地下环形隧道在城市重点功能区的应用研究

朱 江，李 江

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京市 100082）

0 引言

随着城市化发展和机动车的迅猛增长，交通拥堵是当今城市发展所面临普遍难题，建设城市地下道路，构建立体化交通体系，是缓解交通拥堵的重要手段之一，因此地下道路越来越受到各地重视。

城市重点功能区往往是高密度开发、多业态并存、高强度出行的区域，其开发建设过程中，由于土地资源有限，没有更多城市用地提供给道路资源，同时伴随着区域内土地的高强度开发与利用，以及多种业态的并存，机动车出行的强度和密度也都显著高于城市其他区域的平均水平。为了保证区域的经济活力，提升土地利用价值，以及优良的环境品质，进行地下环形隧道的建设，串联区域内的地下车库资源，提供安全、便捷、畅通的地下交通系统，与城市其他的交通系统共同构建立体化的交通网络，成为解决高强度开发重点功能区交通出行问题的重要方法。

本文结合北京市近几年城市重点功能区的地下环形隧道的设计与建设，重点论述地下环形隧道在北京市的工程应用以及环形隧道设计中的关键性技术。

1 工程应用

1.1 北京市工程应用

近年来，在北京市开发强度较大的或高品质开发的区域，均设置或规划设置地下环形隧道，表明了城市地下空间开发进入了一个新的阶段。目前已经建成3 条，分别位于中关村西区、金融街、奥林匹克中心区，在建的有5 条，分别位于奥运公园南区、CBD 核心区、丽泽商务区、通州运河核心区北区和南区，见图1。

图1 地下环形隧道在北京市区分布图

1.2 中关村地下环形隧道

中关村地下环形隧道位于北京市中关村西区，建成于2007年，是北京市第一条地下环形隧道。该环形隧道主隧道全长约2.0 km，净宽7.7 m，结构净高3.4 m，通行净高2.1 m，设计车速30 km/h，主隧道采用单向环形行驶方式。全线设置了10 个出入口与地面道路相接，分别为6 个入口和4 个出口。同时，设置了23 个与周边建筑地下车库相连接的出入口，连接了地下停车位8 000 余个。在主隧道，每隔约200 m 设置一处停车港湾，避免故障车辆挡路造成整个隧道的交通堵塞。在整个地下环形隧道的建设中还同时配建了地下综合管廊。为保证隧道、管廊的安全运营，设置了监控中心、通风、消防、排水、智能交通等系统，见图2、图3。

1.3 金融街地下环形隧道

金融街地下环形隧道位于北京市金融街，于2007年建成，全长2.3 km，总建筑面积达到26 000 m2，连接金融街中心区多座大厦的地下车库总计约8 000多个车位。金融街地下环形隧道的交通组织方式不是单向行驶，而是大部分段落采用双向行驶，并设置了地下平交灯控路口。整条隧道设置了2 对出入口与地面城市路网相连，设置了8 个出入口与地下车库相接，见图4～图6。

图2 中关村西区地下环形隧道平面示意图

图3 中关村西区地下环形隧道横断面示意图

图4 金融街地下环形隧道平面示意图

图5 金融街地下环形隧道剖面示意图

图6 金融街地下环形隧道实景图

1.4 奥林匹克中心区地下环形隧道

北京奥林匹克公园中心区总占地面积314.6 hm2，地上总建筑面积362 万m2，容积率2.69，总停车位20 045 个，见图7、图8。

图7 北京奥林匹克公园平面图

图8 北京奥林匹克公园地下交通系统图

奥林匹克中心区地下环形隧道位于北京市奥林匹克公园中心区，于2008年建成。地下环形隧道主隧道设计车速为30 km/h，单车道标准通行能力为 1 317 pcu/h，隧道内行车道净空为3.5 m，单车道宽度为3.25 m，只容许中、小型车通过。环形隧道全长9 868.66 m，其中主体结构全长4 435.8 m，与地下一层隧道（成府路隧道、大屯路隧道）相连的匝道全长1 713.8 m，与地面相连的进出口全长3 719.06 m。其中东西走向的通道底板位于地下一层，相对标高为-7.8 m；南北走向的通道底板位于地下二层，相对标高为-13 m。主体结构标准断面为三车道，行车道净空为 3 .5 m，净宽11.25 m，全线采用单向逆时针行驶的交通组织方式。全线共设有13 个出口和12 入口与城市道路网相连接；35 处进出口与沿线的地下车库相连接（含预留地块下的地下车库出入口）。设置有三个变配电站、六个排水泵站、两个进风井、七个排风井、一个监控中心，见图9、见图10。

图9 地下立交效果图

图10 奥林匹克公园地下环形隧道横断面图（单位：m）

奥林匹克中心区地下环形隧道创新的设置了地下隧道交通系统之间的地下立体交叉，使得区域内部交通流与城市主骨架交通流在地下高效的转换，为解决城市地下交通空间的利用提供了成功的范例。

2 地下环形隧道关键性技术问题

2.1 平面布局的要点

地下环形隧道的建设往往是土地一级开发的项目，同时它也是多个地下车库与市政道路相联系的隧道，因此，往往将其布置在市政红线之内。在平面布置过程中，应考虑以下主要要点。

（1）线形宜尽量顺直，避免小半径连续弯道

在隧道行驶的车辆受封闭空间的限制，驾驶员往往视线不佳，而且在驾驶车辆的过程中还需要识别出入口和目的地的交通指示。因此，线形顺直可以为车辆行驶提供较好的视距，利于车辆的安全行驶。

以通州运河核心区地下环形隧道的平面布局为例，可以看出主隧道平面布局的变化，见图11。

图11 平面布局比较示意

（2）地下环形隧道宜尽可能多的连接区域内的地下车库

仍旧以图11 为例，图中的左图线形中弯道较多，但其连接的地下车库较多，基本上涵盖了整个区域的地下车库；右图中，线形直顺但连接的车库要少于左图。但从交通运营安全为第一原则的前提下，采用右图的平面布局为优先。还有一个主要的理由是，地下环形隧道是地面道路的补充，其不能连接的车库的出入仍旧可以利用地面道路来完成。

（3）地下环形隧道主隧道平面线形宜满足《城市道路设计规范》中城市支路的设计标准

地下环形隧道是主要承担地面交通与地下停车设施联系的地下交通设施。因此，隧道内车辆的行驶速度往往较低，一般设计速度采用20～30 km/h 为宜，对应《城市道路设计规范》中城市支路的设计标准。

（4）地下环形隧道可以单独布设，也可以和城市综合管沟共同布设。以北京为例有单独布设的奥林匹克公园地下环形隧道、CBD 输配环、金融街地下隧道等；与城市综合管沟共同布设的有中关村西区地下隧道、通州运河核心区北环环隧、奥运南区地下环形隧道等。

2.2 竖向设计要点

由于建筑的地下一层经常开发为地下商业，因此地下环形隧道往往是与建筑的地下2 层车库相联系，因此隧道的埋深较大，从而造成与地面道路连接的出入口坡度较大。在主隧道的纵断面设计中，可以采用零坡度，利用横坡来排除清洗废水或消防废水；最大的纵坡可以采用规范中规定的非冰雪地区的纵坡值7%。在出入口的设计中，从行驶安全、减少地面道路干扰的方面来看，宜结合《汽车库建筑设计规范》的规定，可以采用较大的纵坡，如10%～12%，但应避免坡长过大，造成安全隐患，见图12。

图12 地下空间开发竖向布置示意

2.3 断面布局要点

（1）根据地下环形隧道所处区域预测的远景年限交通量，确定隧道内的车道数。

（2）根据规划对地下环形隧道的功能定位，明确其所服务的设计车辆的标准，来确定道路限界。

（3）结合隧道内各附属系统的设计，如消防系统、通风系统、监控系统、交通设施、排水设施、照明设施等所需的空间，来综合确定隧道的断面。例如：通风方式有纵向通风+送/排烟风塔的方式，有设置风管的横向通风方式，也有两者相结合的方式，但它们所要求的空间尺寸都不同。隧道内的交通指示标志的尺寸也会影响隧道的断面尺寸。排水边沟及过路的横截沟也会加大隧道内路面的厚度，从而影响整个隧道的断面尺寸。

2.4 出入口布局及设计要点

2.4.1 出入口设置位置

（1）道路中央：进出口的行车方向与地面道路行车方向一致，见图13。

图13 道路中央设置出入口示意（单位：m）

（2）道路单侧：适用于单进或单出的进出口。进出口的行车方向与地面道路行车方向一致，见图14。

图14 道路单侧设置出入口示意（单位：m）

（3）道路外侧：进出口设置在机动车道外侧，在适当位置并入机动车道。此类进出口设置不当，会与地面道路人行及非机动车系统产生交叉，存在不安全因素，见图15。

图15 道路外侧设置出入口示意（单位：m）

（4）北京已建成此类隧道的进出口设置方式见表1。

表1 环形隧道出入口设置方式统计表

2.4.2 出入口设置形式

（1）同进同出型

该形式进出主隧道的出入口为双向行驶的车辆布置在同一断面内。此方式在北京通州北环环隧中采用过。优点是节约地面道路资源，缺点是需要设置在道路中央，与地面道路交通的衔接是“左进左出”，与通常的交通习惯要求不同。

（2）单独出入型

该形式是地下环形隧道出入口采用最多的形式。即车辆的驶入和驶出都是独立的封闭或开敞空间，同时设置有连续的应急停车带。

（3）地下定向型

该形式是地下环形隧道与城市交通干道联系的出入口较多采用的形式。如在北京有已建：奥运地下环形隧道与大屯路隧道、成府路隧道相连的出入口；通州北环环隧与新华南北路相连的出入口。这种形式的出入口指向明确，不受路口信号灯影响，通行效率高，利于隧道内车辆的快速集散，见图16。

图16 地下定向型出入口示意

2.4.3 出入口与地面交叉口的关系

在场地条件允许的情况下，出入口接入地面道路后，其距离道路交叉口宜控制在80 m 以外，不能影响地面交叉口渠化交通。否则应采取必要和有效的交通管理和控制措施。

2.5 地下环形隧道的附属系统设计

地下环形隧道的附属系统应包括消防、通风、供配电、照明、监控、给排水和人员逃生等系统。其中附属设施包括：监控中心、消防泵房、送/排风塔、地下变配电站、地下排水泵房和逃生出口等，见图17。

17 地面附属设施位置示意

地下环形隧道内的附属系统是支持隧道安全运营的必不可少的组成部分，其系统设置和运转的效率直接关系到隧道的交通效益和社会效益。因此，在地下环形隧道的规划设计过程中，应特别注重和加强附属系统的设计。

3 结语

地下环形隧道规划设计必须符合国家及地方有关国土管理、环境保护、水土保持等法规的要求，并符合国家现行的有关标准和规范。根据预测交通量确定车道数和建筑限界，在满足地下环形隧道功能和结构受力良好的前提下，确定经济合理的断面。注重隧道内部交通组织应与地面交通组织相协调，合理选择出入口位置，做到平、纵线形协调，以满足行车的安全、舒适。

地下环形隧道作为城市地下交通隧道的一种方式，以及地下空间综合利用的有机组成部分。随着城市建设的不断发展，在现代城市交通网络中将会发挥越来越重要的作用。

[1] 北京市规划委员会,北京市市政工程设计研究总院.北京市地下联系隧道规划设计导则[Z].2010.

[2] 北京市市政工程设计研究总院.奥林匹克公园地下交通联系通道工程设计文件[Z].

[3] 北京市市政工程设计研究总院.北京通州运河核心区北环环隧工程设计文件[Z].

[4] 北京市市政工程设计研究总院.北京通州运河核心区南环环隧工程设计文件[Z].

[5] 北京市市政工程设计研究总院.北京丽泽金融商务区地下环廊工程设计文件[Z].

[6] 北京市市政工程设计研究总院.北京奥体文化商务园区地下空间及公共空间工程设计文件[Z]