淺析城市地下道路設(shè)計特點

婁中波，王海燕，王曉華

（天津市政工程設(shè)計研究院道橋分院，天津市300051）

1 概述

隨著我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，城市土地日益緊張，越是經(jīng)濟發(fā)達的市中心，土地資源越寶貴。如何在城市現(xiàn)代化改造與建設(shè)中提高土地利用效率與節(jié)約土地資源，促進城市的集約化，如何解決日益增長的交通環(huán)境需求，建設(shè)生態(tài)型、節(jié)能型城市，是擺在廣大交通建設(shè)工作者面前的一大棘手問題。為此，各地紛紛修建地下道路，以及集城市隧道、地下立交、地鐵、地下街、地下車庫等設(shè)施為一體的地下綜合體，城市大規(guī)模開發(fā)城市地下交通設(shè)施的時代即將到來。

城市地下道路的開發(fā)建設(shè)，包括城市隧道、地下立交、地鐵、地下街、地下車庫等設(shè)施。本文結(jié)合天津站綜合交通樞紐改造、天津西站綜合交通樞紐改造、泰達（天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)——TEDA，簡稱泰達）CBD地下交通空間工程、天津市的其它地下道路設(shè)計實例，對城市地下道路的設(shè)計特點和難點進行探討，以期最大限度地發(fā)揮地下道路的交通功能。

2 城市地下道路的特點

城市地下道路工程與地面立交工程相比，主要有以下幾個特點。

2.1 地下道路環(huán)境特點

城市地下道路多建在中心城區(qū)交通密集區(qū)域，具有交通量大、車輛組成繁雜、交通轉(zhuǎn)換頻繁、多出入口、安全度要求高等特點，同時地下道路內(nèi)空間狹窄，通風(fēng)困難，視線差、汽車尾氣污染，地下道路路面維修較地表道路困難。其交通條件較為脆弱，往往容易造成交通阻斷，相對更容易引發(fā)交通事故，影響正常通行。

2.2 地下道路工程特點

地下工程往往涉及大規(guī)模的管線切改。以天津西站綜合交通樞紐工程為例，受地下工程的影響，天津西站周邊約4 km2的管線均需進行切改，管網(wǎng)進行了大規(guī)模的更新升級。

地下工程除需大規(guī)模開挖外，支護、防水、安全設(shè)施等成本也相當(dāng)可觀，根據(jù)相繼竣工的天津站交通樞紐等工程為例，地下結(jié)構(gòu)的平均造價均在每平方米萬元左右，遠遠超過地面立交的工程造價。

地下工程建成后，日常維持除了需要照明、通風(fēng)、環(huán)控外，雨季還需要排水。配套設(shè)施較多，建成后運營維護成本也較高。

2.3 充分體現(xiàn)以人為本

地下道路能夠提高土地的利用率，在寸土寸金的城市中心，將喧鬧嘲雜的汽車交通引入地下，使得城市的三維結(jié)構(gòu)更緊密，對降低噪音影響，提升城市景觀，改善城市環(huán)境，促進社會和諧發(fā)展，具有很大的社會效益。

隨著以地鐵為骨架的現(xiàn)代化城市綜合交通體系的逐步建立，各種交通工具間的銜接與換乘變得越來越重要，若將地下道路與地鐵、地下金融街、地下停車場等相結(jié)合，充分發(fā)揮地下工程的優(yōu)點，既能節(jié)約土地，又能與其它設(shè)施有機的進行結(jié)合，達到人車立體分流，各種交通工具之間實現(xiàn)“零距離”換乘，充分實現(xiàn)“以人為本”的目標(biāo)。

地下道路若與地下商業(yè)街相結(jié)合，建立完善的地下步行設(shè)施，或與地下過街通道相結(jié)合，雨雪天氣將為行人創(chuàng)造出舒適的步行環(huán)境，尤其適合冬季的北方。

3 城市地下道路工程設(shè)計特點

地下道路設(shè)計要點和難點因工程而異，方案的確定需要考慮各種控制因素。

3.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的確定

地下道路應(yīng)首先確定其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)規(guī)劃，結(jié)合工程實際情況來確定，不能片面的追求高標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致工程浪費；也不能過分降低標(biāo)準(zhǔn)，達不到服務(wù)水平，使工程失去修建的意義。應(yīng)在滿足交通功能和安全的條件下合理確定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并為遠期發(fā)展適當(dāng)預(yù)留。地下道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的確定，包括道路、建筑、結(jié)構(gòu)、消防、環(huán)控、電力、交通工程等多個專業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，每個專業(yè)都環(huán)環(huán)相扣，各技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相得益彰。

3.2 橫斷面布置

3.2.1 地下道路橫斷面布置

地下道路橫斷面布置的影響因素較多:

（1）車道數(shù)及車道寬度：地下道路的車道數(shù)及車道寬度需滿足通行能力的要求,根據(jù)交通量預(yù)測情況確定車道數(shù)，依據(jù)通行交通的種類合理選擇車道寬度。

（2）路緣帶：路緣帶指位于車行道兩側(cè)與車道相銜接的用標(biāo)線或不同的路面顏色劃分的帶狀部分，其作用是保障行車安全。路緣帶需根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置。

（3）側(cè)向凈寬及檢修帶：護輪帶的設(shè)置能有效避免汽車對地道內(nèi)裝飾板材的刮蹭，同時，也能消除地下道路斷面較窄時的突兀感。護輪帶的寬度按規(guī)范設(shè)置。檢修帶通常結(jié)合地道內(nèi)排水管道一并設(shè)置，檢修帶的寬度應(yīng)至少滿足一個人通行時所需要的寬度，即0.75m，檢修帶外露高度需滿足人行安全和立蓖排水的需求。

（4）設(shè)備管廊空間：若地道兩側(cè)有消防、監(jiān)控等設(shè)備管廊時，還應(yīng)考慮設(shè)備管廊的空間。

以泰達CBD地下交通空間工程的地下環(huán)道為例，其斷面具體布置如下：

0.55 m（設(shè)備走廊）+0.25 m（護輪帶）+0.25 m（路緣帶）+3.5m（車行道）+3.5m（車行道）+0.25m（路緣帶）+0.75 m（檢修道）+0.55 m（設(shè)備走廊），全寬9.6m。

泰達CBD地下環(huán)道效果見圖1。

3.2.2 出入口橫斷面布置

城市地下道路橫斷面的布置根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)即可確定，而地下立交的出入口，除了應(yīng)與預(yù)測交通量相匹配外，還應(yīng)考慮緊急情況下救援車輛的進入，單車道出入口斷面必須設(shè)置為車行道加緊急停車帶的單車道出入口斷面,當(dāng)出入口坡道處發(fā)生事故時，能夠保證其它車輛繼續(xù)從地下駛出。

例如，泰達CBD地下交通空間工程的出入口橫斷面布置為：0.5 m（路緣帶）+3.5 m（車行道）+1.5 m（停車帶），全寬5.5 m，見圖2。

3.2.3 地下道路與地面道路的相互協(xié)調(diào)

地下道路出入口與地面道路應(yīng)相互協(xié)調(diào)，除了需做好與周邊道路的銜接之外，還應(yīng)優(yōu)化交通組織，避免地面車輛堵塞出入口，將汽車積壓在地下道路內(nèi)。

城市地道一般會設(shè)置地面輔道，與周邊道路進行溝通。而地下立交出入口，多是單車道或者兩車道匝道接入?yún)^(qū)域主干道。出入口的設(shè)置形式一般有兩種：

（1）將出入口設(shè)置在斷面中央

若道路兩側(cè)商業(yè)設(shè)施密集，街坊出入口較多，地下道路出入口坡道與地面道路相接，會阻隔沿線車輛的出行；出入口考慮設(shè)置在中央分隔帶或者道路中央，進出口可以重疊設(shè)置，既能節(jié)約土建工程投資，又可節(jié)約道路斷面和減少對街坊交通的影響。此種設(shè)置方式的缺點為出入口設(shè)置于道路的快車道左側(cè)，對快車道的車輛通行有一定的干擾。

CBD第二大街出入口型式示意見圖3。

（2）將出入口設(shè)置于主干道的兩側(cè)

若道路兩側(cè)商業(yè)設(shè)施較少，不影響小區(qū)居民的出行，可將出入口設(shè)置于道路的兩側(cè)。在非機動車發(fā)達的區(qū)域，若出入口的設(shè)置影響非行機車的通行，可提前設(shè)置無障礙坡道，將非機動車引入人行道，與人行道同一斷面布設(shè)，并采取相應(yīng)的分隔設(shè)施。

3.3 線形設(shè)計

城市地下道路位于建成區(qū)，受控因素很多，如何既滿足控制點要求，又能合理布設(shè)線形，是線形設(shè)計的難點。地下道路的線形技術(shù)指標(biāo)應(yīng)大小均衡，使線形在視覺上、心理上保持協(xié)調(diào)。同時，應(yīng)在線形上能自然地誘導(dǎo)駕駛員的視線，并保持視線的連續(xù)性。同時，應(yīng)嚴格避免不合理的線形組合。

以海河?xùn)|路地下道路設(shè)計為例，工程主要影響因素有大沽橋地道凈空、赤峰橋地道、天津郵區(qū)中心局、海河護岸、龍門大廈、規(guī)劃主、副地下停車場、現(xiàn)狀的人防工事等。這些因素都直接制約著海河?xùn)|路地下道路布設(shè)，經(jīng)綜合比選，最終選定的方案是海河?xùn)|路地道分為上、下行（南、北）兩個地道同一斷面布置，位于地下一層，直接與前廣場地下停車場連接。其中南側(cè)地道為進步道方向，是進口車道，車流方向為從西向東行駛；北側(cè)地道為建國道方向，是出口車道，車流方向為從東向西行駛。海河?xùn)|路地下道路為單向三車道標(biāo)準(zhǔn)，機動車專用。上、下行道路在前廣場地下合并，與改造后的赤峰橋立交相連。

海河?xùn)|路地下道路剖面示意見圖4。

海河?xùn)|路地下道路能夠快速疏散過境交通，同時與地下其他交通連接，且相互轉(zhuǎn)換，使交通更加便利。同時，還保留了大沽橋地道的機、非混行功能，使之作為天津站、意式風(fēng)情區(qū)與和平區(qū)聯(lián)系最快捷的通道。

3.4 安全設(shè)計

城市地下道路具有交通流量大、車輛類型多、出入口多、人流大、發(fā)生火災(zāi)等事故的機率大，危險性高。因此，要進行必要的安全設(shè)計。安全設(shè)計除了設(shè)置必要的交通標(biāo)志、監(jiān)控設(shè)施以外，還需要高標(biāo)準(zhǔn)的安全設(shè)施及先進技術(shù)提高防災(zāi)減災(zāi)水平，充分體現(xiàn)“以人為本”的理念，最大限度地保證生命和財產(chǎn)的安全。

3.4.1 安全設(shè)施

交通安全設(shè)施是地下道路的重要組成部分，它在提高道路的通行能力和服務(wù)水平起著非常重要的作用。根據(jù)地下道路的特點和地理、氣候、環(huán)境，以及在“以人為本”的指導(dǎo)思想下，安全設(shè)施設(shè)計共包括以下內(nèi)容：交通標(biāo)志；路面標(biāo)線及突起路標(biāo)；防撞護欄；輪廓標(biāo)；分隔設(shè)施及智能交通系統(tǒng)，來正確引導(dǎo)車輛順序、快速和安全行駛。

3.4.2 視距保證

安全視距標(biāo)準(zhǔn)是為了保證行車安全，使駕駛員能隨時看到汽車前方一定距離的道路，以便發(fā)現(xiàn)前方障礙物或來車，能及時采取措施。城市地下道路修建于地下，兩側(cè)均采用結(jié)構(gòu)進行支撐，行車環(huán)境比一般的地面立交差，路線及匝道分流點必須進行視距驗算。

在地下道路的設(shè)計過程中，路段的視距標(biāo)準(zhǔn)是比較容易保證的，一般通過加寬車道即可滿足。匝道合流點是結(jié)構(gòu)設(shè)計難點，合流點處除結(jié)構(gòu)計算復(fù)雜、難模擬以外，跨徑往往比較大。因此，如何既減少合流點處的結(jié)構(gòu)跨徑，保證結(jié)構(gòu)安全、降低工程造價，同時又能滿足道路的視距標(biāo)準(zhǔn)，是工程設(shè)計難點。目前，天津市的地下道路，主要采取以下幾種處理方式：

（1）延長交通劃線

天津站海河?xùn)|路地道設(shè)計為雙向六車道的城市主干道。圖5中C線設(shè)計路中線即為海河?xùn)|路設(shè)計路中線，PA線匝道與C線合流，利用北 側(cè)拓寬的車道，通過延長交通劃線，以滿足合流處的視距要求。

（2）結(jié)構(gòu)挖“洞”

若地下主道與出入口橫斷面均較寬時，拓寬車道后，合流點斷面較寬，跨徑較大。過多的增大跨徑，不但不經(jīng)濟，也會增大結(jié)構(gòu)的設(shè)計難度。通過在結(jié)構(gòu)合流處墻體挖“洞”，以保證會車視距，是工程上滿足視距要求的新思路，見圖6。

（3）交通工程輔助法

部分地下工程設(shè)計中，受規(guī)劃紅線及其它因素影響，結(jié)合拓寬車道或結(jié)構(gòu)挖洞等方法滿足視距要求時，仍應(yīng)采用交通工程輔助增長視距，以保證地下行車安全。

地下道路透視鏡見圖7。

3.4.3 合理設(shè)置救災(zāi)、逃生通道

城市地下道路除按照隧道標(biāo)準(zhǔn)禁止通行危險化學(xué)品等機動車，地下道路內(nèi)承重結(jié)構(gòu)體的耐火極限不低于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)外，還需進行專項的防災(zāi)設(shè)計，如防淹、防火設(shè)計等。

城市地下道路設(shè)計時，需結(jié)合防災(zāi)設(shè)計統(tǒng)一考慮。尤其是單車道斷面情況下，需考慮車輛臨時熄火，與前車碰撞等特殊情況下救援車輛、拖車的駛?cè)氲葐栴}。

海河?xùn)|路地道是天津站前廣場的交通要道，在天津站前設(shè)“海河?xùn)|路”地下公交車站，避免了乘客地面站換乘的風(fēng)吹雨淋，體現(xiàn)了“以人為本”的設(shè)計思路。公交專用車道為單向兩車道，可滿足公交車一停一走，提高公交站臺的使用效率。在公交車?？寇嚨琅c海河?xùn)|路主線之間的側(cè)墻設(shè)置斷口，正常情況下斷口采用移動隔離護欄隔開，若兩輛公交車發(fā)生交通事故或其他緊急情況時，移除隔離護欄，后面的公交車可從斷口處匯入主線，從而提高了公交車道的抗風(fēng)險能力，也方便救援車輛從主線進入，見圖8。

3.4.4 合理設(shè)置三角形匯流區(qū)域

泰達CBD地下交通空間工程中，地下道路西起巢湖路東至北海西路；南起第一大街北至第二大街，通過設(shè)置地下環(huán)形道路，并設(shè)置與地下環(huán)形道路相連通的出入口，將進入地下停車場（即中央公共停車庫、地標(biāo)大廈、C、D街區(qū)、媒體中心、大劇院、博物館等地下停車場）的主要車流交通進行組織，實現(xiàn)若干個大規(guī)模地下停車場的有效利用，以減輕地面交通的壓力，確保與城市景觀相協(xié)調(diào)的順暢的交通環(huán)境，并最大限度的利用地下空間。

進入地下環(huán)形道路的第一大街入口的設(shè)置情況如下：入口與地下環(huán)形道路相接時，將入口匯流區(qū)域設(shè)置為三角形區(qū)域，緊急情況下可將活動隔離護欄移除,將入口變?yōu)槌隹?方便車輛快速從地下疏散，見圖9。

3.5 地道的排水設(shè)計

地下道路排水系統(tǒng)主要由雨水系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)組成，主要排除雨水、消防廢水、沖洗廢水及結(jié)構(gòu)滲漏水。

一般情況下，在地道的出入口附近及最低點設(shè)置橫截溝，雨水泵房設(shè)在最低點橫截溝的一側(cè)。出入口的雨水在橫截溝匯合后，排入雨水集水池，經(jīng)潛水泵提升后排入地面壓力窨井，再通過管道系統(tǒng)排入附近市政雨水管網(wǎng)。

地下結(jié)構(gòu)排水不及時，將嚴重危急地下空間內(nèi)車輛及司乘人員的安全。地下結(jié)構(gòu)設(shè)計時，地道出入口處的縱斷面均需設(shè)置反向縱坡，工程上俗稱“排水駝峰”，以防止工程外的客水流入地道。泰達CBD地下交通空間的地道出入口位于城市主干道上，設(shè)計時采用主干道縱斷維持不變，而在匝道出入口處局部抬高措施，實現(xiàn)了“排水駝峰”，有效地避免了主干道上的客水侵入。

4 結(jié)語

（1）隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進入快速發(fā)展階段，為了提高土地利用效率與節(jié)約土地資源，促進城市的集約化，解決日益增長的交通環(huán)境需求，地下空間的開發(fā)利用發(fā)揮了積極的作用。

（2）城市地下道路總體設(shè)計要抓住要點和難點。根據(jù)規(guī)劃和工程實際情況來確定主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在條件允許的情況下，為遠期發(fā)展適當(dāng)預(yù)留。要處理好地道與地面道路的關(guān)系；

安全設(shè)計應(yīng)是地下道路的重點，減災(zāi)防災(zāi)是重中之重，合理設(shè)置救災(zāi)、逃生通道，如上海新建的外灘地下隧道設(shè)有專門的救災(zāi)設(shè)備；同時，保證行車視距和地道排水的暢通等，輔以必要的安全設(shè)施，才能最大限度地發(fā)揮地下道路的交通功能。

（3）經(jīng)過多年的工程積累，我國已基本具備開發(fā)淺層地下空間的勘察、設(shè)計、施工和防災(zāi)的技術(shù)基礎(chǔ)。但是，地下道路所涉及專業(yè)眾多，目前，此領(lǐng)域基本參照隧道及建筑的相關(guān)規(guī)范實施，無專門的規(guī)范可循。地下空間開發(fā)利用的同時，相關(guān)的地下規(guī)劃、地下設(shè)計規(guī)范等保障系統(tǒng)應(yīng)逐漸建立健全。

（4）地下道路的修建應(yīng)盡量與地鐵、地下商業(yè)街的開發(fā)相結(jié)合。例如天津站、天津西站等大型交通樞紐設(shè)施的改造，根據(jù)地下道路的規(guī)模，結(jié)合地鐵、輕軌、高鐵等的交通特點，配套建設(shè)相應(yīng)的商業(yè)設(shè)施，人行步道系統(tǒng)、景觀等，并與與周邊高樓的地下停車場等相結(jié)合，使地下道路形成了具有高度復(fù)合價值的空間利用系統(tǒng)。