浅析城市地下道路的总体设计

曹振波

（兰州市城市建设设计院，甘肃 兰州730000）

浅析城市地下道路的总体设计

曹振波

（兰州市城市建设设计院，甘肃 兰州730000）

分析了城市地下道路的类型及特点，总结了开展城市地下道路设计的原则和方法，并针对目前建设众多的地下隧道，从道路线形、横断面和安保设施三个方面浅析了地下道路的总体设计要点。特别是路线设计中需要验算平曲线和竖曲线行车视距，对直线段长度和出入洞口设计进行重点关注。

地下道路；总体设计；路线线形；道路横断面；道路安全

0 引言

近年来城市发展非常迅速，各种资源都在城市高度集中，人口密集、资源集中、运输量大成为城市的关键特征。为了保证城市资源的有效运转，保障人们的出行安全和质量，就需要将城市道路基础设施进行完善。地下空间是近5年来被快速开发的资源，通过在地下环境建设道路基础设施和建筑结构，将城市交通和社会经济活动转移，从而极大地提高了城市土地资源的节约使用，改善了城市工作和生活环境。城市地下道路是广泛建设的地下空间，对于缓解城市交通拥堵，提高出行效率具有重要意义。目前，各类城市地下道路如隧道、地铁、地下街、地下车库、地下通道等在一、二线城市建成，大规模地下交通设施的建设时代即将到来。

由于我国地下空间的开发建设尚处于初步阶段，地下道路的建设也起步不久，相关的规范和标准都不完善，而地下道路的交通运营环境显著差别于陆地交通。为了保障道路的运营长期性能和行车安全，就需要根据地下道路建设要求进行总体设计[1，2]。本文主要分析地下道路的几何线形设计、横断面设计和安保设施设计，通过对这些总体设计的讨论与分析，初步总结了城市地下道路的设计经验，使得设计更加合理安全。

1 城市地下道路类型及特点

城市地下道路包含的类型众多，目前尚未对该概念进行明确定义。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；就面向机动车辆的应用来看，地下道路主要分为停车场出入、地下联络通道、地下立交、城市隧道等[3]。

（1）停车场出入

由于城市用地紧张，而个人汽车保有量增高，使得大量商业和办公地区需要建设停车场。停车场也是地下供机动车辆通行的道路空间，但其交通功能比较明确，主要是满足交通的通达性，对车速和时间没有严格要求。

（2）地下联络通道

地下联络通道主要是城市交通密集区域为了满足某种特殊目的，将地上交通暂时引入地下而形成地下道路。例如火车站和飞机场的地下联络通道，多采用高架桥进入和地下通道出站的方式，极大缓解了地面交通，提高了车辆通行集散效率。此外，地下联络通道一般根据车型设计通道，例如主要面向出租车、公共交通、城际交通的联络通道。

（3）地下立交

地下立交是城市中解决两条以上干道交通汇集交叉的地下道路结构，将交通转移到地面以下以缓解地上交通拥堵，并排除行人和非机动车的干扰。这种地下通道出入口设计较为复杂，且受限于城市各类建筑物基础，设计应用较少。

（4）城市隧道

可跨越江河、山谷等障碍物，或者规避交通拥堵路段的长范围地下道路结构。这种地下道路交通通行往往是比较明确的，主要功能是使机动车辆快速通过障碍物，道路设计等级与城市快速路相同，要求车速较高。城市隧道是目前应用发展较多的地下道路形式。

2 城市地下道路的设计原则与标准

城市地下道路的设计需要遵从一定的原则和方法，使得其设计满足城市规划要求，又能符合交通安全与交通通行标准。这里主要针对目前广泛发展的城市隧道结构，对其设计原则和标准进行梳理，相关总结也可为其他城市地下道路类型提供参考。

2.1 满足安全性标准

道路的设计无论是路线规划还是路面设计，都应该以行车安全为主要标准，设计的道路线形应该符合车辆驾驶的轨迹线变化要求，例如曲线半径、曲线与直线的缓和过渡、直线段长度等指标。此外，设计的道路路面也能够保持长期运营要求，尽可能减少运营期的路面病害，因为这些病害的维修需要对地下道路进行封闭，这对城市交通影响很大。

2.2 符合交通通行要求

地下道路的建设标准需要与其路段标准保持一致，例如连接城市快速路的地下隧道就需要其设计车速达到城市快速路的标准，因而其车道数量、线形、路面等都应该达到对应的要求，这样才能保证地下道路的交通通行要求。

2.3 考虑城市规划特点

地下空间虽然可以充分利用，但需要考虑地下道路的建设对于沿线建筑物和构造物的影响，不能因为地下道路的建设使城市地上部分产生安全隐患，也不能对人们的工作和生活造成明显影响，需要综合考虑城市规划的各方利益。

3 城市地下道路的总体设计

城市地下道路的运营环境与陆上道路不同，需要结合地下空间的特点，针对路线、横断面、安保设施等总体性内容规定设计标准和方法，方便设计实施，提高建设质量。

3.1 道路路线设计

地下道路的显著特点就是白天和黑夜的行车视距受到较大限制，因此从交通安全角度考虑，就需要保证行车的安全视距。

3.1.1 平曲线设计的行车视距

由于城市规划的复杂性，地下道路需要绕过各类重要建筑物和构造物，因此平曲线设计较多。然而，当曲率半径很小时行车视距受到限制，如图1所示，路上环境可以清除视距范围内的障碍物，但地下道路两侧均为结构墙体，不能进行障碍物清除。

图1 平曲线行车视距示意图

视距是车道中心线上1.2 m高度范围内能够看到的车道中心线上0.1 m高度的距离。不同圆曲线半径其行车视距不同（见表1）。我国《城市道路设计规范》（CJJ 37—2012）对平曲线半径和行车视距具有一定要求（见表2），可以发现当行车速度达到80 km/h，即城市快速路的设计标准，则规范视距要求110 m，但根据表1则要求98 m，这说明进行地下隧道设计时需要对行车视距进行验算分析，才能保证安全。

表1 平曲线半径与行车视距关系 m

表2 规范对圆曲线半径和行车视距要求

3.1.2 竖曲线设计的行车视距

竖曲线半径也影响行车视距，且存在路线转折，因此对行车安全产生影响。竖曲线半径越大，其形状越接近直线，因此能够提供的行车视距也越大。这样驾驶员能够清楚掌握前方路段状况，不易发生交通事故。反之，小半径竖曲线使得驾驶员在通过圆曲线极点前行车视距短，不能掌握驾驶路段情况。例如凸曲线，在驾驶员过极点前行车视距有限，不能观察到过极点后的道路状况，过极点后容易产生失重“悬空”感觉而失去方向感，极易发生交通事故。对于凹曲线，由于地下空间高度有限，因此其行车视距也直接受到影响，在过极点时会出现超重感觉，从而发生交通事故。另外，竖曲线半径小使得车辆的离心力大，车辆与路面的摩擦性能降低，影响行车安全。因此，设计中需要根据行车速度控制竖曲线半径（见表3）。

表3 竖曲线最小半径和长度与设计车速关系

3.1.3 曲线间直线段长度

直线虽然方向明确、设计简单，但从交通安全心理角度而言，过长的直线设计又存在以下问题：（1）线形过于单调，容易引起驾驶员疲劳，造成反应迟钝，对突发事件应激性差；（2）驾驶员容易提速行驶，造成超速和车距不足；（3）由于基本属于夜间行车状态，因此行驶容易受对向车辆影响，特别是开闪光灯的情况下，很容易发生交通事故。实际调研也发现事故死亡率与直线段长度直接相关，超过4 km直线其百万车公里事故率超过1.5%。因此需要在规范中对地下道路的直线段长度进行限定（见表4）。

表4 直线段长度的限定

3.1.4 出入洞口线形设计

出入洞口是地下道路交通安全事故的频发地段，因为其行车环境具有很大的转变，道路的设计应该使驾驶员能够顺应这种环境的改变，从而不引起交通安全问题。从行车视距上，驾驶员从白天明亮环境进入地下道路中，驾驶员眼睛需要一定时间适应这种变化才能完全看清地下道路的周边环境，这是典型的“黑洞效应”（见图2）。驾驶员从地下通道进入外界环境时，由于通道内部照明条件会显著低于外界白天自然光，因此会有显著的“白洞效应”，驾驶员也需要适应这种变化过程。如果在这个适应过程中出现前方车辆间距很小，或者道路线形变化很大，则极容易出现交通事故。

图2 地下道路的洞口设计问题

因此，需要尽可能将地道洞口设置在直线或者圆曲线上，并将地道洞口平曲线起始点保持与洞口一定距离，使得驾驶线路不出现过大变化，使得驾驶员更好地适应这种视线的转变。

3.2 道路横断面的设计

道路横断面包含车道数量、车道宽度、路缘带和检修带。车道数量需要结合交通运输情况进行确定，基于交通预测和通行能力分析确定合理的车道数量，以满足交通集散要求，并提供不同车型适宜的分车道驾驶选择。车道宽度则与通行效率关联：车道宽度大，则车辆驾驶速度快，交通通行效率高；车道宽度小，则会造成驾驶员紧张，使得车辆会降低速度以保证行车安全。对于城市道路一般在达到3.25 m宽度后道路的通行效率比较高，此后继续增加道路宽度对于通行影响并不显著，因此可以结合实际设计选择3.25～3.5 m的车道宽度。路缘带和检修带是地下道路必须设置的构造地带。路缘带主要区分道路的驾驶方向，对于行车安全具有重要意义；检修带则是提供地下结构检测维护的重要通道，一般设置高于地下道路结构。

3.3 道路安保设施的设计

道路安保设施是交通安全设计的重要环节，对于车辆驾驶的引导，提高通行效率和行车安全具有重要作用。交通辅助设施完善的区域往往交通事故发生率很低，而没有交通指示的区域发生交通事故的概率大大增加。交通辅助设施包含标志标线和视线诱导。常用的交通标志标线如速度限制、避险车道、连续转弯、禁止变道、禁止超车等，都是根据实际路况特点及路线特点制定的交通诱导方案。如果驾驶员都能够按照这些执行，发生交通事故的概率将大大降低。视线诱导装置则很好地提供了地下行车参照，确保视线均匀过渡，为行车安全提供保障。

4 结语

随着我国城市化进程，城市资源集中且用地紧张，人们越来越多地开发地下空间以缓解陆地城市交通拥堵问题，地下道路的建设也越来越多。地下道路的运营环境显著差别于陆上道路。论文分析了地下道路特点和设计原则，并提出了开展地下道路总体设计的方法，包括路线设计、横断面设计和交通安保设施设计，用于提高道路设计质量，保障地下道路行车安全，

[1]王海燕,王晓华,娄中波.城市地下道路设计关键技术问题探讨[J].中国市政工程,2012(6):52-54.

[2]娄中波,王海燕,王晓华.浅析城市地下道路设计特点[J].城市道桥与防洪,2010(11):6-10.

[3]曹建新,宁平华.城市道路总体设计探讨[J].城市道桥与防洪,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，黑龙江哈尔滨人，高级工程师，从事路桥设计工作。