淺析城市地下道路的總體設計

曹振波

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州730000）

淺析城市地下道路的總體設計

曹振波

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州730000）

分析了城市地下道路的類型及特點，總結了開展城市地下道路設計的原則和方法，并針對目前建設眾多的地下隧道，從道路線形、橫斷面和安保設施三個方面淺析了地下道路的總體設計要點。特別是路線設計中需要驗算平曲線和豎曲線行車視距，對直線段長度和出入洞口設計進行重點關注。

地下道路；總體設計；路線線形；道路橫斷面；道路安全

0 引言

近年來城市發展非常迅速，各種資源都在城市高度集中，人口密集、資源集中、運輸量大成為城市的關鍵特征。為了保證城市資源的有效運轉，保障人們的出行安全和質量，就需要將城市道路基礎設施進行完善。地下空間是近5年來被快速開發的資源，通過在地下環境建設道路基礎設施和建筑結構，將城市交通和社會經濟活動轉移，從而極大地提高了城市土地資源的節約使用，改善了城市工作和生活環境。城市地下道路是廣泛建設的地下空間，對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，大規模地下交通設施的建設時代即將到來。

由于我國地下空間的開發建設尚處于初步階段，地下道路的建設也起步不久，相關的規范和標準都不完善，而地下道路的交通運營環境顯著差別于陸地交通。為了保障道路的運營長期性能和行車安全，就需要根據地下道路建設要求進行總體設計[1，2]。本文主要分析地下道路的幾何線形設計、橫斷面設計和安保設施設計，通過對這些總體設計的討論與分析，初步總結了城市地下道路的設計經驗，使得設計更加合理安全。

1 城市地下道路類型及特點

城市地下道路包含的類型眾多，目前尚未對該概念進行明確定義。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；就面向機動車輛的應用來看，地下道路主要分為停車場出入、地下聯絡通道、地下立交、城市隧道等[3]。

（1）停車場出入

由于城市用地緊張，而個人汽車保有量增高，使得大量商業和辦公地區需要建設停車場。停車場也是地下供機動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性，對車速和時間沒有嚴格要求。

（2）地下聯絡通道

地下聯絡通道主要是城市交通密集區域為了滿足某種特殊目的，將地上交通暫時引入地下而形成地下道路。例如火車站和飛機場的地下聯絡通道，多采用高架橋進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，地下聯絡通道一般根據車型設計通道，例如主要面向出租車、公共交通、城際交通的聯絡通道。

（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構，將交通轉移到地面以下以緩解地上交通擁堵，并排除行人和非機動車的干擾。這種地下通道出入口設計較為復雜，且受限于城市各類建筑物基礎，設計應用較少。

（4）城市隧道

可跨越江河、山谷等障礙物，或者規避交通擁堵路段的長范圍地下道路結構。這種地下道路交通通行往往是比較明確的，主要功能是使機動車輛快速通過障礙物，道路設計等級與城市快速路相同，要求車速較高。城市隧道是目前應用發展較多的地下道路形式。

2 城市地下道路的設計原則與標準

城市地下道路的設計需要遵從一定的原則和方法，使得其設計滿足城市規劃要求，又能符合交通安全與交通通行標準。這里主要針對目前廣泛發展的城市隧道結構，對其設計原則和標準進行梳理，相關總結也可為其他城市地下道路類型提供參考。

2.1 滿足安全性標準

道路的設計無論是路線規劃還是路面設計，都應該以行車安全為主要標準，設計的道路線形應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。此外，設計的道路路面也能夠保持長期運營要求，盡可能減少運營期的路面病害，因為這些病害的維修需要對地下道路進行封閉，這對城市交通影響很大。

2.2 符合交通通行要求

地下道路的建設標準需要與其路段標準保持一致，例如連接城市快速路的地下隧道就需要其設計車速達到城市快速路的標準，因而其車道數量、線形、路面等都應該達到對應的要求，這樣才能保證地下道路的交通通行要求。

2.3 考慮城市規劃特點

地下空間雖然可以充分利用，但需要考慮地下道路的建設對于沿線建筑物和構造物的影響，不能因為地下道路的建設使城市地上部分產生安全隱患，也不能對人們的工作和生活造成明顯影響，需要綜合考慮城市規劃的各方利益。

3 城市地下道路的總體設計

城市地下道路的運營環境與陸上道路不同，需要結合地下空間的特點，針對路線、橫斷面、安保設施等總體性內容規定設計標準和方法，方便設計實施，提高建設質量。

3.1 道路路線設計

地下道路的顯著特點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 平曲線設計的行車視距

由于城市規劃的復雜性，地下道路需要繞過各類重要建筑物和構造物，因此平曲線設計較多。然而，當曲率半徑很小時行車視距受到限制，如圖1所示，路上環境可以清除視距范圍內的障礙物，但地下道路兩側均為結構墻體，不能進行障礙物清除。

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《城市道路設計規范》（CJJ 37—2012）對平曲線半徑和行車視距具有一定要求（見表2），可以發現當行車速度達到80 km/h，即城市快速路的設計標準，則規范視距要求110 m，但根據表1則要求98 m，這說明進行地下隧道設計時需要對行車視距進行驗算分析，才能保證安全。

表1 平曲線半徑與行車視距關系 m

表2 規范對圓曲線半徑和行車視距要求

3.1.2 豎曲線設計的行車視距

豎曲線半徑也影響行車視距，且存在路線轉折，因此對行車安全產生影響。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，在駕駛員過極點前行車視距有限，不能觀察到過極點后的道路狀況，過極點后容易產生失重“懸空”感覺而失去方向感，極易發生交通事故。對于凹曲線，由于地下空間高度有限，因此其行車視距也直接受到影響，在過極點時會出現超重感覺，從而發生交通事故。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，設計中需要根據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計車速關系

3.1.3 曲線間直線段長度

直線雖然方向明確、設計簡單，但從交通安全心理角度而言，過長的直線設計又存在以下問題：（1）線形過于單調，容易引起駕駛員疲勞，造成反應遲鈍，對突發事件應激性差；（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，因此行駛容易受對向車輛影響，特別是開閃光燈的情況下，很容易發生交通事故。實際調研也發現事故死亡率與直線段長度直接相關，超過4 km直線其百萬車公里事故率超過1.5%。因此需要在規范中對地下道路的直線段長度進行限定（見表4）。

表4 直線段長度的限定

3.1.4 出入洞口線形設計

出入洞口是地下道路交通安全事故的頻發地段，因為其行車環境具有很大的轉變，道路的設計應該使駕駛員能夠順應這種環境的改變，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境進入地下道路中，駕駛員眼睛需要一定時間適應這種變化才能完全看清地下道路的周邊環境，這是典型的“黑洞效應”（見圖2）。駕駛員從地下通道進入外界環境時，由于通道內部照明條件會顯著低于外界白天自然光，因此會有顯著的“白洞效應”，駕駛員也需要適應這種變化過程。如果在這個適應過程中出現前方車輛間距很小，或者道路線形變化很大，則極容易出現交通事故。

圖2 地下道路的洞口設計問題

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

3.2 道路橫斷面的設計

道路橫斷面包含車道數量、車道寬度、路緣帶和檢修帶。車道數量需要結合交通運輸情況進行確定，基于交通預測和通行能力分析確定合理的車道數量，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聯：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，則會造成駕駛員緊張，使得車輛會降低速度以保證行車安全。對于城市道路一般在達到3.25 m寬度后道路的通行效率比較高，此后繼續增加道路寬度對于通行影響并不顯著，因此可以結合實際設計選擇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置的構造地帶。路緣帶主要區分道路的駕駛方向，對于行車安全具有重要意義；檢修帶則是提供地下結構檢測維護的重要通道，一般設置高于地下道路結構。

3.3 道路安保設施的設計

道路安保設施是交通安全設計的重要環節，對于車輛駕駛的引導，提高通行效率和行車安全具有重要作用。交通輔助設施完善的區域往往交通事故發生率很低，而沒有交通指示的區域發生交通事故的概率大大增加。交通輔助設施包含標志標線和視線誘導。常用的交通標志標線如速度限制、避險車道、連續轉彎、禁止變道、禁止超車等，都是根據實際路況特點及路線特點制定的交通誘導方案。如果駕駛員都能夠按照這些執行，發生交通事故的概率將大大降低。視線誘導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 結語

隨著我國城市化進程，城市資源集中且用地緊張，人們越來越多地開發地下空間以緩解陸地城市交通擁堵問題，地下道路的建設也越來越多。地下道路的運營環境顯著差別于陸上道路。論文分析了地下道路特點和設計原則，并提出了開展地下道路總體設計的方法，包括路線設計、橫斷面設計和交通安保設施設計，用于提高道路設計質量，保障地下道路行車安全，

[1]王海燕,王曉華,婁中波.城市地下道路設計關鍵技術問題探討[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計特點[J].城市道橋與防洪,2010(11):6-10.

[3]曹建新,寧平華.城市道路總體設計探討[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，高級工程師，從事路橋設計工作。