地下道路的规划与设计高一14班 林华桢.docx
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地下道路的规划与设计高一14班林华桢
地下机动车道路的
规划与设计
东莞中学高一(14)班林華楨
摘要
随着我国城市化的快速推进,我国城市人口不断增加。
与此同时,城市居民对出行的要求也逐步提高。
这直接导致了城市汽车保有量的快速增长。
而在城市居民充分享受出行的便利的同时,一系列的问题开始出现:
交通拥堵、环境污染。
2013年年初,我国北京出现了长时间的雾霾天气。
北京机动车是城市PM2.5的最大来源,约为四分之一,空气中硝酸盐的颗粒,大部分是由汽车产生的物质所转化的。
硝酸盐颗粒的指数达到了40微克/立方米至50微克/立方米,超过了PM2.5的日均值35微克/立方米标准线。
而修建地下机动车道路(下文简称地下道路),将部分的车辆转入地下,减少汽车尾气对地表大气的污染,亦不失为一个良策。
本论文就地下道路的意义及其规划设计要点做出阐释。
这也许对我国的城市交通规划起到一定的引导作用。
关键词:
地下建筑学交通工程城市规划
目录
摘要2
第1章绪论5
1.1本论文的背景和意义5
1.2本论文的主要方法和研究进展5
1.3本论文的主要内容5
1.4本论文的结构安排5
第2章修筑地下道路的意义6
2.1对城市的交通形势6
2.2对居民的生活6
2.3对城市的生态环境7
2.3.1大气................................................................................................................................8
2.3.2噪声.................................................................................................................................8
2.4战略意义8
2.4.1对自然灾害的防御.................................................................................8
2.4.1.1地震...................................................................................................8
2.4.1.2风灾...................................................................................................9
2.4.1.3火灾...................................................................................................9
2.4.2对战争的防御.......................................................................................9
2.4.2.1民防........................................................................................10
2.4.2.2在战事过程中对城市生命线的防护..........................................10
第三章地下道路的规划............................................................................................10
3.1规划要点.......................................................................................................10
3.2地下道路的选线.............................................................................................11
3.2.1考虑对地质环境、水环境的影响........................................................11
3.2.2考虑实际需求.......................................................................................12
3.2.3考虑地下水对地下道路的影响..............................................................12
第四章地下道路的设计..............................................................................................12
4.1城市地下道路的组成部分...................................................................................13
4.2地下道路各部分的设计......................................................................................13
4.2.1出入口及匝道.........................................................................................13
4.2.1.1出入口.........................................................................................13
4.2.1.2匝道.............................................................................................14
4.2.2隧道.........................................................................................................14
4.2.3服务区.......................................................................................................15
4.2.4道路交汇点...............................................................................................15
4.2.5民防及战备设施........................................................................................15
4.3防水设计............................................................................................................16
4.4防火设计............................................................................................................17
4.5通风与换气..........................................................................................................17
4.6排水...................................................................................................................17
4.7防震设计.............................................................................................................17
结论19
致谢......................................................................................................................................19
参考文献........................................................................................................................20
第一章
绪论
1.1本论文研究的背景和意义
地下空间,是指在岩层或土层中天然形成,或经人工开发形成的空间。
人类早在远古时期就开始了对地下空间的开发,将天然洞穴作为居住的场所。
如今,随着全球人口的不断增加,以及经济的快速发展,城市化正在快速地推进。
但是,有限的城市空间却逐渐成为了城市发展的制约因素。
因此,如何提高城市土地的利用效率成了当务之急。
有鉴于此,人类开始对城市空间进行立体化的开发。
目前,世界各地已进行了一些有益的尝试,如向空中开发,建设摩天大楼;或是向海中扩张,填海造地。
但是,在人们进行实践的同时,却也发现这两种实践存在较多的局限性。
摩天大楼的修建,似乎改善了城市的景观。
实际上,伴随着摩天大楼的大量建设,一系列环境问题以及实际问题也将接踵而至。
而向海上开发,却又受到海洋环境的制约。
而且全球变暖导致海平面上升,最终也必将影响到近海及海上的人类活动。
因此,向海中、空中发展,都不是扩展城市面积、提高城市土地利用率的有效途径。
因此,开发地下空间不啻为一个较好的选项。
城市的形成,与商业的出现与发展密不可分。
而商人这一阶级的出现,导致了第三次社会大分工,也因此形成了城市。
随着历史的发展,城市慢慢的具有了居住、工作(学习)游憩这三个要素。
随着工业化的发展,这三项功能的存在产生了冲突,它们交织在一起,导致了城市环境的恶化。
逐渐地,城市被划分为具有不同功能的多个片区,如工业区、商业区、住宅区等。
但是,城市规模的扩大使得各区离散程度加大,人们在各区之间的移动也变得更为不便。
此时,汽车等新式交通工具的出现为改变这一现状提供了契机。
最终,交通这一要素加入城市原有的三大要素中。
不可否认,汽车的出现给人们提供了极大的便利。
但是,汽车保有量的快速增长也成了一种“城市病”。
大气污染以及噪声是汽车给城市带来的两大难题。
此外,汽车在移动过程中需要一定的空间,在它搭载人们到达目的地后,也需要一定的设施供其停放。
城市地面空间寸土寸金,已无法容下快速增多的机动车。
综上所述,将地下建筑与交通工程融为一体,可以在一定程度上缓解交通需求的增长所导致的交通设施增加与城市用地紧张之间的矛盾,并在一定程度上缓解由汽车造成的各类污染。
从上世纪起,一些西方国家就开始在这一方面进行了一些尝试。
当下,我国的城市化正在快速推进,不断增长的交通需求与有限的城市用地的矛盾愈发突出。
对此课题进行研究,亦可对我国城市交通的发展起到一定的参考意义。
1.2本论文的研究方法
本课题主要依靠阅读相关资料进行研究。
1.3本论文的主要内容
本论文主要对城市地下道路的规划与建设的意义与方法进行阐述。
1.4本论文的结构安排
本论文共分为四章,第一章为绪论,第二章为修筑地下道路的意义,第三章为地下道路的规划要领,第四章为地下道路的设计。
第二章
修筑地下道路的意义
2.1对城市的道路交通形势
近几年来,随着国民经济的快速发展,私家车的保有量快速增加,导致了地面道路的交通问题愈发突出。
加之我国道路增长速度远低于车辆的增长速度,以及我国密集的城市人口,导致城市的道路交通状况日趋严峻,降低了道路的利用效率,严重制约着国民经济的发展。
我国公路与车辆增长状况表2-1
年度
全国公路里程
(万千米)
对1990年的
增长率(%)
民用汽车
总量(万辆)
对1990年
的增长率(%)
1990
102.83
551
2000
140.27
36.4
1609
192.0
2001
169.80
65.1
1802
227.0
2002
176.52
71.7
2053
272.6
2003
180.98
76.0
2383
332.5
资料来源:
石京,《城市道路交通规划设计与运用》[M],人民交通出版社,2006
我国部分城市主要道路高峰小时的平均车速表2-2
城市
南京
上海
天津
北京
宁波
大连
杭州
鞍山
萧山
车速(km/h)
25.5
<20
20
15
26.9
32
27.5
30
21.8
资料来源:
石京,《城市道路交通规划设计与运用》[M],人民交通出版社,2006.部分资料来自清华大学交通研究所实地调查。
由上可知,我国城市的道路存在严重的供需矛盾,降低了道路的使用效率。
一边是快速增长的汽车保有量,另一边却是拥挤不堪的城市地面道路。
美国城市波士顿在1959年建成了波士顿中央大道,筑成高架桥直接穿过市中心,给周边地区带来了极大的不良影响。
当时的设计车流量为每天7.5万辆车,但在不到20年的时间里,其日车流量就达到20万辆,这条路成为全美最拥堵的公路,每天塞车时间达10小时以上,事故发生率为美国城市平均交通事故率的4倍。
据估算,如果不改建,到2010年,这条公路的日塞车时间将达16小时。
拥堵造成的直接经济损失为每年5亿美元,如果再加上给城市经济发展带来的损失,这一数字将不可估算。
为此,波士顿展开了隧道改造工程(CentralArtery/TheThirdHarborTunnelProject,CA/T),俗称“大开挖”(BigDig),在现有的中央大道的下方修建一条双向8~10车道的地下快速路。
隧道建成后,新建的地下中央高速路设计流量为每天25万辆车,即使在上下班高峰时期,车流的速度仍能保持在50公里/小时左右。
由此可见,修筑地下道路对缓解城市的交通拥挤有一定的效果。
但是必须注意的是,短期内修筑地下道路的目的不在于运送客流,而是疏导地面上过于拥挤的车辆。
而且,修筑地下道路虽然对城市的长远发展有一定的益处,但是其极大的开销要求城市有足够的财力,同时还要兼顾到城市居民在施工期间的出行需求,还有成本的回收也是一个必须考虑的问题。
2.2对居民的生活
上文提到,修建地下道路在一定程度可缓解拥挤的地面交通,这是对居民的出行大有裨益的。
地面的交通状况得到缓解,使得城市居民的生活环境得到改善。
美国波士顿在修筑地下的中央大道后,给城市中心增加了40英亩的绿地。
根据当地居民的反映,在修筑地下道路前,高架桥下成为停车场,但同时变成了污秽滋生之地。
垃圾遍地,鼠患屡禁不止,成为波士顿的一大公害。
不仅如此,高架桥的修建割裂了波士顿市中心,人们嫌恶地把漆成绿色的高架路称为“绿色怪物”,和“波士顿的柏林墙”。
高架桥所投下的巨大阴影严重影响了居民的生活。
地下隧道修成后,波士顿市政府拆除了高架桥,给居民们留下了良好的环境。
除此之外,将道路交通转移到地下空间,可以保证地面步行者的安全,防止汽车对步行者的伤害,真正实现“人在地上,车在地下”这一目标,并把城市道路的主动权还给了居民,而不是汽车。
2.3对城市的生态环境
2.3.1大气
在我国的生态环境问题中,空气污染问题尤为突出。
我国的大气污染属于烟型污染,大气中的总悬浮颗粒物(TSP)、二氧化硫、机动车尾气以及氮氧化物等仍是主要的污染物质,其中以尘和二氧化硫污染危害最甚,并逐渐上升。
据资料显示汽车每消耗1t燃料,在废气中要排出5070g有害物质;汽车每行驶1km,将排出一氧化碳50g,一氧化氮6.9g,碳氢化合物2.5g。
而随着机动车保有量的快速增长,这一问题愈发突出。
我国严重的空气污染,导致我国形成多个酸雨区,如广东、广西、四川盆地及贵州大部分地区形成的西南华南酸雨区,成为与欧洲、北美酸雨区并列的世界三大酸雨区之一。
以下列举南京市的相关统计资料,以说明机动车的尾气污染问题。
南京市机动车污染物现状怠速排放因子[g/(veh·km)]表2-3
污染物
汽油轿车
微型车
中型车
重型汽油车
重型柴油车
摩托车
吉普车
碳氢化合物
60.48
87.95
138.57
78.58
35.36
34.81
94.73
一氧化碳
647.38
367.09
610.85
1240.68
152.09
222.14
448.68
氮氧化物
6.80
10.34
19.30
9.78
184.49
0.25
15.65
资料来源:
李修刚,杨晓光,王玮,邓学钧.用于城市交通规划的机动车污染物排放因子[J].交通运输工程学报,
2001.4
南京市机动车污染物现状排放因子[g/(veh·km)]表2-4
平均速度(km/h)
污染物
汽油轿车
微型车
中型车
重型汽油车
重型柴油车
摩托车
吉普车
10
碳氢化合物
12.37
16.89
26.21
23.57
11.70
9.03
18.14
一氧化碳
122.93
71.30
118.65
357.79
45.24
41.29
87.15
氮氧化物
2.10
3.18
5.33
4.06
63.22
0.09
4.82
20
碳氢化合物
7.58
10.18
15.80
14.28
8.75
5.69
10.93
一氧化碳
76.97
45.79
76.20
221.23
29.11
19.48
55.97
氮氧化物
1.88
2.86
4.79
4.32
50.95
0.08
4.33
40
碳氢化合物
4.57
6.25
9.71
6.39
5.40
4.13
6.71
一氧化碳
44.72
27.78
46.22
108.53
14.81
9.62
33.95
氮氧化物
1.86
2.74
4.59
4.83
38.93
0.10
4.15
60
碳氢化合物
3.15
4.53
7.03
3.78
3.84
3.52
4.87
一氧化碳
26.10
17.25
28.69
75.21
10.04
6.05
21.08
氮氧化物
1.96
2.76
4.26
5.33
37.12
0.12
4.18
80
碳氢化合物
2.50
3.75
5.82
2.84
3.12
3.33
4.03
一氧化碳
17.76
12.53
20.84
73.10
9.00
4.80
15.31
氮氧化物
2.05
2.95
4.93
5.83
44.04
0.14
4.46
资料来源:
李修刚,杨晓光,王玮,邓学钧.用于城市交通规划的机动车污染物排放因子[J].交通运输工程学报,
2001.4
影响机动车污染物排放的因素有很多,其中最主要的是车型与车速。
但是,以上列举的环境问题,在大多数时候都不是由开发地下空间所引起的,开挖地下道路也不一定能完全消除这些污染源。
但至少已知的一点是,将地面上过多的机动车转移到地下,一方面会在一定程度上减轻废气排放对大气的污染,另一方面,由于将地面上的部分道路转移到地下,城市的绿地面积将会扩大,对城市大气的净化起到了一定的效果。
2.3.2噪声
噪声对城市居民的生活有极大的影响。
由城市道路交通所引发的噪声主要有排气噪声、发动机噪声以及轮胎噪声。
其中,排气噪声是汽车的主要噪声源,它通常比其它噪声要高10~15dB。
排气噪声主要是由发动机排气阀周期性开闭所产生的压力脉冲激发气流振动而产生的,其能量主要分布在200Hz以下的低频区。
发动机噪声是由于机械力作用和气缸中气体受压缩并燃烧产生的气体压力作用在活塞与气缸壁上而产生的,两者都能引起发动机外表面振动而辐射噪声。
内燃机噪声和它的燃烧方式、发动机结构、转速、排量、负荷等因素有关,其中,燃烧是主要的噪声源。
另外,当车速达到50km/h以上时,轮胎噪声就显得很突出了。
轮胎噪声是一种高频性噪声,主要由轮胎花纹和路面之间互相挤压空气所产生的。
其中轮胎花纹形状是影响轮胎噪声的重要因素。
横肋状花纹噪声较大,竖状花纹噪声较小,轮胎噪声变动范围是相当大的。
噪声会给人的身体健康带来一定的影响。
一方面,噪音会对人的心理产生影响。
吵闹的环境噪声,会干扰人类的思维,容易使人精神无法集中,使人产生烦恼的感觉,影响工作效率,妨碍休息和睡眠等。
实验证明,噪声影响睡眠的程度大致与声级成正比,在40dB时,大约有10%的人受到影响;在70dB时,受影响的人则就上升至50%。
突然一个响声将人惊醒的情况也基本上与声级成正比,40dB的突然噪声一般将10%的睡眠者惊醒;60dB的突然噪声则通常会惊醒70%的睡眠者。
在强噪声下,还容易掩盖交谈或者危险警报信号,分散人的注意力,导致意外事故的发生。
另一方面,噪音会对人的生理带来影响,这主要表现在以下二点:
一是对听力的影响。
人处于强噪音环境一段时间后,会引起一定程度的听觉疲劳,听力变得迟钝,经过适当休息之后,听力会逐渐恢复。
但是,如果长期在比较强烈的噪声下工作、生活,听觉疲劳就不易恢复,并会造成内耳听觉器官发生病变,导致噪声性耳聋。
如果人们突然暴露在高强度噪声(140~160dB)下,就会造成听觉器官急性外伤,引起鼓膜破裂流血,双耳完全失聪。
二是对人体机能的其它影响。
据观察研究,在强噪声的影响下,可能诱发一些疾病。
研究发现,长期在强噪声下工作的工人,除了耳聋外,还常常伴有头晕、头痛、神经衰弱、消化不良等症状,从而引发高血压和心血管病。
更强的噪声刺激内耳腔前庭,使人头晕目眩、恶心、呕吐,还会引起眼球振动、视觉模糊以及呼吸、脉搏、血压等发生波动。
因此,交通噪声对城市居民的影响不容忽视。
修建地下道路,将部分道路交通转入地下空间,就可以在一定程度上减轻交通噪音对城市居民的影响。
2.4战略意义
2.4.1对自然灾害的防御
在城市快速发展的同时,城市的防灾任务也愈发值得人注意。
城市集聚着大量的人口,在灾难发生前保护好居民的生命财产安全,已经成为了城市决策者的一项
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