場地豎向設計與土方平衡優化方法研究

吳 強，許可豪，程佳佳

（中國建筑西南設計研究院有限公司，四川 成都 610093）

1 場地豎向設計優化來由

由于合肥高新區四期的快速開發建設，期間范圍的建筑小區、地鐵、市政管廊等產生了大量棄土堆積，同時還需要消化高新區三期產生的部分棄土，其大量棄土方加上土地資源有限和原道路豎向規劃之間產生了突出的矛盾，嚴重影響地塊的開發建設。因此，需要對高新區四期的道路及場地豎向設計進行調整，目的是在確保已建管廊和地下管線結構安全的前提下，消化區域內現存的大量棄土和后續項目出土，達到土方總體平衡，確保地塊的開發建設進度。

2 現狀地形地貌

該項目區域宏觀地貌單元屬江淮丘陵地區，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 項目設計難點分析

3.1 外運土堆積量大

合肥高新區三期范圍內地鐵和管廊建設、小區開發等產生大量棄土持續堆積于四期范圍內，堆積后地形與原始地形差異較大，導致項目區西北側地形較之原始地形整體抬高，進而導致原規劃實施困難。

3.2 區域在建項目多

因合肥高新區四期快速發展的需要，項目區內已建或在建項目較多，包括在建的地鐵、區域內主干路網和開發項目等，其均按照原規劃進行設計與實施，標高已成為區控制點，進行土方調配難度大。

3.3 地下綜合管廊荷載控制嚴

區域內在建或已建主線管廊里程長、分布廣、線密度大，結構覆土厚度容許抬高有限，不利于調整整體片區豎向設計（見圖1）。

圖1 項目限制條件匯總圖

4 項目設計相關依據與內容

依據《城鄉建設用地豎向規劃規范》[1]，項目設計可依據其控規階段的豎向規劃相關內容包括以下方面：

（1）確定不同等級道路的主要技術參數，如紅線、節點標高、坡度、變坡點等；

（2）確定用地范圍內的地塊和道路的排水方向；

（3）確定不同類型用地地塊的規劃控制標高或分臺地標高；

（4）整合和統籌道路標高和用地標高間的關系，保證交通和排水的可實施性。

5 場地高差設計

5.1 設計參數確定

根據《城鄉建設用地豎向規劃規范》[1]，自然坡度小于5%，宜規劃為平坡式；自然坡度大于8%時，宜規劃為臺階式；自然坡度介入5%～8%時，宜規劃為混合式。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。設計結合地形實際情況及開發項目工藝要求，局部也可按臺階式設計。

5.2 場地高程的確定

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

目前山地城市開發園區常用美化場地高差模式主要有以下三種。

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

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

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

5.3.2 美化場地高差運用

豎向設計采用抬高方式之后，其重要關鍵點就在于場地與道路之間如何結合高差尺度分級，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，能與整體環境相適應。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，路側綠地較寬時，可采用緩坡處理；路側綠地較窄時，采用多級矮墻的臺地式進行臺地處理，每級臺地高0.8～1.0 m，寬1.5～2.0 m，平臺內種草、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，墻面采用當地文化元素，以浮雕進行裝飾處理，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 場地豎向設計

道路豎向設計是確定場地豎向設計的最重要的控制依據之一，也是重要的組成部分。因此，道路豎向設計所遵循的原則既包含自身的技術要求，又強調與場地豎向設計的協調。

該項設計依據園區已建成道路、現狀地形和相關上位規劃，對設計范圍內的規劃道路進行豎向方案設計。

從設計工作特點出發，適當增大城市道路設計坡度作為道路規劃控制坡度，便于以后規劃與設計的銜接。

6.1 場地豎向設計原則

結合四期的實際情況，主要從以下幾項原則予以執行。

（1）尊重現狀：在建或已建項目區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；特殊節點建有管廊的道路經論證可適度抬高，其余道路均不變。

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

（3）著重近遠期結合：提前預估區域內開發產生土方，根據地塊性質，預估各地塊的出土量，考慮近遠期結合，以進行道路豎向調整。

（4）生態理念：較多采用生態的臺地建筑形式，適度提高地塊標高，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 場地豎向設計優化與控制

結合設計原則與原道路豎向高程，進行道路豎向的優化，需要考慮規劃區非機動車和交叉口的需求，道路坡度控制在0.3～2.5%[2]；地塊標高根據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。

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

受各種限制條件影響，可塑性較強的區域為5、8、13、14 區域。圖2 為地塊分區圖。

圖2 地塊分區圖

以8 號區域為例，該區域北側，西側，南側綠化帶寬度為20 m，故整體抬高3 m。該區域東側綠化帶寬度為10 m，故該側整體抬高1 m。8 號區域最高點位于中部，故該區域內道路以最大坡度及最大坡長進行道路豎向控制，達到道路、地塊整體抬高的目的，達到消減片區土方的目的。經過優化，8 號區域可收納286 萬m3土方，以達到最大限度地支撐四期土方收納。

6.3 案例成果分析

設計采用18 個大區域進行分析，分98 個小地塊進行土方計算，各小地塊成果如圖3 所示。

圖3 場地平整土方成果圖（11 號區域為例）

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

（1）清表土估算：設計范圍內除在建、已建的地塊、管廊和道路的不計清表數量外，其余均計清表數量。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：調整后的道路豎向，道路抬高主要集中在柏堰灣路以南區域，以及候店路、望江西路、火龍地路、彩虹西路合圍區域。結合地形計算區域道路的抬高后挖深值、道路寬度，得出道路范圍內的填挖方量；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、商業和工業地塊的出土。

a. 住宅地塊總面積約166.7 hm2，參考某小區技術指標估算挖方約815 萬m3土方。

b. 商業地塊總面積約46.7 hm2，參考某在建商業技術指標估算挖方約324 萬m3土方。

c. 工業用地總面積約800 hm2，參考某在建工業技術指標估算挖方約378 萬m3土方。

d. 四期范圍內，地塊總出土約1 517 萬m3土方。

（5）結合以上相關數值進行四期豎向優化，進行土方平衡優化設計如圖3 所示，達到了總體土方平衡的目標，并結合地塊的開發時序，詳細作出各地塊土方調配線路，有效地指導了區域的建設與開發。

7 結語

（1）場地豎向設計與土方平衡設計方法作為合肥高新四期區的一種豎向處理方式，有效地解決了城市開發中產生的大量棄土，達到了縮短土方運距、保護生態環境、減少能源的消耗和節省工程造價的目的，又能為開發建設營造美好公園城市空間形態。

（2）場地豎向設計與土方平衡設計方法與現狀地形條件契合度比較高，是一項綜合性較強的設計工作，特別在城市設計、市政設計、場地豎向設計等各個環節應同步進行、相互協同；特別地結合不同的項目實際情況，具體問題針對性解決方案，同時也需要對設計成果跟蹤，持續性地進行設計維護，方可確保以最短路徑，一次性土方運輸，達到土方平衡調配效果。

（3）場地豎向設計與土方平衡設計成果需要相關后續設計統一執行，方可確保豎向設計的“實用、省時、經濟和美觀”效果。