林 洋

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

0 引 言

山地城市是個廣義的概念。山地，包括地理學劃分的山地、丘陵和崎嶇不平的高原。在我國，山地約占全國陸地面積的69%。山地城市是指城市主要區(qū)域分布在上述山地區(qū)域的城市，它們有著與平原地區(qū)城市迥然不同的城市形態(tài)和生態(tài)環(huán)境。此外，在分別占全國陸地面積12%和19%的平原地區(qū)和盆地地區(qū)，若城市修建在起伏大于50°的斜坡地上，形成了與平原城市不同的城市形態(tài)和生態(tài)環(huán)境，該城市也應歸入山地城市之列。

干線道路承擔城市中長距離聯(lián)系交通，以提高城市機動化交通運行效率為原則[1]，形式上包括城市快速路、主干路、一級公路城鎮(zhèn)段。

山地城市干線道路對山地城市的城市規(guī)劃和城市綜合交通具有重要意義，其規(guī)劃設(shè)計在功能定位、技術(shù)標準、交通組織等方面有著特殊性。結(jié)合貴陽市城市干線道路規(guī)劃設(shè)計案例，對相關(guān)技術(shù)問題進行分析和總結(jié)。

1 干線道路在山地城市中的作用

1.1 舊城區(qū)存量發(fā)展模式

山地城市舊城區(qū)規(guī)劃的歷史沿革較為雜亂，路網(wǎng)布局形態(tài)畸形、復雜，人口及商業(yè)聚集程度極高，低水準的交通出行條件嚴重制約中心城區(qū)發(fā)展。土地使用成本的不斷增長，使舊城區(qū)改造發(fā)展的增量模式難以為繼。在存量發(fā)展模式下，快速干道選址于既有道路通道，采用靈活多樣的地面道路、地下道路、高架橋及隧道形式，穿越城市建成區(qū)和山嶺溝谷，增加道路容量，改善交通出行條件。

1.2 新區(qū)集約化發(fā)展模式

干線道路是組織城市布局的骨架，同時也是串聯(lián)各組團及組團內(nèi)部的通道。近年來，城市新區(qū)道路系統(tǒng)規(guī)劃在總結(jié)以往經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，秉承“近遠結(jié)合，適度超前”的理念，對城市道路系統(tǒng)的適應性提出了更長期的要求，但土地資源的供給不足又限制了道路用地的相對指標和絕對指標。結(jié)合山地城市特征，干線道路網(wǎng)采用集約化規(guī)劃，快速路主要應用于新區(qū)縱橫向交通首位度最高的走廊上，主干路則應用于交通首位度次要的走廊上, 形成功能級配合理、空間布局均衡的城市骨架路網(wǎng)?？焖俾烦袚鞒鲂?，側(cè)重于機動性。機動性強調(diào)道路的通過功能，快速、無側(cè)向干擾是機動性的基本要求[2]。若要兼顧可達性則需要設(shè)置輔路及出入口，需要更寬的道路紅線和更大的建設(shè)投資，對于山地城市而言存在難度。主干路按快速化標準規(guī)劃設(shè)計，交叉口采用立體交叉，在確保道路機動性的同時兼顧可達性，這是山地城市干線道路常用的道路形式。貴陽市貴安新區(qū)路網(wǎng)中規(guī)劃了較多的結(jié)構(gòu)性主干路，兼?zhèn)浣煌üδ芎椭С殖鞘邪l(fā)展功能。

2 山地城市特性分析

2.1 地形地貌

山地城市地形地貌難以確定具體的量化標準。我國著名的山地城市有香港、重慶、青島、大連、貴陽、桂林等。山地城市地形起伏（相對高差），山脈（體）體量、地質(zhì)水文等條件存在較大差異。對此，提出了道路建設(shè)山地化定性指標——相對尺度指標，即地形起伏度與道路紅線的比值。該比值范圍小于1 時，山地地形地貌特征對道路建設(shè)影響較小；該比值范圍為1～2 時，通過一般工程措施可以克服山地地形地貌對道路建設(shè)的限制；該比值范圍大于2 時，一般工程措施難以奏效，需考慮選線手段或大型橋隧結(jié)構(gòu)物方能克服山地地形地貌對道路建設(shè)的限制。在山地城市快速干道規(guī)劃設(shè)計中，以建設(shè)場區(qū)為單位，對上述特征進行分析研究，提出科學合理的方案。

2.2 城市空間布局

山地城市空間總體布局采用“中心組團”模式、“帶狀發(fā)展”模式、“分片擴張”模式[3]?！爸行慕M團”模式：有明顯的城市中心及若干組團，各部分之間為山脈、江湖、溝壑等天然屏障，不適宜成為建設(shè)用地?！皫畎l(fā)展”模式：城市沿山間谷地走向延伸，形成帶狀布局?！胺制瑪U張”模式：在中心組團布局的基礎(chǔ)上，在城市增量發(fā)展需求和城市聚集效應的雙重作用下，各組團逐漸擴張連片，形成靈活的、不規(guī)則的空間布局形態(tài)。在城鎮(zhèn)化發(fā)展的高級階段，“分片擴張”模式幾乎是所有山地城市進一步發(fā)展的必然選擇。在分片擴張布局條件下：需求方面，隨著土地開發(fā)強度的增大，交通出行需求激增；供給方面，路網(wǎng)形態(tài)固化、級配失衡、容量面臨瓶頸，城市交通供需矛盾更為突出。這也是山地城市發(fā)展到一定階段亟待解決的問題。貴陽市城市空間總體布局采用單中心、多組團、南北軸向模式。圖1 為貴陽市城市空間結(jié)構(gòu)圖。

2.3 交通出行特征

山地城市交通出行具有下列特征：

（1）交通潮汐特征顯著，路段常發(fā)生擁堵緩行。

（2）組團間長距離出行占比顯著，對道路斷面的通過能力提出較大的挑戰(zhàn)。

（3）出行模式向公交、軌道轉(zhuǎn)移，在一定時期內(nèi)效果有限，隨著出行總量的增加，出行模式很大程度上向私人小汽車轉(zhuǎn)移。

2.4 道路網(wǎng)特征

路網(wǎng)級配上，普遍性次干路、支路較少，居民出行“最后一公里”條件差，交通性干道受干擾難以避免。

圖1 貴陽市城市空間結(jié)構(gòu)圖

路網(wǎng)布局形態(tài)上，路線非直線系數(shù)高，路線可選擇性低。路線非直線系數(shù)是指路線實際行程與起訖點直線距離之比。路線非直線系數(shù)高，決定了山區(qū)城市出行距離長、可達性低的特征，同時出行距離的增加導致了路網(wǎng)交通壓力的加重。路線可選擇性，是指相同起訖點之間可供選擇的路線數(shù)量?？蛇x擇性在一定程度上可以衡量路網(wǎng)服務水平高低。

道路平縱指標較低，通行能力受到一定程度影響，道路安全性能較低，交通事故易導致交通擁堵。

山地城市道路由于路網(wǎng)分布密度、出入口設(shè)置條件、交叉口轉(zhuǎn)換條件等因素的限制，路網(wǎng)系統(tǒng)可靠度較低，局部路段或節(jié)點發(fā)生交通事故，或進行管養(yǎng)維護施工，都有可能迅速誘發(fā)大范圍的交通擁堵。

交叉口平均間距較大、畸形路口較多，對城市土地和交通運行產(chǎn)生以下影響：

（1）交通性干道對兩側(cè)用地的割裂效應進一步加大，不利于社區(qū)融合和居民生活。

（2）對慢行交通出行模式不友好。區(qū)域范圍內(nèi)步行、非機動車出行具有靈活機動、低碳生態(tài)的優(yōu)勢，合理的交叉口是慢行交通模式的必要道路設(shè)施。

（3）進出沿線地塊的左轉(zhuǎn)交通受到極大限制，需要利用下游交叉口實現(xiàn)“U 型”調(diào)頭，增加了交叉口交通壓力，同時在涉及如學校、醫(yī)院、商城等重要交通吸引點的路段，還會形成交織區(qū)，干擾干道交通。

（4）路段行駛車速較大，容易誘發(fā)交通事故。

（5）轉(zhuǎn)向交通過于集中在有限的交叉口，交叉口服務水平受到影響。

3 關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 功能與標準

山地城市地形地貌的特殊性，導致其城市道路網(wǎng)的等級和空間分布的均衡性與平原城市相比有所欠缺，致使干道功能疊加。城市干道一方面承擔著集中且繁忙的通過性交通，另一方面又要承擔零散的沿線集散交通。

快速干道主要承擔出行分級中的主出行，主出行對應長距離通過性交通，要求行駛速度高、容量大、無干擾或干擾較小。干線道路更為突出的特征是機動性，按我國城市道路設(shè)計規(guī)范，快速干道應按快速路等級或主干路等級設(shè)計，山地城市快速干道設(shè)計應體現(xiàn)靈活性設(shè)計理念。山地城市快速干道采用快速路等級設(shè)計時，平縱線形指標及組合、橫斷面布置、出入口設(shè)置、立交間距、橋頭峒口距離等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟論證后可行的情況下可采用靈活指標；山地城市快速干道采用主干路等級設(shè)計時，可提升交叉口設(shè)計標準，改善安全性能，提高節(jié)點通行能力。

3.2 適應山地城市的交通廊道

相對于山區(qū)高等級公路強調(diào)線位選擇，山地城市快速干道更為關(guān)注廊道的選擇。廊道選擇關(guān)系到周邊建設(shè)用地體量、沿線地塊可達性、被交道路銜接轉(zhuǎn)換、城市風貌、生態(tài)景觀、防洪排澇和工程投資等。

與平原城市相比，山地城市快速干道的廊道選擇，一方面受城市建成區(qū)和總體規(guī)劃的影響，另一方面受自然地形地貌的限制。城市空間采用“中心組團”模式，連接城市中心與組團之間的快速干道的廊道選擇，首先要考慮接線條件。組團要具有一定發(fā)展規(guī)模的組團路網(wǎng)，接線道路可能有多個選項，因此需要深入解讀城市發(fā)展軸線以及國土空間規(guī)劃、綜合交通體系規(guī)劃、干線道路網(wǎng)規(guī)劃、軌道交通規(guī)劃等上位規(guī)劃，綜合考慮交通組織疏解、路網(wǎng)容量匹配、城市風貌融合等因素，同時還要綜合考慮沿線地形地貌、用地性質(zhì)、交叉道路等。

貴陽市中環(huán)路與通常的城市環(huán)線一樣，其目標都是提升中心城區(qū)范圍內(nèi)出行的機動性，彌補中心城區(qū)交通運行時效低的短板，誘導形成環(huán)內(nèi)—環(huán)線—環(huán)內(nèi)的出行路徑，打造“三十分鐘中心城出行圈”。廊道選擇要突破傳統(tǒng)理念，對標交通矛盾，在交通規(guī)劃、設(shè)施建設(shè)、生態(tài)保護之間尋求最優(yōu)解。廊道路線穿越山嶺谷地，修建橋梁、隧道，覆蓋86 km2城市建成區(qū)范圍。在二環(huán)路與中心城區(qū)之間的山嶺夾縫中開辟一條新的交通廊道，其出行距離與原來繞行二環(huán)路的平均出行距離相比大大縮短，節(jié)省了行程時間，減少了碳排放。圖2 為貴陽市中環(huán)路北段交通廊道圖。

圖2 貴陽市中環(huán)路北段交通廊道圖

3.3 平面線形設(shè)計

山地城市干線道路平面線形指標的擬定對道路等級起著反控制作用。例如，某山地城市道路受地形條件限制，其平曲線半徑指標的取用受到影響，影響范圍決定著道路的設(shè)計速度可取60 km/h，或取80 km/h。山地城市道路平面線形指標的擬定可以采用綜合分析方法：首先，從城市總體規(guī)劃、綜合運輸體系規(guī)劃、道路網(wǎng)專項規(guī)劃等上位規(guī)劃層面，明確擬建道路的功能定位，并確定道路等級；其次，根據(jù)道路等級以及運營目標，初擬適合的設(shè)計速度；再次，依據(jù)設(shè)計速度，結(jié)合現(xiàn)場地物、地形、地貌以及工程地質(zhì)等條件，選擇合理的平面線形指標。對于山地城市道路，需考慮路基橫斷面、橋隧銜接段、高填方及深挖方、路內(nèi)路外排水初步方案等，以驗證初擬的平面線形指標的可行性和技術(shù)經(jīng)濟合理性。如果現(xiàn)場存在難以克服的限制條件，則需要適當放寬平面線形指標，以保證道路工程的總體可實施性。

山地城市干線道路平面線形設(shè)計要點包括最小半徑和平曲線組合的應用。最小半徑指標對山地城市道路交通運行的直接影響：一是最小半徑取用值小于一般值時，駕駛員保持車道、變換車道的操做難度加大；二是小半徑圓曲線內(nèi)側(cè)視距易受山體等障礙物限制，為事故易發(fā)路段；三是小半徑圓曲線路段在一定交通流狀態(tài)下易產(chǎn)生瞬時流量瓶頸，易誘發(fā)多車事故；四是設(shè)超高的小半徑圓曲線合并大縱坡時，合成縱坡影響駕駛員操作。

因此，山地城市干線道路平面線形設(shè)計應注意以下幾點：第一，一般情況下限制取用最小半徑極限值，盡可能避免小于最小半徑一般值的取值；第二，避免平面線形設(shè)計突變，曲率半徑應過渡平順；第三，重視路基高邊坡、隧道、地道、斜彎橋、跨線橋、立交等設(shè)施與小半徑圓曲線的道路安全負效應疊加，原則上小半徑圓曲線不宜與上述設(shè)施結(jié)合采用。

山地城市老城區(qū)路網(wǎng)曲折、地塊欠規(guī)整，路線需頻繁避讓高層建筑、軌道車站等重要建筑物，平面線形設(shè)計中平曲線和圓曲線最小長度難以滿足規(guī)范，此時可采用平曲線組合中的S 型曲線、凸形曲線和復合型曲線。貴陽市機場路城區(qū)段道路等級為快速路，設(shè)計速度60 km/h，道路形式為高架橋，兩側(cè)控制建筑物較多，平面線形設(shè)計采用凸形曲線和復合型曲線，避免了大量拆遷，使用期交通運營效果良好，未見通行瓶頸及交通事故。圖3 為貴陽市機場路城區(qū)段平面線形設(shè)計圖。

圖3 貴陽市機場路城區(qū)段平面線形設(shè)計圖

3.4 縱斷面線形設(shè)計

山地城市干線道路縱斷面設(shè)計中有兩個重要指標，即最大縱坡度和最大坡長，規(guī)劃設(shè)計過程中需考慮這兩個指標對道路交通運營的直接影響。

最大縱坡度對道路交通運營的直接影響：一是在正常天氣條件下，縱坡度大的下坡會降低道路安全性能；二是在雨雪惡劣天氣條件下，路面徑流和凝凍嚴重降低道路安全性能；三是有貨車混入時，縱坡度大的上坡將形成通行能力瓶頸段；四是城市干線道路平交口密度較公路大，縱坡度大的下坡與平交口銜接段為事故易發(fā)路段；五是城市干線道路立體交叉，縱坡度大的下坡方向，減速車道及其匝道為事故易發(fā)路段；六是在設(shè)置中運量交通系統(tǒng)時，道路最大縱坡應能滿足中運量交通系統(tǒng)的技術(shù)要求。

最大坡長對道路交通運營的直接影響：一是長大下坡降低道路安全性能，尤其在惡劣天氣條件下；二是在有貨車混入時，長大上坡將形成較長的通行能力瓶頸段，降低道路服務水平；三是在長大下坡接立交匝道時，駕駛員易超速駛?cè)朐训?，導致事故發(fā)生。

因此，縱斷面高程控制主要考慮以下幾方面因素：第一，道路高程與兩側(cè)地塊高程的銜接應合理，兼顧道路技術(shù)指標、地塊使用功能及開發(fā)成本；第二，對高填深挖路段，需結(jié)合路基、邊坡的建設(shè)成本及潛在運營風險，綜合論證道路縱斷面高程；第三，在互通立交范圍，道路縱斷面高程需滿足立交設(shè)計的要求；第四，縱斷面高程需考慮防洪及路面排水要求。

3.5 橫斷面設(shè)計

道路橫斷面空間功能包括：機動車交通空間、慢行交通空間、景觀及附屬空間。山地城市道路機動車交通空間需注重道路安全方面的考慮；慢行交通空間更多聚焦人性化、社區(qū)融合等目標，運用完整街道設(shè)計理念；景觀空間需要與兩側(cè)山地景觀有機結(jié)合。近年來道路橫斷面設(shè)計又融入了海綿城市的理念和技術(shù)，優(yōu)化道路范圍內(nèi)雨水排放、收集的路徑，對雨水進行更有效的控制和利用。圖4 為山地城市道路橫斷面圖。

圖4 山地城市道路橫斷面圖

4 新理念、新技術(shù)應用

BIM 技術(shù)是在計算機輔助設(shè)計（CAD）等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維模型信息集成技術(shù)，是對建筑工程物理特征和功能性信息的數(shù)字化承載和可視化表達。山地城市道路地形、地貌復雜，通過三維建模、傾斜攝影等技術(shù)，建立道路建設(shè)場區(qū)地物的外觀、位置、高度等屬性，對道路路基、橋梁、隧道、附屬物等進行BIM 設(shè)計，能夠直觀反映建成后道路本身及周邊場區(qū)的真實效果。

潮汐交通明顯的路段采用多功能車道，動態(tài)化分配道路車道資源，力求道路斷面通行能力與交通流分布在時空上相匹配，提升城市路網(wǎng)效率，改善交通運行狀態(tài)。

客貨分離是一種將客運車輛和貨運車輛在道路空間上分離的技術(shù)，適用于交通繁忙且貨運比重大的通道。貨運車輛超寬超高，影響客運車輛視距，容易引發(fā)交通事故；貨運車輛與客運車輛的行駛速度差異過大，是造成局部路段擁堵緩行的直接原因，也是誘發(fā)追尾事故的外部原因[4]。山地城市干道縱坡起伏大、視線差，上述情形尤為突出。因此，客貨分離技術(shù)的合理運用，有助于提高山地城市干道通行能力，降低與貨車相關(guān)的道路交通事故率。

HOV 車道（High-Occupancy Vehicle Lane）又稱共乘車道或多乘員車道（見圖5）。交通管理中，將僅供乘坐至少某一規(guī)定乘客數(shù)的車輛通行的車道稱為高容量車道，可以使用該車道的車輛包括公交車、2人以上的小轎車或貨車。采用HOV 車道是為提高道路使用效率、緩解交通擁堵、促進交通節(jié)能減排而采用的交通管理措施。山地城市干道承擔通勤交通，設(shè)置HOV 車道，有利于體現(xiàn)交通公平性原則，有利于倡導居民綠色出行、低碳出行理念。

圖5 HOV 車道圖

5 結(jié) 語

山地城市干線道路是山地城市完善城市交通、支撐城市發(fā)展的產(chǎn)物，國內(nèi)不少山地城市在道路建設(shè)方面積累并總結(jié)了豐富的技術(shù)經(jīng)驗。本文以貴陽市干線道路為例，對山地城市干線道路的關(guān)鍵技術(shù)進行了分析和總結(jié)，提出了技術(shù)建議。在未來，山地城市道路的規(guī)劃建設(shè)，必然是“生態(tài)城市”“智慧城市”“低碳城市”“公交城市”等理念的融合，將更關(guān)注城市交通和社區(qū)人群的需求，更注重道路用地與開發(fā)用地資源的高度整合。