地下環形隧道在城市重點功能區的應用研究

朱 江，李 江

（北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京市 100082）

0 引言

隨著城市化發展和機動車的迅猛增長，交通擁堵是當今城市發展所面臨普遍難題，建設城市地下道路，構建立體化交通體系，是緩解交通擁堵的重要手段之一，因此地下道路越來越受到各地重視。

城市重點功能區往往是高密度開發、多業態并存、高強度出行的區域，其開發建設過程中，由于土地資源有限，沒有更多城市用地提供給道路資源，同時伴隨著區域內土地的高強度開發與利用，以及多種業態的并存，機動車出行的強度和密度也都顯著高于城市其他區域的平均水平。為了保證區域的經濟活力，提升土地利用價值，以及優良的環境品質，進行地下環形隧道的建設，串聯區域內的地下車庫資源，提供安全、便捷、暢通的地下交通系統，與城市其他的交通系統共同構建立體化的交通網絡，成為解決高強度開發重點功能區交通出行問題的重要方法。

本文結合北京市近幾年城市重點功能區的地下環形隧道的設計與建設，重點論述地下環形隧道在北京市的工程應用以及環形隧道設計中的關鍵性技術。

1 工程應用

1.1 北京市工程應用

近年來，在北京市開發強度較大的或高品質開發的區域，均設置或規劃設置地下環形隧道，表明了城市地下空間開發進入了一個新的階段。目前已經建成3 條，分別位于中關村西區、金融街、奧林匹克中心區，在建的有5 條，分別位于奧運公園南區、CBD 核心區、麗澤商務區、通州運河核心區北區和南區，見圖1。

圖1 地下環形隧道在北京市區分布圖

1.2 中關村地下環形隧道

中關村地下環形隧道位于北京市中關村西區，建成于2007年，是北京市第一條地下環形隧道。該環形隧道主隧道全長約2.0 km，凈寬7.7 m，結構凈高3.4 m，通行凈高2.1 m，設計車速30 km/h，主隧道采用單向環形行駛方式。全線設置了10 個出入口與地面道路相接，分別為6 個入口和4 個出口。同時，設置了23 個與周邊建筑地下車庫相連接的出入口，連接了地下停車位8 000 余個。在主隧道，每隔約200 m 設置一處停車港灣，避免故障車輛擋路造成整個隧道的交通堵塞。在整個地下環形隧道的建設中還同時配建了地下綜合管廊。為保證隧道、管廊的安全運營，設置了監控中心、通風、消防、排水、智能交通等系統，見圖2、圖3。

1.3 金融街地下環形隧道

金融街地下環形隧道位于北京市金融街，于2007年建成，全長2.3 km，總建筑面積達到26 000 m2，連接金融街中心區多座大廈的地下車庫總計約8 000多個車位。金融街地下環形隧道的交通組織方式不是單向行駛，而是大部分段落采用雙向行駛，并設置了地下平交燈控路口。整條隧道設置了2 對出入口與地面城市路網相連，設置了8 個出入口與地下車庫相接，見圖4～圖6。

圖2 中關村西區地下環形隧道平面示意圖

圖3 中關村西區地下環形隧道橫斷面示意圖

圖4 金融街地下環形隧道平面示意圖

圖5 金融街地下環形隧道剖面示意圖

圖6 金融街地下環形隧道實景圖

1.4 奧林匹克中心區地下環形隧道

北京奧林匹克公園中心區總占地面積314.6 hm2，地上總建筑面積362 萬m2，容積率2.69，總停車位20 045 個，見圖7、圖8。

圖7 北京奧林匹克公園平面圖

圖8 北京奧林匹克公園地下交通系統圖

奧林匹克中心區地下環形隧道位于北京市奧林匹克公園中心區，于2008年建成。地下環形隧道主隧道設計車速為30 km/h，單車道標準通行能力為 1 317 pcu/h，隧道內行車道凈空為3.5 m，單車道寬度為3.25 m，只容許中、小型車通過。環形隧道全長9 868.66 m，其中主體結構全長4 435.8 m，與地下一層隧道（成府路隧道、大屯路隧道）相連的匝道全長1 713.8 m，與地面相連的進出口全長3 719.06 m。其中東西走向的通道底板位于地下一層，相對標高為-7.8 m；南北走向的通道底板位于地下二層，相對標高為-13 m。主體結構標準斷面為三車道，行車道凈空為 3 .5 m，凈寬11.25 m，全線采用單向逆時針行駛的交通組織方式。全線共設有13 個出口和12 入口與城市道路網相連接；35 處進出口與沿線的地下車庫相連接（含預留地塊下的地下車庫出入口）。設置有三個變配電站、六個排水泵站、兩個進風井、七個排風井、一個監控中心，見圖9、見圖10。

圖9 地下立交效果圖

圖10 奧林匹克公園地下環形隧道橫斷面圖（單位：m）

奧林匹克中心區地下環形隧道創新的設置了地下隧道交通系統之間的地下立體交叉，使得區域內部交通流與城市主骨架交通流在地下高效的轉換，為解決城市地下交通空間的利用提供了成功的范例。

2 地下環形隧道關鍵性技術問題

2.1 平面布局的要點

地下環形隧道的建設往往是土地一級開發的項目，同時它也是多個地下車庫與市政道路相聯系的隧道，因此，往往將其布置在市政紅線之內。在平面布置過程中，應考慮以下主要要點。

（1）線形宜盡量順直，避免小半徑連續彎道

在隧道行駛的車輛受封閉空間的限制，駕駛員往往視線不佳，而且在駕駛車輛的過程中還需要識別出入口和目的地的交通指示。因此，線形順直可以為車輛行駛提供較好的視距，利于車輛的安全行駛。

以通州運河核心區地下環形隧道的平面布局為例，可以看出主隧道平面布局的變化，見圖11。

圖11 平面布局比較示意

（2）地下環形隧道宜盡可能多的連接區域內的地下車庫

仍舊以圖11 為例，圖中的左圖線形中彎道較多，但其連接的地下車庫較多，基本上涵蓋了整個區域的地下車庫；右圖中，線形直順但連接的車庫要少于左圖。但從交通運營安全為第一原則的前提下，采用右圖的平面布局為優先。還有一個主要的理由是，地下環形隧道是地面道路的補充，其不能連接的車庫的出入仍舊可以利用地面道路來完成。

（3）地下環形隧道主隧道平面線形宜滿足《城市道路設計規范》中城市支路的設計標準

地下環形隧道是主要承擔地面交通與地下停車設施聯系的地下交通設施。因此，隧道內車輛的行駛速度往往較低，一般設計速度采用20～30 km/h 為宜，對應《城市道路設計規范》中城市支路的設計標準。

（4）地下環形隧道可以單獨布設，也可以和城市綜合管溝共同布設。以北京為例有單獨布設的奧林匹克公園地下環形隧道、CBD 輸配環、金融街地下隧道等；與城市綜合管溝共同布設的有中關村西區地下隧道、通州運河核心區北環環隧、奧運南區地下環形隧道等。

2.2 豎向設計要點

由于建筑的地下一層經常開發為地下商業，因此地下環形隧道往往是與建筑的地下2 層車庫相聯系，因此隧道的埋深較大，從而造成與地面道路連接的出入口坡度較大。在主隧道的縱斷面設計中，可以采用零坡度，利用橫坡來排除清洗廢水或消防廢水；最大的縱坡可以采用規范中規定的非冰雪地區的縱坡值7%。在出入口的設計中，從行駛安全、減少地面道路干擾的方面來看，宜結合《汽車庫建筑設計規范》的規定，可以采用較大的縱坡，如10%～12%，但應避免坡長過大，造成安全隱患，見圖12。

圖12 地下空間開發豎向布置示意

2.3 斷面布局要點

（1）根據地下環形隧道所處區域預測的遠景年限交通量，確定隧道內的車道數。

（2）根據規劃對地下環形隧道的功能定位，明確其所服務的設計車輛的標準，來確定道路限界。

（3）結合隧道內各附屬系統的設計，如消防系統、通風系統、監控系統、交通設施、排水設施、照明設施等所需的空間，來綜合確定隧道的斷面。例如：通風方式有縱向通風+送/排煙風塔的方式，有設置風管的橫向通風方式，也有兩者相結合的方式，但它們所要求的空間尺寸都不同。隧道內的交通指示標志的尺寸也會影響隧道的斷面尺寸。排水邊溝及過路的橫截溝也會加大隧道內路面的厚度，從而影響整個隧道的斷面尺寸。

2.4 出入口布局及設計要點

2.4.1 出入口設置位置

（1）道路中央：進出口的行車方向與地面道路行車方向一致，見圖13。

圖13 道路中央設置出入口示意（單位：m）

（2）道路單側：適用于單進或單出的進出口。進出口的行車方向與地面道路行車方向一致，見圖14。

圖14 道路單側設置出入口示意（單位：m）

（3）道路外側：進出口設置在機動車道外側，在適當位置并入機動車道。此類進出口設置不當，會與地面道路人行及非機動車系統產生交叉，存在不安全因素，見圖15。

圖15 道路外側設置出入口示意（單位：m）

（4）北京已建成此類隧道的進出口設置方式見表1。

表1 環形隧道出入口設置方式統計表

2.4.2 出入口設置形式

（1）同進同出型

該形式進出主隧道的出入口為雙向行駛的車輛布置在同一斷面內。此方式在北京通州北環環隧中采用過。優點是節約地面道路資源，缺點是需要設置在道路中央，與地面道路交通的銜接是“左進左出”，與通常的交通習慣要求不同。

（2）單獨出入型

該形式是地下環形隧道出入口采用最多的形式。即車輛的駛入和駛出都是獨立的封閉或開敞空間，同時設置有連續的應急停車帶。

（3）地下定向型

該形式是地下環形隧道與城市交通干道聯系的出入口較多采用的形式。如在北京有已建：奧運地下環形隧道與大屯路隧道、成府路隧道相連的出入口；通州北環環隧與新華南北路相連的出入口。這種形式的出入口指向明確，不受路口信號燈影響，通行效率高，利于隧道內車輛的快速集散，見圖16。

圖16 地下定向型出入口示意

2.4.3 出入口與地面交叉口的關系

在場地條件允許的情況下，出入口接入地面道路后，其距離道路交叉口宜控制在80 m 以外，不能影響地面交叉口渠化交通。否則應采取必要和有效的交通管理和控制措施。

2.5 地下環形隧道的附屬系統設計

地下環形隧道的附屬系統應包括消防、通風、供配電、照明、監控、給排水和人員逃生等系統。其中附屬設施包括：監控中心、消防泵房、送/排風塔、地下變配電站、地下排水泵房和逃生出口等，見圖17。

17 地面附屬設施位置示意

地下環形隧道內的附屬系統是支持隧道安全運營的必不可少的組成部分，其系統設置和運轉的效率直接關系到隧道的交通效益和社會效益。因此，在地下環形隧道的規劃設計過程中，應特別注重和加強附屬系統的設計。

3 結語

地下環形隧道規劃設計必須符合國家及地方有關國土管理、環境保護、水土保持等法規的要求，并符合國家現行的有關標準和規范。根據預測交通量確定車道數和建筑限界，在滿足地下環形隧道功能和結構受力良好的前提下，確定經濟合理的斷面。注重隧道內部交通組織應與地面交通組織相協調，合理選擇出入口位置，做到平、縱線形協調，以滿足行車的安全、舒適。

地下環形隧道作為城市地下交通隧道的一種方式，以及地下空間綜合利用的有機組成部分。隨著城市建設的不斷發展，在現代城市交通網絡中將會發揮越來越重要的作用。

[1] 北京市規劃委員會,北京市市政工程設計研究總院.北京市地下聯系隧道規劃設計導則[Z].2010.

[2] 北京市市政工程設計研究總院.奧林匹克公園地下交通聯系通道工程設計文件[Z].

[3] 北京市市政工程設計研究總院.北京通州運河核心區北環環隧工程設計文件[Z].

[4] 北京市市政工程設計研究總院.北京通州運河核心區南環環隧工程設計文件[Z].

[5] 北京市市政工程設計研究總院.北京麗澤金融商務區地下環廊工程設計文件[Z].

[6] 北京市市政工程設計研究總院.北京奧體文化商務園區地下空間及公共空間工程設計文件[Z]