巢湖市湖光新区竖向设计研究

2014-01-08王亚斌杜建康

城市道桥与防洪 2014年2期

王亚斌，杜建康

（合肥市规划设计研究院，安徽合肥 230041）

0 引言

城市竖向设计在城市建设中起着重要的作用，它既要使用地适宜于功能分区、满足防洪、排涝、交通运输、管线敷设的要求，又要充分利用地形、地质等环境条件。因此，必须从实际出发，因地制宜，结合其内在的要求和特点，作好高程上的安排。不能把竖向规划当做平整土地、改造地形的简单过程，而是为了使各项用地在高程上协调，平面上和谐，以获得最大社会效益、经济效益和环境效益为目的[1]。本文结合巢湖市湖光新区的竖向设计，对滨水地势低洼的城市区域竖向设计需要注意的相关问题进行探讨。

1 工程概况

巢湖市湖光新区位于巢湖市老城区西侧，规划范围为北至淮南铁路复线，南至巢湖北岸线，西至龟山，东到湖光路，总面积约6.38 km2。湖光新区是巢湖市近远期重点发展和打造的城市区域，是集商务办公、体育休闲、文化娱乐、居住生活和酒店旅游服务等功能为一体的，具有现代城市魅力的文化宜居生活生态新区，见图1。

图1 湖光新区现状用地概况

规划范围内现状地势平坦，除西部和北部为山地环抱，高程较高外，绝大部分高程均在黄海高程6 m左右，处于圩区，水系丰富，为洪涝灾害威胁区。现状用地大部分为耕地，分散有零星村落，基础设施薄弱，仅沿堤滨湖大道和已建的健康西路具有利用价值。

现状区域地质条件较差，根据区域部分道路的地勘资料，该区域普遍分布5～20 m以上的深厚层软土，总体上，区域土层可划分为以下几层：

（1）耕土：黑色，土质松散，含农作物根茎，厚度0.7～1.4 m。

（2）淤泥质亚粘土：黑色，软塑，一般厚度0.3～13 m。承载力特征值80 kPa，压缩模量4.0～4.5 MPa。

（3）淤泥：灰黑色，流塑，饱和，有腐臭味，厚度一般2.7～13 m。承载力特征值50 kPa，压缩模量2.0～2.8 MPa。

（4）亚粘土：灰黄色，硬塑，该层在勘察中一般未揭穿。承载力特征值250 kPa。

2 竖向控制条件分析

竖向设计的主要目标是在满足道路交通、防洪排涝、建筑布置和城市景观等方面综合要求的基础上，尽可能地使土石方、建（构）筑物基础、防护工程等工程量减小到最低，达到工程合理、造价经济、景观美好的效果[2]。显然，防洪排涝是湖光新区竖向设计的主要控制条件，在保障防洪排涝安全的前提下，选择合适的排水模式就成为该区域竖向设计的关键。

目前国内尤其是沿海冲积平原城市,常采取重力直排和缓冲排水两种模式,或采取上述两种排水模式结合的方式[3]。

重力直排模式即以规划防洪水位标高为基础，城市用地的最低标高根据设计洪水位标高加上超高确定。根据巢湖市湖光新区控制性详细规划，该区域防洪标准为100 a一遇，设计洪水位11.41 m，若采用重力直排，场地高程需回填至12 m以上，与现状6 m左右的高程相比，土方量将非常大，根据地勘资料，通过计算，一般路段路堤高度不小于2.2 m时，可采用浅层换填处理方案，路堤高度大于2.2 m或桥涵段需结合深层处理方案控制沉降，高填方会大大增加道路及建筑软基处理的费用，因此该排水模式既不经济也无必要，采用缓冲排水模式较适合本地区。

缓冲排水模式通过适当降低填土标高，辅之于堤围、水闸、蓄水面、排涝泵站等工程设施，将设计高水位挡在堤、闸外，区内雨水利用管（渠）排至区内蓄水面，待围外水位下降时开闸排除或结合排涝泵站排出。如上海市外围城区、杭州市大部分地区、中山城区等[3]。缓冲排水模式在规划区内必须考虑防洪排涝设施的布局设置，以防出现严重的城市内涝和次生灾害，造成巨大的经济和社会损失。因此一方面，必须保证外部防洪抗灾系统的安全性和可靠性，包括设置防洪堤、排洪沟和防洪水闸等设施。另一方面，必须加强内部蓄洪和排涝设施的布局和安排，包括水系和排涝泵站等设施。通过内外兼修，增强规划区的防洪排涝能力。

（1）防洪堤：建议保留现状规划区南侧沿巢湖堤岸，控制堤岸高度不得小于12 m，并通过局部改造和加强，使得岸线既符合规划功能要求，又符合沿岸景观要求。

（2）排洪沟：为保证北部山洪排洪顺畅和规划区内部安全，取消双桥河的泄洪功能，同时对其进行整治改造形成内部水系。在规划区沿龟山路北侧设置独立排洪沟，使洪峰线路绕过规划区，从西侧排入巢湖，规划排洪沟的堤岸高度不小于12 m。

（3）水系蓄洪：为加强规划区内部的蓄水能力，应开挖和拓宽中心湖水域面积，通过内部水体调蓄雨水量，减缓规划区内涝灾害。

（4）排涝泵站：根据暴雨强度估算，规划区内总降雨量为27 m3/s，由于“内低外高”的地形特点，在规划区内部水体的容量达到极限时，必须通过泵站向外部排水。规划设置排水泵站3个，其中包括2个常用泵站和一个备用泵站，每台泵站的排水能力不得小于14 m3/s。

（5）防洪水闸：为保证内部各项功能的安全和正常使用，在各个水路道口设置水闸，总共设置三处，以较好地控制内部水位高度，符合城市安全性和城市景观要求。同时根据规划在内水与外围水系沟通的地方非汛期有通航的需求。

湖光新区规划示意见图2。

图2 湖光新区规划示意图

通过以上五个方面可以解决规划区域内的防洪排涝问题，但是内部水系与外围水系的高程如何处理才能既满足防洪排涝及通航的需求，又能使区域竖向经济合理。根据巢湖市水务部门提供的巢湖水位统计表（见表1），提出以下三种水位比选方案，见表2。

表1 巢湖水位统计表

表2 内部水系最高控制水位比较表

经综合分析比较，采用6.6 m作为内部水系的最高控制水位，在汛期对内河（湖）的水位进行预降0.4～0.5 m，以满足调蓄要求。该高程是区域雨水排放的控制要素，也是沿线道路高程的重要控制条件，该高程直接决定了各地块的最低控制高程。同时为满足排水管道敷设要求，经计算，内河及中心湖的底高程应不大于4 m。

3 道路竖向设计

道路竖向是确定城市其它用地竖向规划最重要的控制依据。道路竖向设计既包含自身技术要求，又要结合城市用地中的控制高程、沿线地形地物、地下管线、地质和水文条件等作综合考虑。

由于规划区地势低洼，软土普遍分布，填土高度不仅影响道路本身的土方及软基处理费用，并且对地块开发的费用也影响巨大，因此如何降低填土高度就成为道路竖向设计的重点。结合本区域的特点，道路竖向主要有以下控制因素：

（1）雨水排放方案。城市排水系统的布局与道路和地坪的竖向高程规划有着密切的关联，而排水系统布局又受到城市防洪排涝的制约，使城市内河（湖）的涝水位对周边道路和地坪的竖向标高起着决定性的作用[4，5]。前面已述及内部水系的最高控制水位，因规划区内地势低洼，全部属于低排区，建成后的区域地势应坡向规划水系，并最终由排涝泵站排出。雨水排放方案影响了区域中排水最不利的位置以及各节点的最低控制高程，因此是道路竖向最重要的控制性条件之一。

道路竖向规划时，须根据排水走向，确定地势坡向及最不利点高程。道路上某节点最低控制高程=路段雨水管出水口+河道规划涝水位+该点沿雨水管走向至出水口的距离×水力坡降+管道最小覆土深度。从该公式可以看出，为了尽量减少填土高度，应减少雨水管起点至出水口的距离、增大管径、减小水力坡降，据此将规划区分成多个收水区，最大限度的减少最远点至出水口（即内河或中心湖）的距离，这样便形成一张区域最低控制高程图，为道路竖向提供设计依据。

（2）通航及沿河人行步道净空高度。规划部分内河有游船通行及沿河人行步道的建设计划，结合其他城市的通航净空及该规划区的内河规模，最终确定通行小型游船，净空设定为3 m加0.5 m富余高度，人行步道净空为2.5 m。道路跨越河道处的桥梁需满足该净空要求。

（3）现状道路、淮南铁路、在建项目及规划防洪堤高程。道路竖向设计时充分考虑与这些因素之间衔接及交叉关系。

（4）道路本身技术要求。在满足上述控制因素的基础上结合道路设计规范尽量采用较小的坡度及坡长，以减少填土高度。

4 土方竖向设计

区域土方竖向设计一般结合道路高程及地块用地性质确定，地块内高程应高于周边道路高程，满足排水要求。同时竖向设计应重视城市景观的要求，城市景观特色塑造，主要源于对自然环境和地形创造性的利用，对于原有的自然边界线进行保护、利用和塑造，对于水体及景观绿化带采用生态缓坡，并进行适当的艺术处理，通过设置亲水平台、人行步道等工程措施，创造美好的环境景观。

土方竖向中地下空间的利用容易被忽视，随着现代社会地下空间不断的开发利用，尤其是高层建筑，常常带来大量的建筑出土。为更加准确地测算湖光新区在建设中的土方工程量，根据《巢湖湖光新区控制性详细规划（2010-2030）》中确定的14大地块用地性质、用地面积、建筑密度、建筑高度、绿地率等指标，按照“建筑出土量=地块用地面积×建筑密度×建筑地下空间挖深（多层与高层取不同的深度）”，分别计算各地块中建筑的地下空间建设所产生的土方量，最终计算建筑出土量为281万m3，可见建筑出土量在区域土方工程量中占有不小的比重。但是考虑到湖光新区所在区域属于河漫滩地貌，结合已有的地勘资料，可基本确定建筑出土的土质较差，因此该区域建筑出土主要可用于绿化用地的回填。