地下環(huán)形隧道在城市重點功能區(qū)的應用研究

朱 江，李 江

（北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京市 100082）

0 引言

隨著城市化發(fā)展和機動車的迅猛增長，交通擁堵是當今城市發(fā)展所面臨普遍難題，建設城市地下道路，構建立體化交通體系，是緩解交通擁堵的重要手段之一，因此地下道路越來越受到各地重視。

城市重點功能區(qū)往往是高密度開發(fā)、多業(yè)態(tài)并存、高強度出行的區(qū)域，其開發(fā)建設過程中，由于土地資源有限，沒有更多城市用地提供給道路資源，同時伴隨著區(qū)域內(nèi)土地的高強度開發(fā)與利用，以及多種業(yè)態(tài)的并存，機動車出行的強度和密度也都顯著高于城市其他區(qū)域的平均水平。為了保證區(qū)域的經(jīng)濟活力，提升土地利用價值，以及優(yōu)良的環(huán)境品質(zhì)，進行地下環(huán)形隧道的建設，串聯(lián)區(qū)域內(nèi)的地下車庫資源，提供安全、便捷、暢通的地下交通系統(tǒng)，與城市其他的交通系統(tǒng)共同構建立體化的交通網(wǎng)絡，成為解決高強度開發(fā)重點功能區(qū)交通出行問題的重要方法。

本文結(jié)合北京市近幾年城市重點功能區(qū)的地下環(huán)形隧道的設計與建設，重點論述地下環(huán)形隧道在北京市的工程應用以及環(huán)形隧道設計中的關鍵性技術。

1 工程應用

1.1 北京市工程應用

近年來，在北京市開發(fā)強度較大的或高品質(zhì)開發(fā)的區(qū)域，均設置或規(guī)劃設置地下環(huán)形隧道，表明了城市地下空間開發(fā)進入了一個新的階段。目前已經(jīng)建成3 條，分別位于中關村西區(qū)、金融街、奧林匹克中心區(qū)，在建的有5 條，分別位于奧運公園南區(qū)、CBD 核心區(qū)、麗澤商務區(qū)、通州運河核心區(qū)北區(qū)和南區(qū)，見圖1。

圖1 地下環(huán)形隧道在北京市區(qū)分布圖

1.2 中關村地下環(huán)形隧道

中關村地下環(huán)形隧道位于北京市中關村西區(qū)，建成于2007年，是北京市第一條地下環(huán)形隧道。該環(huán)形隧道主隧道全長約2.0 km，凈寬7.7 m，結(jié)構凈高3.4 m，通行凈高2.1 m，設計車速30 km/h，主隧道采用單向環(huán)形行駛方式。全線設置了10 個出入口與地面道路相接，分別為6 個入口和4 個出口。同時，設置了23 個與周邊建筑地下車庫相連接的出入口，連接了地下停車位8 000 余個。在主隧道，每隔約200 m 設置一處停車港灣，避免故障車輛擋路造成整個隧道的交通堵塞。在整個地下環(huán)形隧道的建設中還同時配建了地下綜合管廊。為保證隧道、管廊的安全運營，設置了監(jiān)控中心、通風、消防、排水、智能交通等系統(tǒng)，見圖2、圖3。

1.3 金融街地下環(huán)形隧道

金融街地下環(huán)形隧道位于北京市金融街，于2007年建成，全長2.3 km，總建筑面積達到26 000 m2，連接金融街中心區(qū)多座大廈的地下車庫總計約8 000多個車位。金融街地下環(huán)形隧道的交通組織方式不是單向行駛，而是大部分段落采用雙向行駛，并設置了地下平交燈控路口。整條隧道設置了2 對出入口與地面城市路網(wǎng)相連，設置了8 個出入口與地下車庫相接，見圖4～圖6。

圖2 中關村西區(qū)地下環(huán)形隧道平面示意圖

圖3 中關村西區(qū)地下環(huán)形隧道橫斷面示意圖

圖4 金融街地下環(huán)形隧道平面示意圖

圖5 金融街地下環(huán)形隧道剖面示意圖

圖6 金融街地下環(huán)形隧道實景圖

1.4 奧林匹克中心區(qū)地下環(huán)形隧道

北京奧林匹克公園中心區(qū)總占地面積314.6 hm2，地上總建筑面積362 萬m2，容積率2.69，總停車位20 045 個，見圖7、圖8。

圖7 北京奧林匹克公園平面圖

圖8 北京奧林匹克公園地下交通系統(tǒng)圖

奧林匹克中心區(qū)地下環(huán)形隧道位于北京市奧林匹克公園中心區(qū)，于2008年建成。地下環(huán)形隧道主隧道設計車速為30 km/h，單車道標準通行能力為 1 317 pcu/h，隧道內(nèi)行車道凈空為3.5 m，單車道寬度為3.25 m，只容許中、小型車通過。環(huán)形隧道全長9 868.66 m，其中主體結(jié)構全長4 435.8 m，與地下一層隧道（成府路隧道、大屯路隧道）相連的匝道全長1 713.8 m，與地面相連的進出口全長3 719.06 m。其中東西走向的通道底板位于地下一層，相對標高為-7.8 m；南北走向的通道底板位于地下二層，相對標高為-13 m。主體結(jié)構標準斷面為三車道，行車道凈空為 3 .5 m，凈寬11.25 m，全線采用單向逆時針行駛的交通組織方式。全線共設有13 個出口和12 入口與城市道路網(wǎng)相連接；35 處進出口與沿線的地下車庫相連接（含預留地塊下的地下車庫出入口）。設置有三個變配電站、六個排水泵站、兩個進風井、七個排風井、一個監(jiān)控中心，見圖9、見圖10。

圖9 地下立交效果圖

圖10 奧林匹克公園地下環(huán)形隧道橫斷面圖（單位：m）

奧林匹克中心區(qū)地下環(huán)形隧道創(chuàng)新的設置了地下隧道交通系統(tǒng)之間的地下立體交叉，使得區(qū)域內(nèi)部交通流與城市主骨架交通流在地下高效的轉(zhuǎn)換，為解決城市地下交通空間的利用提供了成功的范例。

2 地下環(huán)形隧道關鍵性技術問題

2.1 平面布局的要點

地下環(huán)形隧道的建設往往是土地一級開發(fā)的項目，同時它也是多個地下車庫與市政道路相聯(lián)系的隧道，因此，往往將其布置在市政紅線之內(nèi)。在平面布置過程中，應考慮以下主要要點。

（1）線形宜盡量順直，避免小半徑連續(xù)彎道

在隧道行駛的車輛受封閉空間的限制，駕駛員往往視線不佳，而且在駕駛車輛的過程中還需要識別出入口和目的地的交通指示。因此，線形順直可以為車輛行駛提供較好的視距，利于車輛的安全行駛。

以通州運河核心區(qū)地下環(huán)形隧道的平面布局為例，可以看出主隧道平面布局的變化，見圖11。

圖11 平面布局比較示意

（2）地下環(huán)形隧道宜盡可能多的連接區(qū)域內(nèi)的地下車庫

仍舊以圖11 為例，圖中的左圖線形中彎道較多，但其連接的地下車庫較多，基本上涵蓋了整個區(qū)域的地下車庫；右圖中，線形直順但連接的車庫要少于左圖。但從交通運營安全為第一原則的前提下，采用右圖的平面布局為優(yōu)先。還有一個主要的理由是，地下環(huán)形隧道是地面道路的補充，其不能連接的車庫的出入仍舊可以利用地面道路來完成。

（3）地下環(huán)形隧道主隧道平面線形宜滿足《城市道路設計規(guī)范》中城市支路的設計標準

地下環(huán)形隧道是主要承擔地面交通與地下停車設施聯(lián)系的地下交通設施。因此，隧道內(nèi)車輛的行駛速度往往較低，一般設計速度采用20～30 km/h 為宜，對應《城市道路設計規(guī)范》中城市支路的設計標準。

（4）地下環(huán)形隧道可以單獨布設，也可以和城市綜合管溝共同布設。以北京為例有單獨布設的奧林匹克公園地下環(huán)形隧道、CBD 輸配環(huán)、金融街地下隧道等；與城市綜合管溝共同布設的有中關村西區(qū)地下隧道、通州運河核心區(qū)北環(huán)環(huán)隧、奧運南區(qū)地下環(huán)形隧道等。

2.2 豎向設計要點

由于建筑的地下一層經(jīng)常開發(fā)為地下商業(yè)，因此地下環(huán)形隧道往往是與建筑的地下2 層車庫相聯(lián)系，因此隧道的埋深較大，從而造成與地面道路連接的出入口坡度較大。在主隧道的縱斷面設計中，可以采用零坡度，利用橫坡來排除清洗廢水或消防廢水；最大的縱坡可以采用規(guī)范中規(guī)定的非冰雪地區(qū)的縱坡值7%。在出入口的設計中，從行駛安全、減少地面道路干擾的方面來看，宜結(jié)合《汽車庫建筑設計規(guī)范》的規(guī)定，可以采用較大的縱坡，如10%～12%，但應避免坡長過大，造成安全隱患，見圖12。

圖12 地下空間開發(fā)豎向布置示意

2.3 斷面布局要點

（1）根據(jù)地下環(huán)形隧道所處區(qū)域預測的遠景年限交通量，確定隧道內(nèi)的車道數(shù)。

（2）根據(jù)規(guī)劃對地下環(huán)形隧道的功能定位，明確其所服務的設計車輛的標準，來確定道路限界。

（3）結(jié)合隧道內(nèi)各附屬系統(tǒng)的設計，如消防系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、交通設施、排水設施、照明設施等所需的空間，來綜合確定隧道的斷面。例如：通風方式有縱向通風+送/排煙風塔的方式，有設置風管的橫向通風方式，也有兩者相結(jié)合的方式，但它們所要求的空間尺寸都不同。隧道內(nèi)的交通指示標志的尺寸也會影響隧道的斷面尺寸。排水邊溝及過路的橫截溝也會加大隧道內(nèi)路面的厚度，從而影響整個隧道的斷面尺寸。

2.4 出入口布局及設計要點

2.4.1 出入口設置位置

（1）道路中央：進出口的行車方向與地面道路行車方向一致，見圖13。

圖13 道路中央設置出入口示意（單位：m）

（2）道路單側(cè)：適用于單進或單出的進出口。進出口的行車方向與地面道路行車方向一致，見圖14。

圖14 道路單側(cè)設置出入口示意（單位：m）

（3）道路外側(cè)：進出口設置在機動車道外側(cè)，在適當位置并入機動車道。此類進出口設置不當，會與地面道路人行及非機動車系統(tǒng)產(chǎn)生交叉，存在不安全因素，見圖15。

圖15 道路外側(cè)設置出入口示意（單位：m）

（4）北京已建成此類隧道的進出口設置方式見表1。

表1 環(huán)形隧道出入口設置方式統(tǒng)計表

2.4.2 出入口設置形式

（1）同進同出型

該形式進出主隧道的出入口為雙向行駛的車輛布置在同一斷面內(nèi)。此方式在北京通州北環(huán)環(huán)隧中采用過。優(yōu)點是節(jié)約地面道路資源，缺點是需要設置在道路中央，與地面道路交通的銜接是“左進左出”，與通常的交通習慣要求不同。

（2）單獨出入型

該形式是地下環(huán)形隧道出入口采用最多的形式。即車輛的駛?cè)牒婉偝龆际仟毩⒌姆忾]或開敞空間，同時設置有連續(xù)的應急停車帶。

（3）地下定向型

該形式是地下環(huán)形隧道與城市交通干道聯(lián)系的出入口較多采用的形式。如在北京有已建：奧運地下環(huán)形隧道與大屯路隧道、成府路隧道相連的出入口；通州北環(huán)環(huán)隧與新華南北路相連的出入口。這種形式的出入口指向明確，不受路口信號燈影響，通行效率高，利于隧道內(nèi)車輛的快速集散，見圖16。

圖16 地下定向型出入口示意

2.4.3 出入口與地面交叉口的關系

在場地條件允許的情況下，出入口接入地面道路后，其距離道路交叉口宜控制在80 m 以外，不能影響地面交叉口渠化交通。否則應采取必要和有效的交通管理和控制措施。

2.5 地下環(huán)形隧道的附屬系統(tǒng)設計

地下環(huán)形隧道的附屬系統(tǒng)應包括消防、通風、供配電、照明、監(jiān)控、給排水和人員逃生等系統(tǒng)。其中附屬設施包括：監(jiān)控中心、消防泵房、送/排風塔、地下變配電站、地下排水泵房和逃生出口等，見圖17。

17 地面附屬設施位置示意

地下環(huán)形隧道內(nèi)的附屬系統(tǒng)是支持隧道安全運營的必不可少的組成部分，其系統(tǒng)設置和運轉(zhuǎn)的效率直接關系到隧道的交通效益和社會效益。因此，在地下環(huán)形隧道的規(guī)劃設計過程中，應特別注重和加強附屬系統(tǒng)的設計。

3 結(jié)語

地下環(huán)形隧道規(guī)劃設計必須符合國家及地方有關國土管理、環(huán)境保護、水土保持等法規(guī)的要求，并符合國家現(xiàn)行的有關標準和規(guī)范。根據(jù)預測交通量確定車道數(shù)和建筑限界，在滿足地下環(huán)形隧道功能和結(jié)構受力良好的前提下，確定經(jīng)濟合理的斷面。注重隧道內(nèi)部交通組織應與地面交通組織相協(xié)調(diào)，合理選擇出入口位置，做到平、縱線形協(xié)調(diào)，以滿足行車的安全、舒適。

地下環(huán)形隧道作為城市地下交通隧道的一種方式，以及地下空間綜合利用的有機組成部分。隨著城市建設的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代城市交通網(wǎng)絡中將會發(fā)揮越來越重要的作用。

[1] 北京市規(guī)劃委員會,北京市市政工程設計研究總院.北京市地下聯(lián)系隧道規(guī)劃設計導則[Z].2010.

[2] 北京市市政工程設計研究總院.奧林匹克公園地下交通聯(lián)系通道工程設計文件[Z].

[3] 北京市市政工程設計研究總院.北京通州運河核心區(qū)北環(huán)環(huán)隧工程設計文件[Z].

[4] 北京市市政工程設計研究總院.北京通州運河核心區(qū)南環(huán)環(huán)隧工程設計文件[Z].

[5] 北京市市政工程設計研究總院.北京麗澤金融商務區(qū)地下環(huán)廊工程設計文件[Z].

[6] 北京市市政工程設計研究總院.北京奧體文化商務園區(qū)地下空間及公共空間工程設計文件[Z]