淺析城市地下道路的總體設(shè)計(jì)

曹振波

（蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院，甘肅 蘭州730000）

淺析城市地下道路的總體設(shè)計(jì)

曹振波

（蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院，甘肅 蘭州730000）

分析了城市地下道路的類型及特點(diǎn)，總結(jié)了開展城市地下道路設(shè)計(jì)的原則和方法，并針對(duì)目前建設(shè)眾多的地下隧道，從道路線形、橫斷面和安保設(shè)施三個(gè)方面淺析了地下道路的總體設(shè)計(jì)要點(diǎn)。特別是路線設(shè)計(jì)中需要驗(yàn)算平曲線和豎曲線行車視距，對(duì)直線段長度和出入洞口設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。

地下道路；總體設(shè)計(jì)；路線線形；道路橫斷面；道路安全

0 引言

近年來城市發(fā)展非常迅速，各種資源都在城市高度集中，人口密集、資源集中、運(yùn)輸量大成為城市的關(guān)鍵特征。為了保證城市資源的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，保障人們的出行安全和質(zhì)量，就需要將城市道路基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行完善。地下空間是近5年來被快速開發(fā)的資源，通過在地下環(huán)境建設(shè)道路基礎(chǔ)設(shè)施和建筑結(jié)構(gòu)，將城市交通和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)轉(zhuǎn)移，從而極大地提高了城市土地資源的節(jié)約使用，改善了城市工作和生活環(huán)境。城市地下道路是廣泛建設(shè)的地下空間，對(duì)于緩解城市交通擁堵，提高出行效率具有重要意義。目前，各類城市地下道路如隧道、地鐵、地下街、地下車庫、地下通道等在一、二線城市建成，大規(guī)模地下交通設(shè)施的建設(shè)時(shí)代即將到來。

由于我國地下空間的開發(fā)建設(shè)尚處于初步階段，地下道路的建設(shè)也起步不久，相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)都不完善，而地下道路的交通運(yùn)營環(huán)境顯著差別于陸地交通。為了保障道路的運(yùn)營長期性能和行車安全，就需要根據(jù)地下道路建設(shè)要求進(jìn)行總體設(shè)計(jì)[1，2]。本文主要分析地下道路的幾何線形設(shè)計(jì)、橫斷面設(shè)計(jì)和安保設(shè)施設(shè)計(jì)，通過對(duì)這些總體設(shè)計(jì)的討論與分析，初步總結(jié)了城市地下道路的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，使得設(shè)計(jì)更加合理安全。

1 城市地下道路類型及特點(diǎn)

城市地下道路包含的類型眾多，目前尚未對(duì)該概念進(jìn)行明確定義。就地下道路所提供的功能而言，主要是提供交通的通行和集散功能；就面向機(jī)動(dòng)車輛的應(yīng)用來看，地下道路主要分為停車場出入、地下聯(lián)絡(luò)通道、地下立交、城市隧道等[3]。

（1）停車場出入

由于城市用地緊張，而個(gè)人汽車保有量增高，使得大量商業(yè)和辦公地區(qū)需要建設(shè)停車場。停車場也是地下供機(jī)動(dòng)車輛通行的道路空間，但其交通功能比較明確，主要是滿足交通的通達(dá)性，對(duì)車速和時(shí)間沒有嚴(yán)格要求。

（2）地下聯(lián)絡(luò)通道

地下聯(lián)絡(luò)通道主要是城市交通密集區(qū)域?yàn)榱藵M足某種特殊目的，將地上交通暫時(shí)引入地下而形成地下道路。例如火車站和飛機(jī)場的地下聯(lián)絡(luò)通道，多采用高架橋進(jìn)入和地下通道出站的方式，極大緩解了地面交通，提高了車輛通行集散效率。此外，地下聯(lián)絡(luò)通道一般根據(jù)車型設(shè)計(jì)通道，例如主要面向出租車、公共交通、城際交通的聯(lián)絡(luò)通道。

（3）地下立交

地下立交是城市中解決兩條以上干道交通匯集交叉的地下道路結(jié)構(gòu)，將交通轉(zhuǎn)移到地面以下以緩解地上交通擁堵，并排除行人和非機(jī)動(dòng)車的干擾。這種地下通道出入口設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，且受限于城市各類建筑物基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)應(yīng)用較少。

（4）城市隧道

可跨越江河、山谷等障礙物，或者規(guī)避交通擁堵路段的長范圍地下道路結(jié)構(gòu)。這種地下道路交通通行往往是比較明確的，主要功能是使機(jī)動(dòng)車輛快速通過障礙物，道路設(shè)計(jì)等級(jí)與城市快速路相同，要求車速較高。城市隧道是目前應(yīng)用發(fā)展較多的地下道路形式。

2 城市地下道路的設(shè)計(jì)原則與標(biāo)準(zhǔn)

城市地下道路的設(shè)計(jì)需要遵從一定的原則和方法，使得其設(shè)計(jì)滿足城市規(guī)劃要求，又能符合交通安全與交通通行標(biāo)準(zhǔn)。這里主要針對(duì)目前廣泛發(fā)展的城市隧道結(jié)構(gòu)，對(duì)其設(shè)計(jì)原則和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行梳理，相關(guān)總結(jié)也可為其他城市地下道路類型提供參考。

2.1 滿足安全性標(biāo)準(zhǔn)

道路的設(shè)計(jì)無論是路線規(guī)劃還是路面設(shè)計(jì)，都應(yīng)該以行車安全為主要標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)的道路線形應(yīng)該符合車輛駕駛的軌跡線變化要求，例如曲線半徑、曲線與直線的緩和過渡、直線段長度等指標(biāo)。此外，設(shè)計(jì)的道路路面也能夠保持長期運(yùn)營要求，盡可能減少運(yùn)營期的路面病害，因?yàn)檫@些病害的維修需要對(duì)地下道路進(jìn)行封閉，這對(duì)城市交通影響很大。

2.2 符合交通通行要求

地下道路的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)需要與其路段標(biāo)準(zhǔn)保持一致，例如連接城市快速路的地下隧道就需要其設(shè)計(jì)車速達(dá)到城市快速路的標(biāo)準(zhǔn)，因而其車道數(shù)量、線形、路面等都應(yīng)該達(dá)到對(duì)應(yīng)的要求，這樣才能保證地下道路的交通通行要求。

2.3 考慮城市規(guī)劃特點(diǎn)

地下空間雖然可以充分利用，但需要考慮地下道路的建設(shè)對(duì)于沿線建筑物和構(gòu)造物的影響，不能因?yàn)榈叵碌缆返慕ㄔO(shè)使城市地上部分產(chǎn)生安全隱患，也不能對(duì)人們的工作和生活造成明顯影響，需要綜合考慮城市規(guī)劃的各方利益。

3 城市地下道路的總體設(shè)計(jì)

城市地下道路的運(yùn)營環(huán)境與陸上道路不同，需要結(jié)合地下空間的特點(diǎn)，針對(duì)路線、橫斷面、安保設(shè)施等總體性內(nèi)容規(guī)定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和方法，方便設(shè)計(jì)實(shí)施，提高建設(shè)質(zhì)量。

3.1 道路路線設(shè)計(jì)

地下道路的顯著特點(diǎn)就是白天和黑夜的行車視距受到較大限制，因此從交通安全角度考慮，就需要保證行車的安全視距。

3.1.1 平曲線設(shè)計(jì)的行車視距

由于城市規(guī)劃的復(fù)雜性，地下道路需要繞過各類重要建筑物和構(gòu)造物，因此平曲線設(shè)計(jì)較多。然而，當(dāng)曲率半徑很小時(shí)行車視距受到限制，如圖1所示，路上環(huán)境可以清除視距范圍內(nèi)的障礙物，但地下道路兩側(cè)均為結(jié)構(gòu)墻體，不能進(jìn)行障礙物清除。

圖1 平曲線行車視距示意圖

視距是車道中心線上1.2 m高度范圍內(nèi)能夠看到的車道中心線上0.1 m高度的距離。不同圓曲線半徑其行車視距不同（見表1）。我國《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 37—2012）對(duì)平曲線半徑和行車視距具有一定要求（見表2），可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)行車速度達(dá)到80 km/h，即城市快速路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則規(guī)范視距要求110 m，但根據(jù)表1則要求98 m，這說明進(jìn)行地下隧道設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)行車視距進(jìn)行驗(yàn)算分析，才能保證安全。

表1 平曲線半徑與行車視距關(guān)系 m

表2 規(guī)范對(duì)圓曲線半徑和行車視距要求

3.1.2 豎曲線設(shè)計(jì)的行車視距

豎曲線半徑也影響行車視距，且存在路線轉(zhuǎn)折，因此對(duì)行車安全產(chǎn)生影響。豎曲線半徑越大，其形狀越接近直線，因此能夠提供的行車視距也越大。這樣駕駛員能夠清楚掌握前方路段狀況，不易發(fā)生交通事故。反之，小半徑豎曲線使得駕駛員在通過圓曲線極點(diǎn)前行車視距短，不能掌握駕駛路段情況。例如凸曲線，在駕駛員過極點(diǎn)前行車視距有限，不能觀察到過極點(diǎn)后的道路狀況，過極點(diǎn)后容易產(chǎn)生失重“懸空”感覺而失去方向感，極易發(fā)生交通事故。對(duì)于凹曲線，由于地下空間高度有限，因此其行車視距也直接受到影響，在過極點(diǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)超重感覺，從而發(fā)生交通事故。另外，豎曲線半徑小使得車輛的離心力大，車輛與路面的摩擦性能降低，影響行車安全。因此，設(shè)計(jì)中需要根據(jù)行車速度控制豎曲線半徑（見表3）。

表3 豎曲線最小半徑和長度與設(shè)計(jì)車速關(guān)系

3.1.3 曲線間直線段長度

直線雖然方向明確、設(shè)計(jì)簡單，但從交通安全心理角度而言，過長的直線設(shè)計(jì)又存在以下問題：（1）線形過于單調(diào)，容易引起駕駛員疲勞，造成反應(yīng)遲鈍，對(duì)突發(fā)事件應(yīng)激性差；（2）駕駛員容易提速行駛，造成超速和車距不足；（3）由于基本屬于夜間行車狀態(tài)，因此行駛?cè)菀资軐?duì)向車輛影響，特別是開閃光燈的情況下，很容易發(fā)生交通事故。實(shí)際調(diào)研也發(fā)現(xiàn)事故死亡率與直線段長度直接相關(guān)，超過4 km直線其百萬車公里事故率超過1.5%。因此需要在規(guī)范中對(duì)地下道路的直線段長度進(jìn)行限定（見表4）。

表4 直線段長度的限定

3.1.4 出入洞口線形設(shè)計(jì)

出入洞口是地下道路交通安全事故的頻發(fā)地段，因?yàn)槠湫熊嚟h(huán)境具有很大的轉(zhuǎn)變，道路的設(shè)計(jì)應(yīng)該使駕駛員能夠順應(yīng)這種環(huán)境的改變，從而不引起交通安全問題。從行車視距上，駕駛員從白天明亮環(huán)境進(jìn)入地下道路中，駕駛員眼睛需要一定時(shí)間適應(yīng)這種變化才能完全看清地下道路的周邊環(huán)境，這是典型的“黑洞效應(yīng)”（見圖2）。駕駛員從地下通道進(jìn)入外界環(huán)境時(shí)，由于通道內(nèi)部照明條件會(huì)顯著低于外界白天自然光，因此會(huì)有顯著的“白洞效應(yīng)”，駕駛員也需要適應(yīng)這種變化過程。如果在這個(gè)適應(yīng)過程中出現(xiàn)前方車輛間距很小，或者道路線形變化很大，則極容易出現(xiàn)交通事故。

圖2 地下道路的洞口設(shè)計(jì)問題

因此，需要盡可能將地道洞口設(shè)置在直線或者圓曲線上，并將地道洞口平曲線起始點(diǎn)保持與洞口一定距離，使得駕駛線路不出現(xiàn)過大變化，使得駕駛員更好地適應(yīng)這種視線的轉(zhuǎn)變。

3.2 道路橫斷面的設(shè)計(jì)

道路橫斷面包含車道數(shù)量、車道寬度、路緣帶和檢修帶。車道數(shù)量需要結(jié)合交通運(yùn)輸情況進(jìn)行確定，基于交通預(yù)測和通行能力分析確定合理的車道數(shù)量，以滿足交通集散要求，并提供不同車型適宜的分車道駕駛選擇。車道寬度則與通行效率關(guān)聯(lián)：車道寬度大，則車輛駕駛速度快，交通通行效率高；車道寬度小，則會(huì)造成駕駛員緊張，使得車輛會(huì)降低速度以保證行車安全。對(duì)于城市道路一般在達(dá)到3.25 m寬度后道路的通行效率比較高，此后繼續(xù)增加道路寬度對(duì)于通行影響并不顯著，因此可以結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)選擇3.25～3.5 m的車道寬度。路緣帶和檢修帶是地下道路必須設(shè)置的構(gòu)造地帶。路緣帶主要區(qū)分道路的駕駛方向，對(duì)于行車安全具有重要意義；檢修帶則是提供地下結(jié)構(gòu)檢測維護(hù)的重要通道，一般設(shè)置高于地下道路結(jié)構(gòu)。

3.3 道路安保設(shè)施的設(shè)計(jì)

道路安保設(shè)施是交通安全設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于車輛駕駛的引導(dǎo)，提高通行效率和行車安全具有重要作用。交通輔助設(shè)施完善的區(qū)域往往交通事故發(fā)生率很低，而沒有交通指示的區(qū)域發(fā)生交通事故的概率大大增加。交通輔助設(shè)施包含標(biāo)志標(biāo)線和視線誘導(dǎo)。常用的交通標(biāo)志標(biāo)線如速度限制、避險(xiǎn)車道、連續(xù)轉(zhuǎn)彎、禁止變道、禁止超車等，都是根據(jù)實(shí)際路況特點(diǎn)及路線特點(diǎn)制定的交通誘導(dǎo)方案。如果駕駛員都能夠按照這些執(zhí)行，發(fā)生交通事故的概率將大大降低。視線誘導(dǎo)裝置則很好地提供了地下行車參照，確保視線均勻過渡，為行車安全提供保障。

4 結(jié)語

隨著我國城市化進(jìn)程，城市資源集中且用地緊張，人們越來越多地開發(fā)地下空間以緩解陸地城市交通擁堵問題，地下道路的建設(shè)也越來越多。地下道路的運(yùn)營環(huán)境顯著差別于陸上道路。論文分析了地下道路特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則，并提出了開展地下道路總體設(shè)計(jì)的方法，包括路線設(shè)計(jì)、橫斷面設(shè)計(jì)和交通安保設(shè)施設(shè)計(jì)，用于提高道路設(shè)計(jì)質(zhì)量，保障地下道路行車安全，

[1]王海燕,王曉華,婁中波.城市地下道路設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)問題探討[J].中國市政工程,2012(6):52-54.

[2]婁中波,王海燕,王曉華.淺析城市地下道路設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].城市道橋與防洪,2010(11):6-10.

[3]曹建新,寧平華.城市道路總體設(shè)計(jì)探討[J].城市道橋與防洪,2015(3):171-174.

U412.37

B

1009-7716（2017）10-0006-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.10.002

2017-06-13

曹振波（1976-），男，黑龍江哈爾濱人，高級(jí)工程師，從事路橋設(shè)計(jì)工作。