浅析城市地下道路设计特点

娄中波，王海燕，王晓华

（天津市政工程设计研究院道桥分院，天津市300051）

1 概述

随着我国经济持续快速发展，城市土地日益紧张，越是经济发达的市中心，土地资源越宝贵。如何在城市现代化改造与建设中提高土地利用效率与节约土地资源，促进城市的集约化，如何解决日益增长的交通环境需求，建设生态型、节能型城市，是摆在广大交通建设工作者面前的一大棘手问题。为此，各地纷纷修建地下道路，以及集城市隧道、地下立交、地铁、地下街、地下车库等设施为一体的地下综合体，城市大规模开发城市地下交通设施的时代即将到来。

城市地下道路的开发建设，包括城市隧道、地下立交、地铁、地下街、地下车库等设施。本文结合天津站综合交通枢纽改造、天津西站综合交通枢纽改造、泰达（天津经济技术开发区——TEDA，简称泰达）CBD地下交通空间工程、天津市的其它地下道路设计实例，对城市地下道路的设计特点和难点进行探讨，以期最大限度地发挥地下道路的交通功能。

2 城市地下道路的特点

城市地下道路工程与地面立交工程相比，主要有以下几个特点。

2.1 地下道路环境特点

城市地下道路多建在中心城区交通密集区域，具有交通量大、车辆组成繁杂、交通转换频繁、多出入口、安全度要求高等特点，同时地下道路内空间狭窄，通风困难，视线差、汽车尾气污染，地下道路路面维修较地表道路困难。其交通条件较为脆弱，往往容易造成交通阻断，相对更容易引发交通事故，影响正常通行。

2.2 地下道路工程特点

地下工程往往涉及大规模的管线切改。以天津西站综合交通枢纽工程为例，受地下工程的影响，天津西站周边约4 km2的管线均需进行切改，管网进行了大规模的更新升级。

地下工程除需大规模开挖外，支护、防水、安全设施等成本也相当可观，根据相继竣工的天津站交通枢纽等工程为例，地下结构的平均造价均在每平方米万元左右，远远超过地面立交的工程造价。

地下工程建成后，日常维持除了需要照明、通风、环控外，雨季还需要排水。配套设施较多，建成后运营维护成本也较高。

2.3 充分体现以人为本

地下道路能够提高土地的利用率，在寸土寸金的城市中心，将喧闹嘲杂的汽车交通引入地下，使得城市的三维结构更紧密，对降低噪音影响，提升城市景观，改善城市环境，促进社会和谐发展，具有很大的社会效益。

随着以地铁为骨架的现代化城市综合交通体系的逐步建立，各种交通工具间的衔接与换乘变得越来越重要，若将地下道路与地铁、地下金融街、地下停车场等相结合，充分发挥地下工程的优点，既能节约土地，又能与其它设施有机的进行结合，达到人车立体分流，各种交通工具之间实现“零距离”换乘，充分实现“以人为本”的目标。

地下道路若与地下商业街相结合，建立完善的地下步行设施，或与地下过街通道相结合，雨雪天气将为行人创造出舒适的步行环境，尤其适合冬季的北方。

3 城市地下道路工程设计特点

地下道路设计要点和难点因工程而异，方案的确定需要考虑各种控制因素。

3.1 设计标准的确定

地下道路应首先确定其技术标准。技术标准应根据规划，结合工程实际情况来确定，不能片面的追求高标准，导致工程浪费；也不能过分降低标准，达不到服务水平，使工程失去修建的意义。应在满足交通功能和安全的条件下合理确定技术标准，并为远期发展适当预留。地下道路设计标准的确定，包括道路、建筑、结构、消防、环控、电力、交通工程等多个专业的技术标准，每个专业都环环相扣，各技术标准相得益彰。

3.2 横断面布置

3.2.1 地下道路横断面布置

地下道路横断面布置的影响因素较多:

（1）车道数及车道宽度：地下道路的车道数及车道宽度需满足通行能力的要求,根据交通量预测情况确定车道数，依据通行交通的种类合理选择车道宽度。

（2）路缘带：路缘带指位于车行道两侧与车道相衔接的用标线或不同的路面颜色划分的带状部分，其作用是保障行车安全。路缘带需根据规范要求设置。

（3）侧向净宽及检修带：护轮带的设置能有效避免汽车对地道内装饰板材的刮蹭，同时，也能消除地下道路断面较窄时的突兀感。护轮带的宽度按规范设置。检修带通常结合地道内排水管道一并设置，检修带的宽度应至少满足一个人通行时所需要的宽度，即0.75m，检修带外露高度需满足人行安全和立蓖排水的需求。

（4）设备管廊空间：若地道两侧有消防、监控等设备管廊时，还应考虑设备管廊的空间。

以泰达CBD地下交通空间工程的地下环道为例，其断面具体布置如下：

0.55 m（设备走廊）+0.25 m（护轮带）+0.25 m（路缘带）+3.5m（车行道）+3.5m（车行道）+0.25m（路缘带）+0.75 m（检修道）+0.55 m（设备走廊），全宽9.6m。

泰达CBD地下环道效果见图1。

3.2.2 出入口横断面布置

城市地下道路横断面的布置根据设计标准即可确定，而地下立交的出入口，除了应与预测交通量相匹配外，还应考虑紧急情况下救援车辆的进入，单车道出入口断面必须设置为车行道加紧急停车带的单车道出入口断面,当出入口坡道处发生事故时，能够保证其它车辆继续从地下驶出。

例如，泰达CBD地下交通空间工程的出入口横断面布置为：0.5 m（路缘带）+3.5 m（车行道）+1.5 m（停车带），全宽5.5 m，见图2。

3.2.3 地下道路与地面道路的相互协调

地下道路出入口与地面道路应相互协调，除了需做好与周边道路的衔接之外，还应优化交通组织，避免地面车辆堵塞出入口，将汽车积压在地下道路内。

城市地道一般会设置地面辅道，与周边道路进行沟通。而地下立交出入口，多是单车道或者两车道匝道接入区域主干道。出入口的设置形式一般有两种：

（1）将出入口设置在断面中央

若道路两侧商业设施密集，街坊出入口较多，地下道路出入口坡道与地面道路相接，会阻隔沿线车辆的出行；出入口考虑设置在中央分隔带或者道路中央，进出口可以重叠设置，既能节约土建工程投资，又可节约道路断面和减少对街坊交通的影响。此种设置方式的缺点为出入口设置于道路的快车道左侧，对快车道的车辆通行有一定的干扰。

CBD第二大街出入口型式示意见图3。

（2）将出入口设置于主干道的两侧

若道路两侧商业设施较少，不影响小区居民的出行，可将出入口设置于道路的两侧。在非机动车发达的区域，若出入口的设置影响非行机车的通行，可提前设置无障碍坡道，将非机动车引入人行道，与人行道同一断面布设，并采取相应的分隔设施。

3.3 线形设计

城市地下道路位于建成区，受控因素很多，如何既满足控制点要求，又能合理布设线形，是线形设计的难点。地下道路的线形技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调。同时，应在线形上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视线的连续性。同时，应严格避免不合理的线形组合。

以海河东路地下道路设计为例，工程主要影响因素有大沽桥地道净空、赤峰桥地道、天津邮区中心局、海河护岸、龙门大厦、规划主、副地下停车场、现状的人防工事等。这些因素都直接制约着海河东路地下道路布设，经综合比选，最终选定的方案是海河东路地道分为上、下行（南、北）两个地道同一断面布置，位于地下一层，直接与前广场地下停车场连接。其中南侧地道为进步道方向，是进口车道，车流方向为从西向东行驶；北侧地道为建国道方向，是出口车道，车流方向为从东向西行驶。海河东路地下道路为单向三车道标准，机动车专用。上、下行道路在前广场地下合并，与改造后的赤峰桥立交相连。

海河东路地下道路剖面示意见图4。

海河东路地下道路能够快速疏散过境交通，同时与地下其他交通连接，且相互转换，使交通更加便利。同时，还保留了大沽桥地道的机、非混行功能，使之作为天津站、意式风情区与和平区联系最快捷的通道。

3.4 安全设计

城市地下道路具有交通流量大、车辆类型多、出入口多、人流大、发生火灾等事故的机率大，危险性高。因此，要进行必要的安全设计。安全设计除了设置必要的交通标志、监控设施以外，还需要高标准的安全设施及先进技术提高防灾减灾水平，充分体现“以人为本”的理念，最大限度地保证生命和财产的安全。

3.4.1 安全设施

交通安全设施是地下道路的重要组成部分，它在提高道路的通行能力和服务水平起着非常重要的作用。根据地下道路的特点和地理、气候、环境，以及在“以人为本”的指导思想下，安全设施设计共包括以下内容：交通标志；路面标线及突起路标；防撞护栏；轮廓标；分隔设施及智能交通系统，来正确引导车辆顺序、快速和安全行驶。

3.4.2 视距保证

安全视距标准是为了保证行车安全，使驾驶员能随时看到汽车前方一定距离的道路，以便发现前方障碍物或来车，能及时采取措施。城市地下道路修建于地下，两侧均采用结构进行支撑，行车环境比一般的地面立交差，路线及匝道分流点必须进行视距验算。

在地下道路的设计过程中，路段的视距标准是比较容易保证的，一般通过加宽车道即可满足。匝道合流点是结构设计难点，合流点处除结构计算复杂、难模拟以外，跨径往往比较大。因此，如何既减少合流点处的结构跨径，保证结构安全、降低工程造价，同时又能满足道路的视距标准，是工程设计难点。目前，天津市的地下道路，主要采取以下几种处理方式：

（1）延长交通划线

天津站海河东路地道设计为双向六车道的城市主干道。图5中C线设计路中线即为海河东路设计路中线，PA线匝道与C线合流，利用北 侧拓宽的车道，通过延长交通划线，以满足合流处的视距要求。

（2）结构挖“洞”

若地下主道与出入口横断面均较宽时，拓宽车道后，合流点断面较宽，跨径较大。过多的增大跨径，不但不经济，也会增大结构的设计难度。通过在结构合流处墙体挖“洞”，以保证会车视距，是工程上满足视距要求的新思路，见图6。

（3）交通工程辅助法

部分地下工程设计中，受规划红线及其它因素影响，结合拓宽车道或结构挖洞等方法满足视距要求时，仍应采用交通工程辅助增长视距，以保证地下行车安全。

地下道路透视镜见图7。

3.4.3 合理设置救灾、逃生通道

城市地下道路除按照隧道标准禁止通行危险化学品等机动车，地下道路内承重结构体的耐火极限不低于相应标准外，还需进行专项的防灾设计，如防淹、防火设计等。

城市地下道路设计时，需结合防灾设计统一考虑。尤其是单车道断面情况下，需考虑车辆临时熄火，与前车碰撞等特殊情况下救援车辆、拖车的驶入等问题。

海河东路地道是天津站前广场的交通要道，在天津站前设“海河东路”地下公交车站，避免了乘客地面站换乘的风吹雨淋，体现了“以人为本”的设计思路。公交专用车道为单向两车道，可满足公交车一停一走，提高公交站台的使用效率。在公交车停靠车道与海河东路主线之间的侧墙设置断口，正常情况下断口采用移动隔离护栏隔开，若两辆公交车发生交通事故或其他紧急情况时，移除隔离护栏，后面的公交车可从断口处汇入主线，从而提高了公交车道的抗风险能力，也方便救援车辆从主线进入，见图8。

3.4.4 合理设置三角形汇流区域

泰达CBD地下交通空间工程中，地下道路西起巢湖路东至北海西路；南起第一大街北至第二大街，通过设置地下环形道路，并设置与地下环形道路相连通的出入口，将进入地下停车场（即中央公共停车库、地标大厦、C、D街区、媒体中心、大剧院、博物馆等地下停车场）的主要车流交通进行组织，实现若干个大规模地下停车场的有效利用，以减轻地面交通的压力，确保与城市景观相协调的顺畅的交通环境，并最大限度的利用地下空间。

进入地下环形道路的第一大街入口的设置情况如下：入口与地下环形道路相接时，将入口汇流区域设置为三角形区域，紧急情况下可将活动隔离护栏移除,将入口变为出口,方便车辆快速从地下疏散，见图9。

3.5 地道的排水设计

地下道路排水系统主要由雨水系统、废水系统组成，主要排除雨水、消防废水、冲洗废水及结构渗漏水。

一般情况下，在地道的出入口附近及最低点设置横截沟，雨水泵房设在最低点横截沟的一侧。出入口的雨水在横截沟汇合后，排入雨水集水池，经潜水泵提升后排入地面压力窨井，再通过管道系统排入附近市政雨水管网。

地下结构排水不及时，将严重危急地下空间内车辆及司乘人员的安全。地下结构设计时，地道出入口处的纵断面均需设置反向纵坡，工程上俗称“排水驼峰”，以防止工程外的客水流入地道。泰达CBD地下交通空间的地道出入口位于城市主干道上，设计时采用主干道纵断维持不变，而在匝道出入口处局部抬高措施，实现了“排水驼峰”，有效地避免了主干道上的客水侵入。

4 结语

（1）随着城市基础设施建设进入快速发展阶段，为了提高土地利用效率与节约土地资源，促进城市的集约化，解决日益增长的交通环境需求，地下空间的开发利用发挥了积极的作用。

（2）城市地下道路总体设计要抓住要点和难点。根据规划和工程实际情况来确定主要技术标准，在条件允许的情况下，为远期发展适当预留。要处理好地道与地面道路的关系；

安全设计应是地下道路的重点，减灾防灾是重中之重，合理设置救灾、逃生通道，如上海新建的外滩地下隧道设有专门的救灾设备；同时，保证行车视距和地道排水的畅通等，辅以必要的安全设施，才能最大限度地发挥地下道路的交通功能。

（3）经过多年的工程积累，我国已基本具备开发浅层地下空间的勘察、设计、施工和防灾的技术基础。但是，地下道路所涉及专业众多，目前，此领域基本参照隧道及建筑的相关规范实施，无专门的规范可循。地下空间开发利用的同时，相关的地下规划、地下设计规范等保障系统应逐渐建立健全。

（4）地下道路的修建应尽量与地铁、地下商业街的开发相结合。例如天津站、天津西站等大型交通枢纽设施的改造，根据地下道路的规模，结合地铁、轻轨、高铁等的交通特点，配套建设相应的商业设施，人行步道系统、景观等，并与与周边高楼的地下停车场等相结合，使地下道路形成了具有高度复合价值的空间利用系统。