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摘要：山地城市道路设计，受各种因素及条件的限制，具有一定难度，综合运用合理的设计技术有利于减少工程建设投资。本文结合技术规范﹑城市相关规划，并结合某工程项目案例，从道路线形设计、交叉口渠化设计、立交节点设计、边坡防护设计、慢行系统设计等方面，对山地道路设计进行探讨，并对技术要点进行总结，以期对相关设计人员进行指导和帮助。
关键词：山地城市；道路设计；技术要点
1、前言
我国山地城镇在城市数量占有很大的比重，随着城市建设的发展许多城市突破了原先发展的空间进入周边的山地，山地城市的建设越来越受关注。在城市布局中，城市道路是城市的骨架，决定着城市的结构。
山地城市道路兼具有城市道路和山区公路的特点，与一般城市道路的设计比较存在不同的特点设计。要充分考虑地质条件、水文条件、交通情况等多方面的因素，做好线型选择、道路与桥梁的衔接，满足道路坡度、防洪要求，作好各立交节点的设计和排水设计，并对噪声控制和道路景观足够重视。只有这样才能设计出好的道路，创造良好的经济效益和社会效益。
2、山地城市道路设计的技术要点
2.1平、纵线形设计
道路平面位置应按城市总体规划和控制线详规道路网布设，平面线形应与地形、地质、水文等结合，局部可对平曲线进行优化，但平面线形较规划不宜调整太大，总体应处于规划道路红线范围以内。若道路规划不合理，需对规划作大的调整时，应及时与规划、建设部门沟通联系。
在道路分级分类中引入特种道路的分类，使道路规划、设计、建设管理控制具有针对性，便于特殊工程管理；同时废除以计算行车速度作为道路设计基本参数的做法，建议将设计速度作为道路几何设计控制参数，针对山地重丘地区设计速度宜取下限，设计速度见表１。
表１各类各级道路设计速度
由于山地城市地形起伏较大，为避免建设过程中大填大挖，节约造价，道路纵坡相对平原城市较大，在拉坡过程中要尤其注意整个路网片区的排水流向，避免出现雨污水管道过长逆坡现象。同时针对山地城市建设特点，可放宽街区道路最大纵坡控制值和最大坡长，降低城市建设开发成本，对交叉口纵坡控制更严格，强调运营安全机动车道，最大纵坡限值见表２。
表２机动车道最大纵坡限值
设计速度小于５０ｋｍ／ｈ的主干道，受地形条件或交叉口使用要求限制时，经技术经济论证，最大纵坡可较限值增加１％。考虑道路沿线需铺设雨污水重力管道及路面排水要求，道路最小纵坡度应大于０．５％，困难时大于０．３％。
快速道路、主干道的中短隧道，当条件受限制时，经技术经济论证后最大纵坡可适当加大，但不宜大于４％。
2.2交叉口渠化设计
由于山地城市道路设计纵坡较大，公共交通在居民出行方式中占据比重较大，故城市道路平面交叉口的设计应贯彻“公交优先”的方针，改善公共汽车的站点设置，方便乘客换乘，并减少其对交叉口通行能力的影响。新建交叉口，公交停靠站必须布置在交叉口下游。公交停靠站设置在交叉口上游时，其位置应按如下原则确定：
（１）进口道右侧有展宽增加车道时，公交停靠站应设置在右侧车道展宽段之后至少１５ｍ处，并将展宽车道加上公交站台长度后作一体化设计。
（２）进口道右侧没有展宽增加车道时，公交停靠站应设置在右侧车道最大车辆排队长度之后１５～２０ｍ处。平面交叉口进口道车道及渠化设计原则：
（１）各进口道部分的车道数应多于相应道路路段的车道数。
（２）应根据交通的流量、流向及相交道路类别确定进口道车道数、划分车道功能，并作渠化设计。
（３）新建和改建交叉口进口道展宽设计时，左转车道应向进口道左侧展宽设置，右转车道应向进口道右侧展宽设置，并保证进口道直行车道与前方出口道车道对准。
（４）交叉口进口道车道宽度，可较路段上略窄。新建和改建交叉口，一条车道的最小宽度可取３．０ｍ，最大不宜超过３．５ｍ，左转车道可较直行和右转车道略窄，建议左转车道取３．０ｍ，直行和右转车道取３．２５ｍ；对于改建叉口用地受到限制的地方，一条车道最小宽度可取２．７５ｍ；车道宽度变化等级以０．２５ｍ为单位。
2.3立交节点设计
针对山地城市特点，立交节点设计在ＣＪＪ３７－２０１２《城市道路工程设计规范》的基础上新增立交交通量适应范围和立交分级。城市道路主线与匝道的分、汇流处应保持车道数的平衡，即图３所示的各部分的车道数应满足下式的要求：
Ｎｃ≥ＮＦ＋ＮＥ－１
式中：Ｎｃ为分流前或汇流后的主线车道数；ＮＦ为分流后或汇流前的主线车道数；ＮＥ为匝道车道数。城市道路在保持基本车道连续的路段内，当互通立交的匝道车道数ＮＥ＞１时，其出、入口处应增设辅助车道。在互通立交设计范围内，明确主线控制标准，增大立交匝道最大纵坡控制值。
2.4边坡防护设计
山地城市道路建设过程中避免不了边坡防护和支挡结构。考虑到城市景观、环境保护的需要，其不能仅仅满足功能要求，应该更多地与周边地块景观建设及地区特色文化建设相结合，力争将重大结构物对环境的破坏降到最低，突出并贯彻工程“以人为本，创造美好生活”的设计理念。挖方边坡宜采用ＴＢＳ生态护坡，坡面锚固挂网并喷射含有草籽的有机材料；填方边坡支挡结构宜采用绿化处理、墙面凿刻岩画或打造特色城市景观走廊。
2.5慢行系统设计
不同于平原城市，山地城市由于地形起伏大，道路纵坡大，大部分道路均未考虑设置专用非机动车道。但在一些公园及局部地势平坦路段，为方便周围群众健身娱乐，在人行道上设置１．５～２．０ｍ宽自行车道，定位为“景观休闲型慢行系统”。景观休闲型慢行系统的建设将突出景观休闲的特色，结合休闲驿站（含自行车租赁点和休憩场所等配套设施）及绿道标识系统的建设为周围居民出行打造休闲、健身、赏景、娱乐的绿色慢行廊道空间。
山地城市因地形具有较大起伏，长度较长的纵坡较多，因此步行系统占有一定比重。常见的户外交通方式有人行梯步，另外还有过街天桥、地下通道等步行通道。
城市道路在设计中，应合理考虑机动车、自行车与人行道的分布，同时还要合理规划出公共设施空间，使城市道路不但具有良好的通行功能，同时还能承接城市交通的其他功能，满足城市道路交通的现实要求。所以，合理地规划步行、自行车及公共设施的空间，是城市道路设计需要把握的重要原则。
3、典型案例分析
本文结合相关设计案例，对如何确保山地城市道路设计的技术经济合理性、安全运营、生态环保等方面进行了分析。我国西南部某山地城市（属中等城市规模），为完善城市干道路网结构，改善城市片区间交通的通达性，缓解目前城市交通拥堵现状；加速“畅通城市”目标建设；加快新城区的开发建设与旧城区的改造步伐，拓展城市建设发展空间，完善和提升城市功能。规划需打通北侧已建城市主干路（路幅宽度22m，双向四车道）与南侧已建城市主干路（路幅宽度24m，双向四车道）的连接，拟建道路全长约4.2km，道路等级拟定为城市主干路，标准路幅拟定为24m，双向四车道。
3.1道路功能分析与定位
依据城市上位规划（总体规划与控制性详细规划）、土地利用规划、道路交通规划、已开发用地、已建建（构）筑物、已建道路等已有资料进行综合分析，拟建道路全长约4.2km，是该城市片区（约4k㎡，中等城市主干路规划道路网密度1.0～1.2km/k㎡）唯一一条南北向的城市干道（受地形地貌条件限制，该城市片区无东西向的城市干道）。该条道路建设对城市建设意义重大，承担该片区城市主要交通流，有利于城市干道路网的完善，缓解城市的交通拥堵。通过传统的“四阶段法”，构建交通需求预测模型，对交通量进行分析及预测。对本道路进行远期20年双向高峰小时交通预测结果：小客车2172辆/h，大中型货车465辆/h。
3.2超限平纵技术指标专项论证
山地城市道路设计中，受各种因素及条件限制，经常会遇见平纵线形技术指标超出规范要求。为避免超规，诸多设计人员一味照搬设计技术指标，造成工程高填深挖、征地拆迁量过大、对城市规划与土地利用规划影响较大。拟建道路等级已明确为城市主干路（城市主干路设计速度分三类，分别为60km/h、50km/h、40km/h），受地形条件限制，设计速度可采用50km/h或40km/h，通过相应技术经济论证后，设计速度选用40km/h。受地形地质条件限制，道路平面线形犹如一个“几”字（详见图1），在中部回头弯处“平面圆曲线最小半径设计值58m”小于“平面圆曲线最小半径极限规范值70m”的要求，显然设计值不满足规范要求，城市道路设计行业标准未明确此种情况的处理方式。该项目对此进行了相关的技术处理与细化，当平面线形局部设计指标由于受条件限制确实不满足规范时，应进行技术经济与安全运营专项论证，主要从城市土地利用﹑工程地质条件﹑机动车运行安全﹑交通管理等方面进行详细论证分析。
图1道路平面示意图
道路纵断面设计一直是山地城市道路设计的重难点，道路纵坡度与坡长经常超出行业标准，担心超过行业规范要求，设计文件不能通过评审与审查，也一直困扰着相关设计人员。本文中的拟建道路也存在着类似的问题，道路全长约4.2km，起终点高差约218m，平均纵坡度约5.2%（平均纵坡度较大），见图2。
受道路沿线建设开发用地标高与道路交叉口标高的限制，同时兼顾大中型载重货车的爬坡能力与行驶安全要求，进行多方案纵坡度（7%﹑8%﹑9%）比选论证，最终采用道路最大纵坡度8%，相应的最大坡长300m（行业标准规定：设计速度40km/h时，纵坡度8%对应的最大坡长200m），纵坡缓和段坡度3%，采用陡坡+缓坡的阶梯模式，克服高差。道路纵断面坡度与坡长，超出行业标准规定时，也应进行技术经济与安全运营专项论证。针对超限平纵技术指标，可采用如下原则进行合理分析与处理。
图2道路纵断面示意图
（1）针对超规与无相关规范条文可依据的道路设计时，应转变传统不合理的设计理念——不超规就是合理的设计，超规就是不合理的设计，无相关规范条文就可随便设计。提倡在遵循设计规范、保证安全、技术经济合理的原则下，根据道路项目的实际情况，可采用灵活设计的处理方式。
（2）结合道路功能、城市规划与土地利用规划、征地拆迁量等主要因素，对道路超限平纵技术指标进行多方案比选与论证，确保技术经济合理。
（3）道路超限平纵技术指标是影响道路运营安全的重要因素，设计应明确安全处置措施（如限速标志﹑警示标志﹑减速带﹑车辆紧急避险区等），对道路安全运营进行论证与评价。
3.3道路多方案比选
山地城市道路设计多方案比选一直被忽视，专家评审会与施工图审查时，相关专家经常会提出未经多方案比选、设计深度不够、技术经济不合理等意见。现从以下几方面提出方案比选要求。
（1）道路平纵线形多方案比选论证应满足线形连续、顺适均衡、视觉连续、行车安全的要求，且避免诱发工程地质灾害。
（2）山地城市道路标准横断面的选用是个不容小视的问题；在满足道路功能的前提下，可适当缩小道路宽度，有利于降低路基边坡高度，减少工程投资。
（3）道路设计应尽可能与沿线土地利用开发衔接，道路与地块场平应当相互综合考虑，减少不必要的临时高填方路基与临时深挖方路基。对永久的高填方路基与深挖方路基，应进行桥隧专项技术经济论证，永久性边坡尽可能采用生态边坡，重视对生态环境的保护。
（4）重要交叉口类型比选应根据道路交通网规划、道路功能、交通量预测、地形地质条件、技术经济与环境效益等，择优选定。山地城市道路多顺适地形，蜿蜒曲折，道路景观设计强化了道路的线性空间的连续性与方向感，既合理诱导驾驶员视线，又延伸城市绿化空间，组成连续而丰富的城市绿带景观。应重视重要节点景观打造与带状景观布局专项比选。
4、建议与结论
结合上述分析，在山地城市道路设计中，重点考虑道路线形设计、交叉口渠化设计、立交节点设计、边坡防护设计、慢行系统设计等方面，同时在道路设计中，重视山地城市道路设计多方案比选。
山地城市的道路系统与平原城市相比有自身的特点，规划设计中要因地制宜.要树立全局观念本着实事求是的原则，开展详细的调查研究工作建立符合自身特点的发展模式。要多做方案反复进行技术、经济对比优化，选定最优方案实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。
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受中国建筑科学研究院青年科研基金项目资助