我國(guó)城市地下道路研究現(xiàn)狀及發(fā)展芻議

趙慧

（北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京市 100082）

我國(guó)城市地下道路研究現(xiàn)狀及發(fā)展芻議

趙慧

（北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京市 100082）

回顧了我國(guó)城市地下道路研究的三個(gè)發(fā)展階段，從研究動(dòng)因、研究?jī)?nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范三個(gè)方面總結(jié)研究現(xiàn)狀。從今后有效指導(dǎo)地下道路交通安全運(yùn)行的角度出發(fā)，我國(guó)需針對(duì)地下道路規(guī)劃、交通量及構(gòu)成、運(yùn)行速度、線形設(shè)計(jì)、出入口分析、施工工法、安全運(yùn)營(yíng)保障體系、煙氣及空氣環(huán)境控制、逃生救援等方面開展進(jìn)一步深入研究，以期明確后續(xù)關(guān)鍵技術(shù)的研究重點(diǎn)，提高地下道路運(yùn)行的安全性。

城市地下道路；規(guī)劃；安全設(shè)計(jì)；施工工法；安全運(yùn)營(yíng)

0　引言

隨著城市化和機(jī)動(dòng)車化水平的提高，交通需求快速增長(zhǎng)，我國(guó)許多城市都出現(xiàn)了城市交通擁堵問(wèn)題。究其擁堵本源，主要是交通供需的矛盾沒有得到合理解決。交通供給的現(xiàn)有承載力和今后的開發(fā)空間受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

在這一背景下，合理開發(fā)地下空間資源為交通所用，成為國(guó)內(nèi)外城市緩解交通擁堵問(wèn)題主要手段之一。其中，地下交通資源包括軌道交通、地下道路以及地下靜態(tài)交通。在服務(wù)功能上，軌道交通主要是以滿足公共客運(yùn)需求為主，而對(duì)個(gè)性化機(jī)動(dòng)車（主要是小汽車）出行需求無(wú)法滿足。針對(duì)該問(wèn)題，從20世紀(jì)開始，在美國(guó)、歐洲國(guó)家以及日本等地，進(jìn)行了地下道路規(guī)劃和建設(shè)，以解決地面交通空間不足，滿足不同出行需求，整合交通系統(tǒng)，置換地面空間。這是因?yàn)榈叵碌缆返慕ㄔO(shè)不僅提高了道路承載力，為快速增長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車提供了出行空間，而且在一定程度上滿足個(gè)性化的機(jī)動(dòng)車出行需求。因此，建設(shè)地下道路成為城市交通發(fā)展的必然趨勢(shì)，地下道路相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題也成為研究熱點(diǎn)。目前，我國(guó)在地下道路方面的研究主要集中在地下道路的功能定位、設(shè)計(jì)、交通安全、路網(wǎng)規(guī)劃、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、防火研究等方面，而對(duì)于影響地下道路安全的因素分析以及地下道路線形設(shè)計(jì)方面的研究相對(duì)較少。從提高地下道路設(shè)計(jì)安全性的角度出發(fā)，有必要結(jié)合研究現(xiàn)狀，進(jìn)一步明確今后地下道路安全設(shè)計(jì)方面的重點(diǎn)研究方向。

針對(duì)于此，本文通過(guò)回顧我國(guó)城市地下道路研究現(xiàn)狀，分析了城市地下道路的相關(guān)研究特點(diǎn)，并探討了地下道路安全設(shè)計(jì)方面的后續(xù)發(fā)展方向。

1　我國(guó)城市地下道路的研究現(xiàn)狀

在20世紀(jì)初，國(guó)外就提出了地下道路建設(shè)的理念，主要是伴隨著地下空間的規(guī)劃及開發(fā)提出的，并在20世紀(jì)70～80年代出臺(tái)了一系列的隧道規(guī)范，同樣適用于地下道路的設(shè)計(jì)；世界各國(guó)也根據(jù)自身特點(diǎn)制定了一系列隧道的設(shè)計(jì)及安全、運(yùn)營(yíng)方面的規(guī)范。關(guān)于隧道的一系列研究主要是由兩個(gè)權(quán)威機(jī)構(gòu)ITA和PIARC組織并發(fā)布的。

我國(guó)的地下道路系統(tǒng)研究同樣是伴隨著地下空間開發(fā)利用的研究而日益興起的。最初的地下空間開發(fā)源于北京、西安、上海以及天津等市，最初是源于城市下水道、上水管、燃?xì)夤?、電力電纜以及人防工程等。在20世紀(jì)70年代，北京、天津地鐵建成之后，以解決交通問(wèn)題為目的，以軌道交通為主的地下空間開發(fā)在進(jìn)入20世紀(jì)90年代之后日益興起。1966年上海開始修建我國(guó)第一條地下道路——打浦路隧道（跨黃浦江），全長(zhǎng)2.736 km，原為雙向兩車道（2010年2月修建了打浦路復(fù)線，改造后的斷面為雙向4車道），限速40 km/h，并于1971年6月建成通車,此后一段時(shí)間內(nèi)地下道路建設(shè)工程較少。

為了進(jìn)一步緩解城市交通壓力，自20世紀(jì)90年代開始，地下道路逐漸成為地下空間開發(fā)的一個(gè)重要研究對(duì)象。出于對(duì)緩解交通擁堵、提高路網(wǎng)連通性等因素的考慮，全國(guó)多個(gè)城市開始修建地下道路。基于維基百科資料檢索，經(jīng)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2013年12月，我國(guó)已建成的地下道路（位于城市地面以下，包含海底、湖底、江底等，主要服務(wù)于城市交通出行，不含城市內(nèi)的山體隧道）里程約為162 km，斷面形式以雙向4車道、6車道居多，道路長(zhǎng)度一般在2～6 km，限速一般是40 km/h、60 km/h和80 km/h。

隨著地下道路工程項(xiàng)目的建設(shè)，與其相關(guān)的一系列研究也在不斷深化，以期提高地下道路建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的安全性?？v觀地下道路的研究過(guò)程，可以分為三個(gè)階段：起步階段（2000年之前）、探討階段（2000～2005年）和發(fā)展階段（2006年至今）。

1.1第一階段（2000年之前）：起步階段

該階段正是我國(guó)城市道路交通擁堵現(xiàn)象逐步顯現(xiàn)的階段?？焖僭鲩L(zhǎng)的機(jī)動(dòng)化發(fā)展水平與有限的地面道路空間形成了交通供需矛盾。在這一背景下，開發(fā)地下空間成為緩解交通擁堵的重要措施，并成為交通管理人員關(guān)注的重點(diǎn)。

在這一階段，主要針對(duì)地下道路空間開發(fā)的國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)、開發(fā)的必要性、意義及優(yōu)勢(shì)等方面進(jìn)行分析。針對(duì)我國(guó)道路開發(fā)空間中普遍存在的問(wèn)題，對(duì)地下道路空間開發(fā)的規(guī)律進(jìn)行了分析，建議采用地下道路連接地下停車場(chǎng)[1]。在對(duì)國(guó)內(nèi)外地下交通空間綜合開發(fā)案例分析的基礎(chǔ)上，研究了北京地下交通空間綜合開發(fā)的必要性和可行性及廣闊的開發(fā)前景[2]。1997年10月，建設(shè)部發(fā)布了《城市地下空間開發(fā)利用管理規(guī)定》，這表明我國(guó)城市地下空間的開發(fā)利用已經(jīng)從民間研究和輿論呼吁開始向政府行為轉(zhuǎn)變。這對(duì)地下空間的合理開發(fā)與綜合利用起到了重要的指導(dǎo)作用[3]。

1.2第二階段（2001～2005年）：探討階段

隨著道路交通擁堵問(wèn)題的日益嚴(yán)重，地下道路作為解決交通擁堵的一種有效手段，逐漸成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。在該階段主要探討地下道路解決城市交通擁堵問(wèn)題的必要性及意義[4-9]。在2003年11月9日，中國(guó)工程院院士、解放軍總參謀部科技委員會(huì)副主任錢七虎在上海某個(gè)會(huì)議上建議在中國(guó)的特大城市建設(shè)“地下高速公路”。2004年在北京舉行的關(guān)于城市地下空間開發(fā)的有關(guān)論壇上，錢七虎提出解決北京城市交通擁擠時(shí)，建議修建“地下快速路”。

與此同時(shí)，地下道路作為地下空間研究中的一項(xiàng)重要組成部分，我國(guó)關(guān)于地下空間相關(guān)規(guī)劃的研究也直接推動(dòng)了地下道路的研究進(jìn)程。主要的地下空間規(guī)劃[10]有：北京市政府2005年7月審批通過(guò)了《北京市中心城中心地區(qū)地下空間開發(fā)利用規(guī)劃（2004～2020）》，上海市政工程管理局等單位開展了《城市道路地下空間資源管理研究（2003）》，上海市政工程管理局等單位進(jìn)行了《上海市地下道路網(wǎng)規(guī)劃研究（2007）》，青島市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行了《青島市地下空間開發(fā)利用規(guī)劃（2006）》。在上述地下空間規(guī)劃中，針對(duì)地下道路研究分析的核心思想是：合理利用地下空間開發(fā)，在交通需求量大且擁堵現(xiàn)象嚴(yán)重的區(qū)域?qū)嵤┑叵碌缆?，將有助于緩解地面交通擁堵現(xiàn)象。

1.3第三階段（2006年至今）：發(fā)展階段

進(jìn)入2006年之后，隨著地下道路研究的深入以及地下道路建設(shè)的迫切需求，重點(diǎn)針對(duì)地下道路相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)開展了一系列的研究，其目的是提高地下道路的安全性，更好地服務(wù)于城市交通發(fā)展。這一階段的研究關(guān)注點(diǎn)是地下道路的功能定位、設(shè)計(jì)、交通安全、路網(wǎng)規(guī)劃、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、防火研究等。

在地下道路功能定位方面，其基本功能是緩解地面交通壓力[11，12]。在地下道路建設(shè)區(qū)域上，在城市核心區(qū)建設(shè)地下道路，對(duì)緩解交通擁堵更加具有優(yōu)勢(shì)[13]。

在地下道路設(shè)計(jì)方面，不同研究人員關(guān)注的重點(diǎn)不同。由于缺乏統(tǒng)一的研究體系，因此目前的研究關(guān)注點(diǎn)差異較大，且深度不一。主要的研究重點(diǎn)包括：（1）研究了小汽車專用道、混合車道、貨車通道三種不同交通組成的交通條件下地下道路交通三參數(shù)關(guān)系特性，建立地下道路通行能力計(jì)算模型[14]；（2）研究了地下道路視覺環(huán)境對(duì)車輛運(yùn)行特征的影響[15]；（3）研究了地下道路交通設(shè)計(jì)體系、地下道路設(shè)計(jì)要點(diǎn)[16]、地下道路橫斷面[17，18]、線形設(shè)計(jì)[19，20]、設(shè)計(jì)車速[10，21]、緊急停車帶、凈空高度[22，23]等地下道路設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)；（4）針對(duì)地下道路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，例如地下道路進(jìn)出口的布局原則[24，25]、分流合流處出入口布置形式及視距[26]、出入口與交叉口最小間距[27]、交通組織[28]、分合流區(qū)的駕駛員視認(rèn)行為[29]、出入口銜接模式[30]等進(jìn)行了分析。

在地下道路交通安全研究方面，一方面是明確地下道路安全性能設(shè)計(jì)的內(nèi)容[31]，借鑒國(guó)外隧道的安全分級(jí)方法，或是通過(guò)駕駛模擬艙進(jìn)行了場(chǎng)景模擬實(shí)驗(yàn)，開展地下道路交通安全問(wèn)題的相關(guān)研究[32，33]；另一方面，結(jié)合國(guó)內(nèi)外交通安全評(píng)價(jià)方法，提出地下道路安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[34]。

在地下道路路網(wǎng)[35-37]研究方面，借鑒城市地面道路的規(guī)劃方法，開展地下道路路網(wǎng)規(guī)劃研究。

在地下道路環(huán)境影響評(píng)價(jià)[38，39]方面，主要是研究地下道路項(xiàng)目環(huán)境影響指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法。

在地下道路防火方面，主要是分析城市地下道路的特點(diǎn)與火災(zāi)事故的關(guān)系，從政策層面提出地下道路的火災(zāi)安排措施[40]，并研究煙氣控制方案及人員疏散策略[41]。

在開展地下道路研究的同時(shí)，由上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司作為主編單位負(fù)責(zé)編制行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《城市地下道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，在2013年通過(guò)住建部專家評(píng)審，于2015年11月實(shí)施。

2　城市地下道路相關(guān)研究特點(diǎn)

通過(guò)分析地下道路的研究現(xiàn)狀，其相關(guān)研究具有以下三個(gè)特點(diǎn)：

（1）在地下道路研究動(dòng)因方面，我國(guó)和國(guó)外具有相似性，即伴隨著城市擁堵的日益嚴(yán)重以及地下空間的開發(fā)而興起。在研究時(shí)間方面，國(guó)外是從20世紀(jì)初開始地下道路方面的研究，并在20世紀(jì)70～80年代，出臺(tái)了一系列的隧道規(guī)范，同樣適用于地下道路的設(shè)計(jì)。我國(guó)關(guān)于地下道路的研究起步較晚，主要是從20世紀(jì)90年代前后正式開始的。

（2）在地下道路研究?jī)?nèi)容方面，國(guó)外對(duì)地下道路的研究是以“隧道”的內(nèi)容展開的，除了已出臺(tái)的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)之外，其研究?jī)?nèi)容還包括隧道安全、成本估計(jì)、照明、通風(fēng)等。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)地下道路關(guān)注的要點(diǎn)包括地下道路的功能定位、設(shè)計(jì)、交通安全、路網(wǎng)規(guī)劃、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、防火研究等方面。

（3）在地下道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面，國(guó)外具有成熟的隧道設(shè)計(jì)體系。地下道路的設(shè)計(jì)等相關(guān)問(wèn)題主要是沿用現(xiàn)有的隧道設(shè)計(jì)，并根據(jù)地下道路的建設(shè)特點(diǎn)開展一系列研究，形成多項(xiàng)研究報(bào)告，輔助地下道路的設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)管理。我國(guó)第一本行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《城市地下道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中，主要對(duì)橫斷面、平面及縱斷面、出入口、交通工程與安全設(shè)施、路面與附屬設(shè)施設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了規(guī)定，將指導(dǎo)后續(xù)地下道路的設(shè)計(jì)工作。

3　城市地下道路研究的后續(xù)發(fā)展方向

城市地下道路作為解決地面交通問(wèn)題的重要措施，我國(guó)學(xué)者們開展了一系列的研究工作，并取得了一定的研究成果。從今后更好地支持地下道路的建設(shè)運(yùn)營(yíng)角度出發(fā)，需要結(jié)合《城市地下道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》以及地下道路工程建設(shè)實(shí)踐，建立一套完整的地下道路研究體系，并與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，提高我國(guó)地下道路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)營(yíng)管理水平。因此，有必要結(jié)合影響地下道路安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)開展進(jìn)一步的深入研究，具體建議包括：

（1）地下道路的適用性以及規(guī)劃研究。地下道路是以完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、解決交通“瓶頸”問(wèn)題為主的道路形式。與地面道路系統(tǒng)的有效結(jié)合，是今后地下道路規(guī)劃建設(shè)的重要方向。針對(duì)不同的城市功能區(qū)以及不同的交通功能需求，需要開展地下道路的適用性、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選取等問(wèn)題的深入研究。與此同時(shí)，從提高道路交通系統(tǒng)整體運(yùn)行效率角度出發(fā)，需要開展地下道路規(guī)劃研究，主要內(nèi)容包括地下道路的交通需求預(yù)測(cè)、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及與地面道路網(wǎng)的協(xié)調(diào)性等關(guān)鍵問(wèn)題。

（2）地下道路交通量及構(gòu)成分析。交通量是影交通安全運(yùn)行的主要因素之一，通過(guò)對(duì)地下道路交通量的調(diào)查，分析地下道路的交通量特點(diǎn)，包括交通量大小、車輛構(gòu)成以及與地面道路交通量的差異等，并與地下道路事故數(shù)據(jù)相結(jié)合，分析交通量與交通安全間的相互關(guān)系。

（3）地下道路運(yùn)行速度分析。一般而言影響地下道路運(yùn)行速度的因素很多，包括道路條件（道路等級(jí)、平縱線形、橫斷面等）、交通條件（交通量及構(gòu)成等）、環(huán)境條件（噪聲、污染等）、交通設(shè)施條件（標(biāo)志、標(biāo)線、護(hù)欄、視線誘導(dǎo)、防眩設(shè)施、隔離設(shè)施、照明設(shè)施等）、交通管理?xiàng)l件（限速、限行組織等）。在眾多影響因素中，結(jié)合交通調(diào)查的數(shù)據(jù)特性，通過(guò)建立運(yùn)行速度與影響因素間的量化關(guān)系模型，找出影響運(yùn)行速度的關(guān)鍵因素，作為后續(xù)開展設(shè)計(jì)的參考。

（4）地下道路線形設(shè)計(jì)分析。線形設(shè)計(jì)一般包括平面線形、縱斷面線形和平縱組合。目前關(guān)于地下道路的線形設(shè)計(jì)依據(jù)主要是沿用地面道路設(shè)計(jì)參數(shù)，然而地下道路的運(yùn)行環(huán)境與地面道路存在差異，相同的線形設(shè)計(jì)條件在地面道路和地下道路兩種環(huán)境下，對(duì)駕駛員的誘導(dǎo)效果也不一樣。從交通安全設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，建議開展在地下道路和地面道路采用相同線形設(shè)計(jì)條件時(shí)，兩者對(duì)駕駛員誘導(dǎo)效果的差異性分析，并分析既有線形設(shè)計(jì)參數(shù)在地下道路中的適用性問(wèn)題。

（5）地下道路出入口分析。地下道路受地下空間狹小、線形、光照環(huán)境等一系列因素影響，在行駛特性方面與地面道路存在差異，尤其是地面道路與地下道路銜接處的進(jìn)出口、分合流出入口以及匝道出入口等節(jié)點(diǎn)的行駛方面存在更大的安全隱患。目前，很多學(xué)者已開展了一些關(guān)于出入口方面的研究?；谝延醒芯砍晒?，還需要進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目，針對(duì)地下道路出入口的交通安全及設(shè)計(jì)參數(shù)等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究，包括車道數(shù)匹配、出入口線形、變速車道的類型及長(zhǎng)度，出入口的交角、間距及交通組織等。

（6）地下道路的施工工法。主要是針對(duì)我國(guó)不同城市的地質(zhì)條件、施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)性要求，采用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)常用的開挖方法進(jìn)行對(duì)比分析，提出地下道路施工工法的建議。

（7）地下道路的安全運(yùn)營(yíng)保障體系。主要是針對(duì)地下道路的建造與運(yùn)營(yíng)提出安全控制要點(diǎn)，建立地下道路的運(yùn)營(yíng)監(jiān)控系統(tǒng)以及安全運(yùn)營(yíng)保障體系，并形成相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，提高地下道路建造運(yùn)營(yíng)的安全性水平。

（8）地下道路煙氣及空氣環(huán)境控制技術(shù)。通過(guò)對(duì)地下道路機(jī)動(dòng)車污染物排放特性、火災(zāi)煙氣排放的研究，分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)城市地下道路污染物擴(kuò)散特性，并通過(guò)物理建模分析地下道路煙氣擴(kuò)散特性，提高地下道路通風(fēng)系統(tǒng)的安全與節(jié)能運(yùn)行水平。

（9）地下道路逃生救援系統(tǒng)。通過(guò)人員逃生疏散模擬實(shí)驗(yàn)，研究地下道路逃生救援系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括逃生救援策略、疏散路線、裝置、預(yù)警系統(tǒng)等。

4　結(jié)語(yǔ)

發(fā)展城市地下道路作為緩解城市交通擁堵問(wèn)題的一個(gè)有效手段是城市道路系統(tǒng)中一個(gè)重要的研究方向。本文從分析我國(guó)城市地下道路的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀入手，總結(jié)分析了城市地下道路研究方面的特點(diǎn)，并結(jié)合交通安全運(yùn)行，探討分析了城市地下道路在安全設(shè)計(jì)方面的發(fā)展方向，包括地下道路交通量及構(gòu)成分析、運(yùn)行速度分析、線形設(shè)計(jì)分析和出入口分析等內(nèi)容，以期通過(guò)這些關(guān)鍵技術(shù)的研究，提高地下道路運(yùn)行的安全性。

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U412.37

B

1009-7716（2016）02-0005-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.02.002

2015-11-03

國(guó)家科技支撐計(jì)劃“城市地下道路建造與運(yùn)營(yíng)安全關(guān)鍵技術(shù)研究”(2012BAJ01B03)；住建部科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目“基于人車環(huán)境和諧發(fā)展的城市道路設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)”(2011-K5-4)

趙慧（1982-），女，山西翼城人，高級(jí)工程師，從事交通工程、交通仿真和智能交通系統(tǒng)技術(shù)研究工作。