3.1 美化場地高差模式

目前山地城市開發(fā)園區(qū)常用美化場地高差模式主要有以下三種。

（1）臺地式：針對坡地有一定規(guī)模且高差較大，或現(xiàn)狀受到較大破壞的山體，利用工程手段進(jìn)行梯級臺地處理。由于能夠最大限度地逐級平地化用地，適用于需要較大強(qiáng)度開發(fā)的山體。

（2）緩坡式：主要運(yùn)用于有一定規(guī)模但坡度較緩的山體。工程量相對最小，實(shí)施相對容易。

（3）錯層式：適用于坡度較大且坡體相對獨(dú)立，或不宜進(jìn)行土地整體開發(fā)的山體。此種方式易于形成較為完整、靈活的建筑群體。對于需要進(jìn)行集中布局的土地最為適宜。

5.3.2 美化場地高差運(yùn)用

豎向設(shè)計采用抬高方式之后，其重要關(guān)鍵點(diǎn)就在于場地與道路之間如何結(jié)合高差尺度分級，以采取合理處理方式。

（1）高差H≤1 m，放坡綠化坡面，處理方式自然和諧，能與整體環(huán)境相適應(yīng)。對于無綠化的道路，地塊與道路的最大高差控制在1 m 左右，可利用路側(cè)矮墻或矮臺階加圍墻方式處理高差，基本不影響地塊使用功能。

（2）高差1 m＜H≤4.5 m，路側(cè)綠地較寬時，可采用緩坡處理；路側(cè)綠地較窄時，采用多級矮墻的臺地式進(jìn)行臺地處理，每級臺地高0.8～1.0 m，寬1.5～2.0 m，平臺內(nèi)種草、栽樹，形成梯度錯臺景觀。

（3）高差＞4.5 m，道路與地塊高差較大時，采用4.5 m 高的擋土墻錯層處理，墻面采用當(dāng)?shù)匚幕兀愿〉襁M(jìn)行裝飾處理，或采用建筑整體抬高的形式，建筑地下室從室外道路直接進(jìn)入，地下室頂層為1.2 m 高回填土。可有效減小地下室的出土量。

6 場地豎向設(shè)計

道路豎向設(shè)計是確定場地豎向設(shè)計的最重要的控制依據(jù)之一，也是重要的組成部分。因此，道路豎向設(shè)計所遵循的原則既包含自身的技術(shù)要求，又強(qiáng)調(diào)與場地豎向設(shè)計的協(xié)調(diào)。

該項設(shè)計依據(jù)園區(qū)已建成道路、現(xiàn)狀地形和相關(guān)上位規(guī)劃，對設(shè)計范圍內(nèi)的規(guī)劃道路進(jìn)行豎向方案設(shè)計。

從設(shè)計工作特點(diǎn)出發(fā)，適當(dāng)增大城市道路設(shè)計坡度作為道路規(guī)劃控制坡度，便于以后規(guī)劃與設(shè)計的銜接。

6.1 場地豎向設(shè)計原則

結(jié)合四期的實(shí)際情況，主要從以下幾項原則予以執(zhí)行。

（1）尊重現(xiàn)狀：在建或已建項目區(qū)域接駁道路豎向不變，抬高其余道路豎向，最大程度消化土方量；特殊節(jié)點(diǎn)建有管廊的道路經(jīng)論證可適度抬高，其余道路均不變。

（2）尊重規(guī)劃：整體雨水排向不變。在滿足雨水排放縱坡要求的基礎(chǔ)上盡量放緩坡度，保證路網(wǎng)高程的最大化。

（3）著重近遠(yuǎn)期結(jié)合：提前預(yù)估區(qū)域內(nèi)開發(fā)產(chǎn)生土方，根據(jù)地塊性質(zhì)，預(yù)估各地塊的出土量，考慮近遠(yuǎn)期結(jié)合，以進(jìn)行道路豎向調(diào)整。

（4）生態(tài)理念：較多采用生態(tài)的臺地建筑形式，適度提高地塊標(biāo)高，在道路與地塊間形成一定高差，盡量消納土方。其高差可通過放坡、臺地等多種形式處理。

6.2 場地豎向設(shè)計優(yōu)化與控制

結(jié)合設(shè)計原則與原道路豎向高程，進(jìn)行道路豎向的優(yōu)化，需要考慮規(guī)劃區(qū)非機(jī)動車和交叉口的需求，道路坡度控制在0.3～2.5%[2]；地塊標(biāo)高根據(jù)綠化帶寬度適度上抬，抬高控制在1～5 m，無綠化帶的地塊抬高0.5～1 m。

以設(shè)置綠化帶的道路為界，將規(guī)劃區(qū)劃分為18個大區(qū)域，按區(qū)域整體抬高（不包括已建、在建和擬建地塊）。

受各種限制條件影響，可塑性較強(qiáng)的區(qū)域?yàn)?、8、13、14 區(qū)域。圖2 為地塊分區(qū)圖。

圖2 地塊分區(qū)圖

以8 號區(qū)域?yàn)槔搮^(qū)域北側(cè)，西側(cè)，南側(cè)綠化帶寬度為20 m，故整體抬高3 m。該區(qū)域東側(cè)綠化帶寬度為10 m，故該側(cè)整體抬高1 m。8 號區(qū)域最高點(diǎn)位于中部，故該區(qū)域內(nèi)道路以最大坡度及最大坡長進(jìn)行道路豎向控制，達(dá)到道路、地塊整體抬高的目的，達(dá)到消減片區(qū)土方的目的。經(jīng)過優(yōu)化，8 號區(qū)域可收納286 萬m3土方，以達(dá)到最大限度地支撐四期土方收納。

6.3 案例成果分析

設(shè)計采用18 個大區(qū)域進(jìn)行分析，分98 個小地塊進(jìn)行土方計算，各小地塊成果如圖3 所示。

圖3 場地平整土方成果圖（11 號區(qū)域?yàn)槔?/p>

除地塊土方量外，還需考慮清表、地鐵、道路、綠化帶、建筑出土等數(shù)量，才能較為準(zhǔn)確地計算土方平衡后的填挖余量。

（1）清表土估算：設(shè)計范圍內(nèi)除在建、已建的地塊、管廊和道路的不計清表數(shù)量外，其余均計清表數(shù)量。即扣除在建、已建的地塊和道路后，剩余面積約7.4 km2，清表厚度平均按0.35 m 考慮，算得出總清表土約259 萬m3土方。

（2）道路土方估算：調(diào)整后的道路豎向，道路抬高主要集中在柏堰灣路以南區(qū)域，以及候店路、望江西路、火龍地路、彩虹西路合圍區(qū)域。結(jié)合地形計算區(qū)域道路的抬高后挖深值、道路寬度，得出道路范圍內(nèi)的填挖方量；計算道路總挖方約33 萬m3土方，總填方約187 萬m3土方，借方154 萬m3土方。

（3）綠化帶土方估算：綠化帶寬度扣除綜合管廊寬度后，剩余綠化帶寬度按25%的坡地景觀估算填方；綠化帶總填方約78 萬m3土方。

（4）建筑出土方估算：主要考慮住宅、商業(yè)和工業(yè)地塊的出土。

a. 住宅地塊總面積約166.7 hm2，參考某小區(qū)技術(shù)指標(biāo)估算挖方約815 萬m3土方。

b. 商業(yè)地塊總面積約46.7 hm2，參考某在建商業(yè)技術(shù)指標(biāo)估算挖方約324 萬m3土方。

c. 工業(yè)用地總面積約800 hm2，參考某在建工業(yè)技術(shù)指標(biāo)估算挖方約378 萬m3土方。

d. 四期范圍內(nèi)，地塊總出土約1 517 萬m3土方。

（5）結(jié)合以上相關(guān)數(shù)值進(jìn)行四期豎向優(yōu)化，進(jìn)行土方平衡優(yōu)化設(shè)計如圖3 所示，達(dá)到了總體土方平衡的目標(biāo)，并結(jié)合地塊的開發(fā)時序，詳細(xì)作出各地塊土方調(diào)配線路，有效地指導(dǎo)了區(qū)域的建設(shè)與開發(fā)。

7 結(jié)語

（1）場地豎向設(shè)計與土方平衡設(shè)計方法作為合肥高新四期區(qū)的一種豎向處理方式，有效地解決了城市開發(fā)中產(chǎn)生的大量棄土，達(dá)到了縮短土方運(yùn)距、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、減少能源的消耗和節(jié)省工程造價的目的，又能為開發(fā)建設(shè)營造美好公園城市空間形態(tài)。

（2）場地豎向設(shè)計與土方平衡設(shè)計方法與現(xiàn)狀地形條件契合度比較高，是一項綜合性較強(qiáng)的設(shè)計工作，特別在城市設(shè)計、市政設(shè)計、場地豎向設(shè)計等各個環(huán)節(jié)應(yīng)同步進(jìn)行、相互協(xié)同；特別地結(jié)合不同的項目實(shí)際情況，具體問題針對性解決方案，同時也需要對設(shè)計成果跟蹤，持續(xù)性地進(jìn)行設(shè)計維護(hù)，方可確保以最短路徑，一次性土方運(yùn)輸，達(dá)到土方平衡調(diào)配效果。

（3）場地豎向設(shè)計與土方平衡設(shè)計成果需要相關(guān)后續(xù)設(shè)計統(tǒng)一執(zhí)行，方可確保豎向設(shè)計的“實(shí)用、省時、經(jīng)濟(jì)和美觀”效果。