了得網工業技術_城市地下四色快速交通

編輯推薦

從事地下工程規劃、設計、施工和監理等建設單位的相關人員以及高等院校相關專業師生和相關科研院所人員

內容簡介

《城市地下四色快速交通》針對當前城市地下空間利用存在的諸多問題，研究新型城市地下空間豎向分層規劃方法並提出城市地下“四色”快速交通體繫（under rapid transit，URT）的新型理念。據此不但能夠充分發揮城市地下快速交通作用，解決城市擁堵難題，還能增強人民群眾環保綠色交通工具意識，並帶動交通新能源的更新換代。
《城市地下四色快速交通》共分為12章，主要對地下空間的分層與功能運用、地下快速交通的組成、地下交通的斷面規劃和設計、地下交通斷面安全距離、地下交通隧道動力響應分析、地下交通安全體繫、地下交通連接體繫、地下交通的關鍵施工技術、城市智慧交通、國內外地下交通的發展案例進行研究和分析。

作者簡介

目錄
第1章緒論 1
1.1 概述 1
1.2 研究背景 2
1.3 國內外研究現狀 4
1.3.1 國內研究現狀 4
1.3.2 國外研究現狀 6
1.4 研究目的及意義 7
1.5 地下交通繫統概念及特點 9
1.6 地下交通總體規劃的特點 9
1.6.1 地下交通總體規劃的繫統性 9
1.6.2 地下交通總體規劃的預見性 11
1.6.3 地下交通總體規劃的控制性與引導性 13
1.7 城市地下交通開發利用的設想 14
1.7.1 把握好地下交通的開發利用層次 14
1.7.2 民防工程建設必須和城市建設有機結合 15
1.7.3 地下步行道問題 15
1.7.4 建設地下商業服務繫統 15
1.7.5 某些公共設施可考慮轉入地下 15
1.7.6 建議采用地下暗河治理淤積問題 16
1.7.7 某些生產車間地下化 16
1.7.8 抓緊完善地下交通開發建設的相關法規、政策 17
1.7.9 建立地下交通開發建設的管理體制和市場機制 17
1.8 結語 17
第2章新型城市地下空間分層與功能 19
2.1 未來城市地下空間分析 19
2.2 新型城市地下空間總體分層 21
2.3 淺層劃分和功能 22
2.3.1 淺層地層劃分 23
2.3.2 淺層空間的功能 23
2.4 中層劃分及功能 34
2.4.1 中層劃分 34
2.4.2 公路與地鐵的結合 34
2.4.3 城市地下交通之間的銜接 35
2.5 大深層劃分及功能 37
2.5.1 大深層地層劃分 37
2.5.2 大深層功能劃分 37
2.6 超深層劃分及功能 39
第3章新型城市地下交通組成 42
3.1 地下人行繫統 42
3.1.1 對地下人行繫統的認識 42
3.1.2 發展地下人行繫統的必要性 43
3.1.3 地下人行繫統的特點 44
3.1.4 地下人行繫統的布局原則 45
3.1.5 地下人行繫統的布局模式 46
3.2 地下公路繫統 49
3.2.1 城市行車現狀 49
3.2.2 地下公路繫統的特點 51
3.2.3 地下公路繫統的布局原則 52
3.2.4 地下公路與城市功能的整合 52
3.3 地下停車場 55
3.3.1 地下停車場布局原則 55
3.3.2 地下停車場類型 56
3.3.3 地下停車場設計要素 58
3.4 綜合管廊 63
3.4.1 城市綜合管廊發展 63
3.4.2 綜合管廊選線原則 65
3.4.3 綜合管廊的適建條件 66
3.5 配套設施 66
3.5.1 照明繫統 66
3.5.2 標示牌及指示信號燈 67
3.5.3 聯絡通信 71
3.5.4 排水設施 71
第4章城市地下交通斷面規劃與設計 73
4.1 洞門與洞口段 73
4.1.1 洞門結構形式 73
4.1.2 洞門設計 73
4.1.3 洞門牆基礎設置 74
4.1.4 洞口其他設施設置 74
4.2 隧道襯砌一般規定 74
4.2.1 隧道襯砌設計 74
4.2.2 連接處加強 75
4.3 附屬構築物 75
4.3.1 避車洞 75
4.3.2 電纜槽 76
4.3.3 其他設施 76
4.4 輔助坑道一般規定 76
4.5 綜合管廊 77
4.5.1 國內外發展狀況 77
4.5.2 分類 79
4.5.3 建設意義 79
4.6 隧道斷面規劃 79
第5章城市地下交通斷面安全距離 81
5.1 坑道開挖後岩體的二次應力及位移狀態 81
5.1.1 坑道開挖後的彈性二次應力及位移狀態 81
5.1.2 坑道開挖後形成塑性區的二次應力及位移狀態 87
5.2 隧道近接施工影響的分區 91
5.2.1 近接區劃分標準 91
5.2.2 分區判別準則 94
5.3 近接度的定義及近接影響度 95
5.3.1 近接度概念 95
5.3.2 近接影響分區相關因素 95
5.3.3 近接影響度的表達式 97
5.4 近接施工相應對策 98
5.5 新建隧道對既有隧道安全距離的數值分析 100
5.5.1 本構模型 100
5.5.2 既有隧道影響分析 101
5.5.3 新建隧道影響分析 105
第6章城市地下交通隧道動力響應分析 116
6.1 城市地下矩形隧道斷面設計 116
6.2 城市地下交通隧道的結構地震動力響應理論 117
6.2.1 抗震計算理論解析方法簡介 118
6.2.2 動力數值分析方法概述 127
6.3 城市地下交通隧道的結構地震動力響應 132
6.3.1 動力分析模型 132
6.3.2 監測點布置 133
6.3.3 地震荷載選取及輸入 134
6.3.4 新建隧道與既有隧道的動力相互影響規律 135
6.4 本章小結 154
第7章城市地下交通安全體繫 155
7.1 通風繫統 155
7.1.1 隧道正常通風計算方法 155
7.1.2 豎井送排式與射流風機組合分段縱向式通風計算方法 160
7.1.3 一般隧道自然風壓計算方法 161
7.1.4 火災應急通風繫統 162
7.2 消防繫統 165
7.2.1 誘發地下交通隧道火災事故的原因 165
7.2.2 地下交通火災的特點 165
7.2.3 城市地下交通隧道消防滅火 167
7.3 應急繫統 170
7.3.1 人行橫通道 170
7.3.2 車行橫通道 171
7.3.3 新型逃生艙 171
7.3.4 防火隔離 171
7.3.5 隧道縱向疏散方式 171
7.4 救災繫統 172
7.5 排水繫統 173
第8章城市地下交通連接體繫 175
8.1 城市地下交通的連接 175
8.1.1 城市軌道交通樞紐站 175
8.1.2 城市軌道交通樞紐站的特點 175
8.1.3 綜合交通樞紐的相關設計 176
8.2 城市既有建築與地下交通連接 176
8.2.1 連接模式的設計要點 177
8.2.2 連接模式的平面類型 177
8.2.3 連接模式的空間類型 179
8.3 地下交通與既有地面道路銜接 181
8.3.1 地下交通與既有地面道路銜接的組合分析 181
8.3.2 地下交通與既有地面道路銜接的組合方式 182
8.4 地下交通出入口規劃 184
8.4.1 地鐵出入口規劃形式的分類 184
8.4.2 地鐵出入口規劃 184
8.4.3 地鐵出入口與其他交通繫統結合 186
8.4.4 出入口外觀設計 188
8.4.5 出入口人性化設計 190
8.5 地下連接體繫初步構想 192
第9章關鍵施工技術 194
9.1 概述 194
9.2 基坑施工 195
9.2.1 基坑支護 195
9.2.2 基坑降排水工程 196
9.2.3 基坑開挖 196
9.2.4 地基處理 197
9.2.5 基坑回填 198
9.2.6 基坑施工安全監測 199
9.3 明挖預制拼裝法施工 200
9.3.1 預制拼裝法 200
9.3.2 預制拼裝法的特點 200
9.3.3 構件預制 201
9.3.4 構件運輸 205
9.3.5 構件拼裝 206
9.3.6 防水措施 207
9.4 結語 210
第10章國外地下公路發展概況 211
10.1 城市開發地下交通的必要性 211
10.2 地下快速公路網的特點 211
10.3 國外地下公路發展概況 212
10.3.1 韓國釜山 212
10.3.2 西班牙馬德裡M-30環線工程 213
10.3.3 莫斯科計劃興建地下公路 213
10.4 經驗教訓及關鍵因素 214
10.4.1 事先制定設計標準 214
10.4.2 由管理團隊選擇施工方法 214
10.4.3 實時監控 214
10.5 結論 214
第11章城市智慧交通 216
11.1 城市智慧交通介紹 216
11.1.1 ITS的基本概念 216
11.1.2 建立ITS的技術關鍵 217
11.2 ITS的內容 218
11.2.1 先進出行者信息繫統（ATIS） 219
11.2.2 先進交通管理繫統（ATMS） 222
11.2.3 先進公共交通繫統（APTS） 227
11.2.4 先進車輛控制繫統（AVCS） 230
11.3 ITS的主要設施 233
11.3.1 ITS設施概述 233
11.3.2 傳感監測設施 233
11.3.3 信息傳輸設施 234
11.3.4 計算機硬件 235
11.3.5 應用軟件 235
11.4 國外智能交通繫統簡介 235
第12章國內外地下繫統案例 241
12.1 珠海橫琴地下綜合管廊建設 241
12.1.1 珠海橫琴新區綜合管廊概況 241
12.1.2 橫琴綜合管廊規劃設計 242
12.2 芝加哥地下交通案例 248
12.2.1 芝加哥Pedway 248
12.2.2 Pedway建成背景 248
12.2.3 Pedway發展歷史 249
12.2.4 Pedway繫統概述 250
12.2.5 Pedway發展前景 253
12.2.6 啟示 253
12.2.7 結語 254
參考文獻 255

前言

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第1章緒論
1.1 概述
自20世紀50年代以來，城市交通擁擠已經成為發達國家乃至發展中國家困擾不休的問題。20世紀80年代開始，隨著我國社會經濟的快速發展，城市交通結構越來越復雜，城市交通需求量迅猛增長，而城市交通基礎設施建設硬件和軟件的供給不能全部迅速地跟上，致使城市交通問題日益嚴峻，其中交通擁堵就是*直接的體現（圖1-1）。
圖1-1 城市交通擁堵
21世紀是人類開發利用地下交通的世紀，隨著北京、上海、廣州、深圳等城市地鐵的建設，大規模地下交通開發在我國東部沿海經濟發達地區已初露端倪。然而，相對於日益增多的地下交通開發，繫統性的總體層面的城市地下交通規劃仍十分缺乏。目前，國內僅有北京、青島、廈門等城市陸續編制完成地下交通開發利用規劃，起到一定的示範作用。國家層面的地下交通規劃規範也正在編制當中。
城市地下交通的利用不僅改善了人們正常的出行，減少了人們出行的時間損失，還能減少城市交通事故，改善城市投資、創業大環境，甚至保障整個社會經濟的持續健康發展。因此，優化城市地下交通規劃可以實現整個城市的發展和升級，也是決定城市在未來競爭中能否脫穎而出的重要因素。本書結合我國各大城市當前交通擁堵但解決辦法卻不多的實際現實，探討總體層面的地下交通規劃（以下簡稱“地下交通總體規劃”）編制內容、特點與方法，以期為地下交通總體規劃的編制提供借鋻。
1.2 研究背景
隨著社會經濟的快速增長，城市化進程的明顯加快，全球機動車擁有量不斷增加，導致全球各大城市普遍存在交通擁擠、用地緊缺、交通噪聲及廢氣污染嚴重等難題，嚴重阻礙著城市的健康、和諧和快速發展。在我國，許多城市的規模正在迅速擴大，城市人口密度的增加給城市交通帶來了巨大的壓力，而受到土地資源、環境保護等約束條件的限制，城市路面交通正面臨發展的極限。在此背景下，城市立體化開發的思想應運而生。早期，由於開發難度以及建設成本等條件制約，立體化開發主要集中於向上層空間發展，反映到交通體繫中就是各種高架和立交橋的產生，城市高架在一定程度上改善了城市交通，但隨之引發了日益惡化的城市居民生活環境問題，也嚴重影響了城市景觀（圖1-2）。因此，近年來城市發展空間開始由地面及上部空間逐漸向地下延伸，並逐漸成為城市中心區研究和實踐的熱點。
圖1-2 城市高架
在眾多利用地下空間解決交通問題的開發形式中，地下軌道交通無疑是效率較高的途徑（圖1-3、圖1-4）。北京、上海、廣州、鄭州等多個城市軌道交通建設都發展到一定規模。但是，私人機動車出行占總交通的30%左右，在時間上、空間上與公共交通占用幾乎同樣的城市資源，而且以高端客流為主，必須要承認私人機動車對城市核心區不可替代的作用。此外，貨運交通同樣需要使用城市道路，因此，單純強調公交優先，解決不了現階段國內城市核心區交通矛盾突出的問題。要解決好私人機動車與貨運交通之間的問題，利用地下交通有目的地開發，有效銜接城市路網與核心區路網的地下道路繫統，解決復雜的機動車交通需求、空間、效率和環境之間的矛盾，是一條值得探索的有效途徑。但是，由於開發成本等條件限制，目前大規模建設地下交通體繫的時機尚不成熟。如何利用現有的地下資源，配合地面交通繫統，解決目前依靠地面交通繫統難以解決的中心區交通擁堵、重要交通樞紐接駁以及快速運輸網絡通道效率低等問題，應該是當前研究地下交通體繫的主要內容。
國外在早期已經開始了城市交通繫統與土地利用關繫的研究，出現了芝加哥學派的城市地域空間結構理論：同心圓、扇形和多核心結構的城市地域空間結構三大理論。這些理論都認為不同的土地利用功能需要不同的交通條件。軌道交通、地面快速路已經引導著大城市朝著同心圓和扇形結構發展，而多核心結構在城市總體宏觀規劃下也借助上述交通繫統逐漸形成。這裡的地面快速路繫統由於地面土地資源的限制和開發建設成本等原因，以環狀加放射線的高架道路為交通線網的主要形式，但是由於線路出入口多，沿線土地高度開發，交通需求不斷增長，這種形式顯現出越來越多的缺陷。例如，跨區出行的交通量占用中心區交通設施的情況嚴重，導致中心區環形路段交通壓力巨大和出行時間長，從而引發交通擁堵；交通污染問題日益嚴重；出入口設計上的不合理造成眾多交通瓶頸，導致地面快速路整體通行效率低下等。這些缺陷的顯現，使得原本期望形成的多核心結構的城市空間發展不明顯，因此迫切需要出入口少的線路來抑制沿線土地拼圖式發展。這樣，對具備該特性的地下道路繫統的需求就應運而生。合理規劃和建設地下道路繫統，可以解決當前地面交通體繫的一些頑疾：可以使車輛避開惡劣的天氣，使交通工具所產生的噪聲、尾氣得到集中有效的處理；車速的提高降低了汽車能耗，也減少了能源的浪費和汽車尾氣的排放量，在不影響城市人文景觀的條件下，對環境的破壞降到**程度，對城市可持續發展意義重大，可以緩解城市中心商業區交通擁擠的狀況，提高中心區路網運輸效率，提高道路繫統運行可靠性；能有效緩解城市中心區道路用地緊張的問題。因為地下道路繫統建在地下，運行環境是封閉的，不受地面交通繫統和氣候條件的影響，車輛可以快速、暢通、安全地行駛，這是對地面道路網絡繫統的補充和完善，在有效緩解地面交通擁擠的同時，了中心區建設用地，提高了土地的使用效率。
圖1-3 鄭州地鐵
圖1-4 廣州地鐵
地下交通繫統的發展*早可以追溯到1863年倫敦建設的世界上**條地鐵。隨後，地下交通繫統的各種交通方式都有不同程度的發展。其中地下軌道交通的發展*為迅速，迄今為止，世界上超過43個國家的118座城市建有地鐵。而作為地面道路繫統的延伸和補充，地下道路繫統的建設也逐漸被全球各大城市關注，成為解決未來城市中心區交通問題的途徑之一。*為著名的是美國波士頓拆除了原6車道中央高架大道，修建地下快速路，從而減少了噪聲污染，在一定程度上維護了社會公共利益；莫斯科在三環地下36m深處修建了近4km的快速路；日本東京新宿SUB—中心區全長11km的地下道路；還有規劃中的法國巴黎拉德芳斯的大規模地下交通開發計劃和澳大利亞布裡斯班TransApex計劃等。
我國國內已實施的有北京中關村西區和金融街地下交通工程、廣州珠江新城地下交通等，正在建設和規劃的有上海CBD核心區地下“井”字形通道規劃、上海外灘交通樞紐等項目。著名工程院院士錢七虎在為解決北京交通擁堵問題提議時明確提出了“北京應該發展以快速軌道交通為首位，建設地下快速道路”的思路，在《北京地下交通規劃》一書中，規劃了四縱兩橫的地下快速路網，以緩解二環、三環以及長安街的交通壓力。2011年1月6日，北京CBD核心區地下工程項目正式開工，將開發至地下5層，並將建設無交叉的地下單行環路，在地下即可穿越東三環和建國路。此外，武漢、青島、重慶、西安、天津、鄭州、昆明以及成都等城市都計劃開發地下交通，有效利用地下資源，緩解城市用地壓力，而地下道路繫統則是這類規劃中不可缺少的部分。
因此，地下道路是解決城市中心區交通擁堵與環境問題的重要手段（圖1-5），對優化城市中心區路網，補充交通能力，均衡交通負荷，提高城市交通的可靠性都有著重要的作用。在城市發展規模進一步擴大，中心區土地資源日益緊缺，交通壓力不斷增大的今天，有效利用地下道路繫統對於城市核心區的可持續發展有著非常重要的意義。
圖1-5 城市地下道路
1.3 國內外研究現狀
1.3.1 國內研究現狀
目前，國內在地下道路交通方面的研究主要分三類：
**類，針對某個地下交通工程項目提出發展地下交通繫統的意義和設計方法。
如上海CBD核心區地下井字通道、廣州珠江新城地下交通規劃、上海外灘交通樞紐（圖1-6）等。其中，劉韻（2006）、許傳強等（2008）和陳志龍等（2009）對城市地下快速路建設動因及其發展趨勢進行定性分析；吳月霞（2008）從人文歷史、國外建設地下道路的經驗及其發展形態方面，探討國內地下道路的發展策略；袁文凱等（2007）、潘麗珍等（2006）、俞明健等（2006）和張天然等（2007）、司徒炳強等（2008）分別對天津、青島、上海和廣州等城市地下道路功能定位及其適用性進行研究。這些研究都從不同程度上論證了地下道路建設對於未來城市中心區交通有序和可持續發展的重要作用，但基本都是定性分析，未能從量化的角度分析地下道路建設對未來城市中心區道路交通體繫以及整個城市規劃的影響。即使是常規的交通影響評價，也基本未見相關文獻。僅等（1996）對地下道路工程經濟評價方法進行了一定的歸納總結；林鼕等（2006）對地下道路環境影響評價進行了初步的探討；王衛平等（2010）對地下道路帶來的減少環境污染、提高交通效率、減少擁堵等社會效益提出了評價指標體繫和評價方法。但是這類評價偏重於地下道路繫統建成後的經濟和社會效益評價，沒有涉及地下道路繫統建設為城市道路交通繫統帶來的效率提升程度、可達性提高程度、出行便利程度以及交通可靠性提升程度的評價，對於正確評價地下道路繫統的功能和作用缺乏實質性的意義。
圖1-6 上海外灘規劃
第二類，進行單一交通運輸方式或單一技術環節的研究。
馬保松等（2004）近年來開展了地下管道物流運輸繫統的研究；李素艷等（2007）進行了地下道路理論通行能力和地下道路出入口交通組織的研究，提出了我國地下道路出入口變速車道設計長度的取值建議；朱麗等（2008）對隧道形式的出入口設計進行了研究；司徒炳強等（2009）則對地下道路地面出入口間相對位置的組合模式進行了研究，以交織段換道次數為主要判斷依據，建立交織段*小長度模型；胡郁蔥等(2009)以集散效率**化為目標，建立了針對地下快速路的集散點選擇模型；韓敬文(2010)從地下道路出入口選址影響因素著手，建立了基於層次分析法的選址模型。這些研究主要還是從實際規劃和實施過程中存在的問題出發，力圖從技術上尋求解決問題的可行方法，考慮的影響因素有一定局限性。由於對地下道路與整體交通繫統的相互影響機理沒有進行深入研究，提出的技術方案在實際應用中的效果得不到有效驗證，其研究成果的理論與現實意義都受到了一定程度的影響。
第三類，政府文件出臺，推動地下交通開發。
2005年7月北京市政府審批通過了《北京市中心城中心地區地下空間開發利用規劃（2004～2020年）》。這是我國**次正式編制完成特大城市總體規劃層面的地下交通專項規劃，其中一部分就是地下交通繫統。2010年8月，廣州出臺了“地下空間”使用規範。這些研究成果表明我國對地下交通體繫的研究正逐步深入開展起來。
1.3.2 國外研究現狀
在國外，地下交通繫統的研究以及建設起步比國內早，可以歸納為兩個階段：
**，建設使用階段。國外的地下快速路發展史較長，除美國波士頓、日本東京(圖1-7)、澳大利亞布裡斯班等地以外，加拿大蒙特利爾、法國巴黎、西班牙馬德裡等地都有地下道路繫統成功建設案例。這些工程項目的建設目的之一就是為了緩解地面交通壓力和城市用地問題，但是它們依然沿用地面交通發展思路，即城市發展需要地下交通繫統時首先修建，到了運營管理時纔研究如何優化布局等問題。此外，由於國外發達國家的城市交通趨近於平衡狀態，一般都沒有形成地下快速路的網絡結構，對地下快速路給城市交通帶來的影響也同樣缺乏定量分析。
圖1-7 日本東京地下道路規劃
第二，理論研究實驗階段。目前國外開展了地下貨物運輸，即地下管道物流配送繫統的研究和實驗工作，如Liu（2004）對紐約應用地下管道運輸貨物進行可行性研究，德國波鴻魯爾大學Stein教授**的課題組開始研究CargoCap地下管道物流配送繫統，並正在開展實驗階段的研究工作（圖1-8）。另外，還有Zacharias（2000）、Jeyapalan（2005）等開展了地下交通的模型和技術研究。但是，上述研究工作一般以單一運輸方式為主，針

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