道路与场地竖向（居住区设计基础知识4）
接上期居住区设计中的市政工程规划，这期我们再说一说另一个难点——道路与场地的竖向设计。
竖向设计不仅仅是设计道路的坡度满足排水的要求，还需要合理节省土石方要求。当场地坡度较大时，还需要设计通过边坡与挡土墙，甚至通过建筑自身解决高差问题。
核心问题
竖向设计的一般数据，如道路、场地最大坡度、最小坡度在什么值范围
平坦坡地中，设计地面和周边原始地面的衔接？
什么情况下得使用护坡和挡土墙？
挡土墙的做法？坡度、单层高度、长度、横断面宽度？
地形很陡的时候，利用建筑解决高差？可以怎么做？
一、竖向技术数据
1.1 竖向设计的基本任务
选择场地的竖向布置形式，进行场地地面的竖向设计；
确定室内外地坪标高，广场和活动场地设计标高；场地内道路标高和坡度。
组织排水，保证地面排水通畅
安排土方工程、计算土石方填，挖方量，使土方量总量最小，填、挖方接近平衡。
进行有关工程构筑物（挡土墙、边坡）与排水构筑物的具体设计
1.2 竖向设计一般步骤
不进行场地平整
确定道路及室外设施的竖向标高(室外活动场地、广场、停车绿地等）和控制点（交叉、转折变坡点）设计标高
确定室内外设计标高
确定场地排水
进行场地平整时
确定竖向处理方案
计算土方量
进行支档构筑物（边坡、挡土墙和台阶等）
1.3 技术数据
室内外地坪高差
住宅室内陆坪高于室外地坪30-60cm，学校、医院室内陆坪高于室外地坪45-90 cm。
道路纵坡
机动车道纵坡一般≤6%，困难时可达9%。山区城市局部地段可到12%。坡度超过4%必须控制坡长：
5-6% 坡长≤600M
6-7% 坡长≤400M
7-8% 坡长≤300M
9% 坡长≤150M
非机动车道纵坡一般≤2%，困难时可达3%，但坡长应限制在50M以内。人行道纵坡≤5%，＞8%时行走费力。
居住区内道路纵坡控制指标（%）
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道路类别 |
最小纵坡 |
最大纵坡 |
多雪严寒地区最大纵坡 |
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机动车道 |
≥0.3 |
≤8.0 L≤200m |
≤5 L≤600m |
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非机动车道 |
≥0.3 |
≤3.0 L≤50m |
≤2 L≤100m |
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步行道 |
≥0.5 |
≤8.0 |
≤4 |
广场与停车场广场坡度
坡度以≥0.3%，≤3%为宜。0.5%-1.5%为佳。
儿童游戏场坡度0.3%-2.5%。
停车场坡度0.2%-0.5%。
运动场坡度0.2%-0.5%。
草坪与休息绿地坡度
坡度最小0.3%，最大10%。
各种场地的适用坡度（%）
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场地名称 |
适用坡度 |
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密实性地面和广场 |
0.3～3.0 |
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广场兼停车场 |
0.2～0.5 |
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室外场地: |
1、儿童游戏场 |
0.3～2.5 |
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2、运动场 |
0.2～0.5 |
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3、杂用场地 |
0.3～2.9 |
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绿地 |
0.5～1.0 |
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湿陷性黄土地面 |
0.5～7.0 |
二、平坦场地的竖向布置
平坦场地设计地面的竖向布置形式通常称为平坡式。可使建筑物垂直等高线布置在坡度小于10%的坡地上，或平行等高线布置于坡度小于12%-20%的坡度上
图1：平坡式竖向布置
2.1 设计地面的形式
图2：设计地面的形式
（a）水平型 ；（b）单坡型；（c）双坡型；（d）多坡型
2.2 设计地面的坡度要求
为了使建筑、构筑物周围的雨水顺利排除，又不至于冲刷地面，一般坡度为0.5%，最小为0.3%，最大坡度为6%
2.3 设计地面标高要求
防洪、排涝
图3：滨水场地设计地面的要求
土方工程量
地形起伏不大时，可根场地范围内自然地面标高的平均值初步确定场地内的标高。
图4：地形起伏较小时
地形起伏较大时，应充分利用地形，适当地加大设计地面的坡度，反复调整设计地面标高，使设计地面尽可能接近地面。
图5：地形起伏较大时
城市下水管接入点标高
图6：城市下水井接入点标高限制
环境景观需要
图7：某景区下沉式停车场
三、坡地场地的竖向布置
3.1 场地形式
坡地场地设计地面是由几个高差较大的不同标高的设计地面连接而成，在连接处设置挡土构筑物，通常形式有：
平坡式：用地经改造成为平缓斜坡的规划地面形式。
台阶式：用地经改造成为阶梯式的规划地面形式。台地的高度宜为1.5~3m。
图8：台阶式竖向布置
混合式：用地经过改造成平坡和台阶相结合的规划地面形式。
图9：场地地面形式
（a）平坡式；（b）台阶式
3.2 台阶设计参数
台阶布置
台阶的纵轴宜平行于自然地形的等高线布置，台阶连接处应该不免设置在不良地质地段，台阶的整体空间形态结构应该符合场地景观要求
台阶宽度
台阶宽度是垂直于等高线方向的设计地面的宽度，根据综合因素确定
图10： 台阶式的集合要素（单位：m）
（a）平面图；（b）断面图
台阶高度
一般情况，不宜高于1米
设计地面之间、设计地面与自然地形之间的连接，边坡、挡土墙、边坡与挡土墙结合
2.2 设计地面的坡度要求
为了使建筑、构筑物周围的雨水顺利排除，又不至于冲刷地面，一般坡度为0.5%，最小为0.3%，最大坡度为6%
2.3 设计地面标高要求
图11：边坡与挡土墙结合
交通联系
踏步：跨度<30,高度<15
坡道:纵向坡度<8%
灵活布置建筑出入口
图12：建筑物入口
（a）双侧分层入口；（b）单侧分层入口；（c）利用室外楼梯或踏步；（d）天桥式
四、竖向设施
竖向设计时，场地与周围环境的有机结合表现在设计地面与自然地面的处理，这种处理是否得当，不仅关系场地的景观效果，更关系到场地的安全与稳定。常见方法是设置边坡或者挡土墙
当自然地形坡度大于8%，且单排建筑占地顺坡方向高差达1．5m左右时，居住区地面连接形式宜选用台地式，台地之间应用挡土墙或护坡连接。
对一般居住建筑，常采用小台地形式；而对公共建筑，台地间高差宜与建筑层高成倍数关系。
考虑挡土墙的经济、建筑物立面景观及垂直绿化的综合要求，台地高度宜为1.5—3.0m，或以其倍数递增。
台地的长边宜平行于建筑物长边与等高线，长度与相邻的建筑物及场地高程有关。一般居住建筑或公共建筑，一排建筑的宽度约需要20m，每增加一排建筑应增加一个建筑进深与间距，因此台地的宽度主要依据建筑的布置确定。
4.1 边坡
边坡是一段连续的斜坡面，为了保证土体和岩石的稳定，斜坡面必须具有稳定的坡度，称边坡坡度，用高宽比表示。
图13：边坡坡度
（a）挖方边坡；（b）填方边坡
护坡指的是为防止边坡受冲刷，在坡面上所做的各种铺砌和栽植的统称。分为草皮土质护坡和砌筑型护坡两种。
砌筑型护坡指干砌石、浆砌石或混凝土护坡，其坡比值为0.5～1.0。草皮土质护坡的坡比值应小于0.5。
坡比值:两控制点间垂直高差与其水平距离的比值。
4.2 挡土墙
当设计地面与自然地形之间有一定高差时，切坡后的陡坎，或处在不良地质处，或易受水流冲刷而坍塌，或有滑动可能的边坡，当采用一般铺砌护坡不能满足防护要求时，或用地受限制的地段，宜设挡土墙。高度在5M以下常用重力式挡土墙。
挡土墙适宜的经济高度为1.5~3.0m，一般不宜超过6.0m；超过6.0m时宜退台处理；退台宽度不能小于1.0m。在条件许可时，挡土墙宜以1.5m左右高度退台。退台内可形成种植带，使挡土墙形成垂直绿化界面，提高城市环境质量。
挡土墙与住宅建筑的间距应满足住宅日照和通风的要求，高度大于2m的挡土墙，其上缘与建筑间水平距离不应小于3m，其下缘与建筑间的水平距离不小于2m。
挡土墙的分类方法较多，一般以结构形式的分类为主，分为重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、加筋式、板桩等。
重力式挡土墙
原理：利用自身的重量平衡侧向的土压力
特点：结构简单、造价低廉、体积大、工程量大。
适用：H<=5m的低挡土墙，小型工程。
材料：砖、块石、条石、灰土、素混凝土等
图14：重力式挡土墙
（a）俯视；（b）直立；（c）仰斜；（d）衡重式
悬臂式挡土墙
原理：靠墙踵处悬挑长度上的填土重量维持平衡
特点：结构轻、断面尺寸小、节省混凝土、费钢材。
适用：H<=6m,缺乏石料、地基承载力小的地段
材料：钢筋混凝土
初步尺寸：墙顶宽最小0.15m,面坡坡度为1:0.02—1:0.05
图15：悬臂式挡土墙
扶壁式挡土墙
原理：增设扶壁，以加强悬臂式挡土墙的抗弯性能。扶壁与墙踵相连，起拉结作用。
特点：结构轻、断面尺寸小、工程量小。
适用：H>6m的重要工程。
材料：钢筋混凝土
初步尺寸如下图：
图16：扶壁式挡土墙
锚杆式挡土墙
工作原理:利用锚固在稳定岩层中的拉杆(锚杆)维持挡土墙的稳定与平衡
包括锚杆式和锚定板式两种
锚杆式挡土墙结构组成:立柱 挡板 锚杆
锚定板式挡土墙结构组成: 立柱 基础 挡板 拉杆 锚定板
特点:结构轻、柔性大、造价低 施工方便
应用:H>12,且墙后有不风化岩体时铁路部门应用较多
图17：锚定板式挡土墙
加筋土挡土墙
工作原理:依靠加筋和土的摩擦力来平衡土压力
作用: 加筋的主要作用在于提高土的内摩擦角
结构组成:墙面板 拉筋和 填土
拉筋材料:扁钢、金属丝网、钢丝绳、铝合金或钢筋混凝土拉杆
填土要求:土夹石、粉土、亚粘土或砂性土；拉筋和面板之间用螺栓连接
图18：加筋土挡土墙
4.3 边坡与挡土墙比较
边坡和挡土墙均能保持土体或岩石的稳定
边坡占地大，挡土墙占地小
边坡造价低，挡土墙高
挡土墙稳定性比边坡更高，更能保证场地安全
在风景区注重自然景观效果的场地应优先考虑边坡
五、 坡地建筑布置的方法
有时，坡地场地的建筑单体布置时，并不需要完全地把地形变成平整面，而是采用改变建筑内部结构的方法，使建筑适应地形的变化。常用的技术处理有几种方法。
5.1 提高勒脚
适用：山体坡度较缓，但局部高低变化多，地面崎岖不平。
中坡坡地，缓坡，宜垂直登高线布置在小于8%的坡度上，或平行等高线布置小于10%-15%
做法：将建筑物四周勒脚按照建筑标高处勒脚要求，调整到同一标高
图19：提高勒脚处理
5.2 跌落
适用：当建筑物垂直于等高线布置时，建筑的单元或开间为单位，顺坡势沿垂直方向跌落，处理成分段的台阶式布置形式，以节约土方
图20：跌落处理
5.3 错层
适用：较陡的山地环境，为避免较多土方量，适应坡度高程变化，往往将建筑内部相同楼层设计层不同标高
做法：用楼梯或平台分别组织住户单元的入口
图21：错层处理
5.4 掉层
适用：当山地地形高差相差悬殊，将建筑物的基地作为台阶状，使台阶高差等于一层或数层的层高，形成掉层。一般适用于中坡、陡坡。
做法：沿等高线分层组织道路，两条不同高差的道路之间的建筑可用掉层处理
图22：掉层处理
5.5 错叠
适用：当建筑物垂直于等高线布置时，结合现场工程条件，可适用于陡坡、急坡坡地，可垂直等高线布置在坡度50%-80%的坡度上。
做法：顺坡势逐层或隔层沿水平方向做一定距离的错动和重叠，形成阶梯状分布。
图23：错叠处理
案例：
已知：某基地总平面布置方案如图所示，假设基地入口标高为28.00M，道路最大纵坡为8%，等高距为2M，结合地形条件，试布置竖向方案。
第一步：确定地面设计标高
第二步：布置平土控制线和断面
第三步：绘制变坡和挡土墙