路軌共建的城市地下快速路系統(tǒng)方案研究
——以濟(jì)南市黃河大道快速路為例

張春光

[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

濟(jì)南市是山東省省會，別稱泉城，為國家歷史文化名城。黃河貫穿濟(jì)南市西北部，在濟(jì)南境內(nèi)全長約183 km，是分割南北兩岸交通聯(lián)系和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的天然屏障。

2019 年9 月，習(xí)近平總書記在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展會議上明確提出：黃河流域是我國重要的生態(tài)屏障和重要的經(jīng)濟(jì)地帶，是打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)的重要區(qū)域，在我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)安全方面具有十分重要的地位。

2021 年5 月，國務(wù)院同意了《濟(jì)南新舊動能轉(zhuǎn)換起步區(qū)建設(shè)實(shí)施方案》。實(shí)施方案提出貫徹落實(shí)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略，加快山東新舊動能轉(zhuǎn)換綜合試驗(yàn)區(qū)建設(shè)，高標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量建設(shè)濟(jì)南新舊動能轉(zhuǎn)換起步區(qū)。

黃河大道是濟(jì)南市“三環(huán)兩廊十二射”高快路網(wǎng)中重要的“一廊”——黃河北岸的快速走廊，也是串聯(lián)起步區(qū)兩大組團(tuán)五大功能區(qū)域的集景觀、交通、經(jīng)濟(jì)和功能于一體的復(fù)合功能軸線。圖1 為項(xiàng)目區(qū)位圖。

圖1 項(xiàng)目區(qū)位圖

黃河大道快速路的建設(shè)對于踐行黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要、銜接跨黃河通道、加強(qiáng)南北聯(lián)系、服務(wù)并促進(jìn)起步區(qū)開發(fā)與發(fā)展具有十分重要的意義。

1 項(xiàng)目概述

1.1 項(xiàng)目概況

黃河大道一期工程北起崔寨北組團(tuán)孫耿北路，南至大橋組團(tuán)G104（鵲華東路），采用主輔路的形式。主路為城市快速路，設(shè)計(jì)速度80 km/h，標(biāo)準(zhǔn)段雙向6車道；輔路為城市主干路，設(shè)計(jì)速度50 km/h，標(biāo)準(zhǔn)段雙向6～8 車道。在邢家渡干渠以南至G104 段，快速路受建設(shè)條件限制，近期在現(xiàn)狀公路基礎(chǔ)上拓寬改造為雙向8 車道城市主干路，設(shè)計(jì)速度60 km/h，預(yù)留遠(yuǎn)期沿規(guī)劃線位快速化西延條件。

黃河大道一期工程全線與有軌電車共線，其中鳳凰大橋以北為近期實(shí)施段，以南為遠(yuǎn)期預(yù)留段。

1.2 功能定位

黃河大道集多重功能于一體，其主要功能定位：

（1）景觀軸——支撐黃河生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展的重要走廊；

（2）交通軸——濟(jì)南高快路網(wǎng)的重要組成部分、多種交通方式復(fù)合的交通廊道；

（3）經(jīng)濟(jì)軸——促進(jìn)新舊動能轉(zhuǎn)換的金色紐帶；

（4）功能軸——實(shí)現(xiàn)“北起”戰(zhàn)略定位的關(guān)鍵動脈。

2 總體方案設(shè)計(jì)

2.1 快速路路線走向

合理的線路走向可發(fā)揮快速路的交通功能，形成有機(jī)高效運(yùn)作的路網(wǎng)，改善地區(qū)交通狀況，促進(jìn)社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]。規(guī)劃黃河大道線位銜接起步區(qū)大橋、崔寨兩大組團(tuán)，串聯(lián)總部經(jīng)濟(jì)區(qū)、科創(chuàng)文辦中心、體育中心、會展片區(qū)和科技制造區(qū)五大功能區(qū)域，與七處跨黃河通道相聯(lián)系。方案研究從路網(wǎng)組成、地塊規(guī)劃、征地拆遷、區(qū)域交通影響、兩端工程銜接、工程可實(shí)施性等方面綜合考慮，選擇采用規(guī)劃路線走向，大橋組團(tuán)段因近期受建設(shè)條件限制，一期工程利用既有G220 實(shí)現(xiàn)路線貫通。圖2 為項(xiàng)目路線走向圖。

圖2 項(xiàng)目路線走向圖

2.2 敷設(shè)形式

快速路按敷設(shè)形式可分為高架快速路、地面快速路和地下快速路。按照起步區(qū)“世界眼光、國際標(biāo)準(zhǔn)、山東優(yōu)勢、泉城特色”要求和建設(shè)“綠色生態(tài)、低碳環(huán)保、產(chǎn)城融合、智慧現(xiàn)代城市”理念，城市核心區(qū)域不適宜大規(guī)模建設(shè)高架橋，應(yīng)著力于地下空間的開發(fā)利用，建設(shè)水平城市，讓天際線更開闊。

工程沿線兩側(cè)規(guī)劃多為科教、商業(yè)、醫(yī)院用地和工業(yè)用地，沿線開發(fā)強(qiáng)度大，分布有會展中心、體育中心、山東大學(xué)第二醫(yī)院等多個大型交通吸引點(diǎn)，兩側(cè)地塊溝通需求大，不宜大范圍采用阻隔兩側(cè)交通的地面快速路形式。

綜合以上分析，黃河大道快速路在組團(tuán)內(nèi)部主要采用地下快速路形式，組團(tuán)間采用地面形式過渡。工程設(shè)置3 座地道，自北向南分別為崔寨北地道、會展中心地道和體育中心地道。

2.3 出入口布置

快速系統(tǒng)與路網(wǎng)中道路的聯(lián)系，主要通過立交和匝道出入口實(shí)現(xiàn)。立交型式和匝道布置方案的選擇是快速系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)關(guān)鍵，直接影響快速系統(tǒng)的交通功能和總體效益的發(fā)揮。

該工程以“服務(wù)重點(diǎn)片區(qū)、聯(lián)系重要橫向設(shè)施和合理控制間距”為原則，設(shè)置共計(jì)8 對出入口匝道，平均間距約為1.4 km，在鳳凰大橋與孫耿北路各預(yù)留了互通立交1 座，青銀高速、濟(jì)樂高速現(xiàn)狀立交予以改造利用。圖3 為出入口布置示意圖。

圖3 出入口布置示意圖

2.4 與有軌電車關(guān)系

有軌電車近期實(shí)施線自鳳凰大橋向北與黃河大道共廊道，為避免有軌電車、地道、管線、管溝等地下設(shè)施分別建設(shè)對地下空間的無序、粗放占用，考慮集約地下空間資源利用，同時考慮避免有軌電車走廊帶30 m 結(jié)構(gòu)保護(hù)距離要求對相鄰地塊開發(fā)的制約，方案經(jīng)多輪論證分析，推薦有軌電車與黃河大道快速路采用地下共建形式，有軌電車位于路中，快速路主路分布兩側(cè)。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)

黃河大道快速路分為以下4 類標(biāo)準(zhǔn)斷面：

（1）有軌電車地下共建段，設(shè)置3 孔箱涵，中間孔為有軌電車，快速路雙向6 車道主路布置于2 側(cè)孔，地面輔路布置雙向8 車道，有軌電車車站布置于地面道路中央分隔帶內(nèi)，如圖4 所示。

圖4 有軌電車共建段標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（單位：m）

（2）有軌電車單建預(yù)留段，地下道路雙向6 車道布置2 孔箱涵，一側(cè)預(yù)留有軌電車單建空間，地面道路布置雙向8 車道輔路，如圖5 所示。

圖5 有軌電車單建預(yù)留段標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（單位：m）

（3）地面快速路段，中間為雙向8 車道主路，兩側(cè)為雙向4 車道輔路，如圖6 所示。

圖6 地面快速路段標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（單位：m）

（4）主干路段（既有公路拓寬改造），為雙向8 車道機(jī)動車道，兩側(cè)為慢行交通，如圖7 所示。

圖7 主干路（既有公路拓寬）段標(biāo)準(zhǔn)斷面圖（單位：m）

3 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)方案設(shè)計(jì)

黃河大道工程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)較多，本文主要介紹會展中心與鳳凰大道節(jié)點(diǎn)。

3.1 會展中心

綠地國際博覽城國際會展中心占地106.67 hm2，總建筑面積120 萬m2，凈展覽面積達(dá)51 萬m2，含36 個標(biāo)準(zhǔn)展館及1 個超大展館，一期、三期為展覽中心，二期為會議中心。該項(xiàng)目全面建成后，將成為國內(nèi)展覽面積最大、全球綜合規(guī)模最大的會展中心。

規(guī)劃黃河大道線位自會展中心一期與二期之間穿過，考慮到會展中心廣場整體性景觀打造，踐行“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，會展中心廣場段有軌電車、機(jī)動車道（主路、輔路）均采用下穿方案，釋放地面空間資源，優(yōu)化內(nèi)部人車組織條件，提升景觀整體性和區(qū)域交通品質(zhì)（見圖8）。慢行交通、公共交通及內(nèi)部車行交通自廣場兩側(cè)通行（見圖9）。

圖8 有軌電車、快速路主輔路下穿廣場示意圖

圖9 廣場慢行、公交及內(nèi)部交通流線圖

3.2 鳳凰大道

鳳凰大道為規(guī)劃快速路，聯(lián)系濟(jì)南主城區(qū)與起步區(qū)，鳳凰大橋是鳳凰大道跨越黃河聯(lián)系河兩岸的節(jié)點(diǎn)，是濟(jì)南市中心城區(qū)規(guī)劃的12 座跨黃河通道中重要的一座（見圖10）。鳳凰大橋目前已近實(shí)施完成，大橋在交叉口前接地。

圖10 黃河大道與跨黃河通道關(guān)系圖

根據(jù)交通預(yù)測分析，該節(jié)點(diǎn)直行交通占比大，黃河大道方向與黃河南岸聯(lián)系需求占比較大。

節(jié)點(diǎn)控制因素：近期鳳凰大橋接地，遠(yuǎn)期跨越交叉口，快速化西延；有軌電車近期自鳳凰大橋轉(zhuǎn)向崔寨北組團(tuán)方向，遠(yuǎn)期南延，轉(zhuǎn)向線廢除，軌道交通隨鳳凰大道西延，形成十字交叉。

節(jié)點(diǎn)周邊用地：西側(cè)為商業(yè)和文化設(shè)施用地，東側(cè)為規(guī)劃綠地，現(xiàn)狀用地?zé)o制約。

景觀需求：節(jié)點(diǎn)位于崔寨南組團(tuán)的中心區(qū)域，北靠會展片區(qū)，南靠體育中心，正對鳳凰大橋，是崔寨南組團(tuán)的景觀門戶。

結(jié)合交通特征、控制條件、用地及景觀需求等各項(xiàng)因素進(jìn)行綜合分析，推薦近遠(yuǎn)期結(jié)合方案。近期黃河大道地道在鳳凰大道兩側(cè)各實(shí)施一對出入口，用以服務(wù)快速路與鳳凰大道的轉(zhuǎn)換，遠(yuǎn)期鳳凰大道快速路西延時，實(shí)施高一層與地下一層快快轉(zhuǎn)換的T型互通立交，如圖11 所示。

圖11 黃河大道- 鳳凰大道預(yù)留互通立交平面圖

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮了地道與有軌電車合建，有軌電車布置居中，敞開段共用底板，暗埋段共用頂?shù)装寮皞?cè)墻。一般段縱向荷載分布無突變，底板地基承載力均勻，簡化為平面問題，采用荷載結(jié)構(gòu)法受力分析；空間效應(yīng)明顯的區(qū)段，根據(jù)情況進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)分析。

工程采用明挖順作法，基坑支護(hù)形式采用板式結(jié)合支錨?；幼畲箝_挖深度13.5 m，深淺不均，空間效應(yīng)明顯，圍護(hù)選用鉆孔灌注樁；較淺區(qū)域選用一級放坡或懸臂鋼板樁。

防水設(shè)計(jì)遵循“防、截、堵、相結(jié)合，剛?cè)嵯酀?jì)，因地制宜，綜合治理”原則，以結(jié)構(gòu)自防水為根本，重點(diǎn)進(jìn)行變形縫、施工縫等接縫防水處理。

5 防災(zāi)救援設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)貫徹“預(yù)防為主，防救并重、快速疏散”防災(zāi)方針，從總體設(shè)計(jì)上考慮災(zāi)害情況下人員疏散、救援的便捷與可能[2]。崔寨北地道為一類隧道，會展中心地道及體育中心地道為二類隧道，同一條隧道按同一時間內(nèi)發(fā)生一次火災(zāi)考慮，火災(zāi)規(guī)模均為20 MW。

在防災(zāi)疏散問題上，考慮到崔寨北地道、會展中心地道中間為有軌電車，每孔地道防火分區(qū)獨(dú)立，有軌電車與車行地道疏散救援與設(shè)備系統(tǒng)均相互獨(dú)立。下面以會展中心地道為例，介紹工況。

（1）主路、輔路與有軌電車并行段

主、輔路接口處以防火卷簾分隔形成不同的防火分區(qū)，主、輔路之間互相疏散（見圖12）。

圖12 主路、輔路與有軌電車并行段疏散示意圖

（2）主路與有軌電車并行段

主路采用樓梯上跨有軌電車疏散（見圖13）。

圖13 主路與有軌電車并行段疏散示意圖

（3）有軌電車下穿主路段

主路不受有軌電車影響，直接設(shè)置人行橫通道進(jìn)行疏散（見圖14）。

圖14 有軌電車下穿主路段疏散示意圖

6 智慧交通設(shè)計(jì)

工程引入智慧隧道、智慧公交站臺、智慧燈桿、智慧過街等設(shè)施，并預(yù)留了車路協(xié)同和自動駕駛實(shí)施條件，實(shí)現(xiàn)立體化智慧交通，助力濟(jì)南先行區(qū)打造智慧城市。

本文重點(diǎn)介紹智慧隧道與智慧燈桿設(shè)計(jì)。

6.1 智慧隧道

（1）目標(biāo)

針對項(xiàng)目的特征和需求，建設(shè)具有“全息感知、深度融合、優(yōu)化決策、協(xié)同控制、高效管理”的5G+ 人工智能綜合應(yīng)用的智慧隧道系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智慧隧道的高效、安全、節(jié)能愿景，建成安全、高效、節(jié)能的隧道[3]。

（2）主要建設(shè)內(nèi)容

結(jié)合黃河大道隧道實(shí)際情況，提出“1+3+4”建設(shè)維度的總體架構(gòu)，即：基于BIM 和GIS 的綜合性基礎(chǔ)管理平臺（1 平臺）；作為智慧隧道平臺運(yùn)營的基礎(chǔ)支撐條件，包括5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、數(shù)據(jù)中心和感知設(shè)施（3支撐）；智慧交通管控、智慧交通引導(dǎo)、智慧防災(zāi)以及全壽命周期運(yùn)營養(yǎng)護(hù)管理等4 種功能（4 領(lǐng)域）。

（3）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

智慧隧道平臺包括數(shù)據(jù)感知層、基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、邊緣計(jì)算層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層和渠道層（見圖15）。

圖15 平臺系統(tǒng)架構(gòu)圖

平臺數(shù)據(jù)架構(gòu)以數(shù)據(jù)共享應(yīng)用為目標(biāo)，以公共信息平臺為載體，以業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)編碼、報(bào)表指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，建立較為完備的數(shù)據(jù)規(guī)范和數(shù)據(jù)管控手段，實(shí)現(xiàn)對智慧隧道平臺各個層面不同方向的業(yè)務(wù)能力和管理能力支撐（見圖16）。

圖16 系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)圖

該系統(tǒng)與路政行業(yè)數(shù)據(jù)中心、路政局GIS 平臺、公眾信息服務(wù)平臺、路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)以及交警指揮中心對接。

6.2 智慧燈桿

智慧城市需要一個信息采集、信息發(fā)布、信息傳輸?shù)妮d體。城市路燈數(shù)量眾多，隨道路遍布于城市各角落，間距相對固定，是國內(nèi)外智慧城市建設(shè)理想的物聯(lián)網(wǎng)載體。

路燈燈桿加裝各種傳感器、控制器及通信和智能化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智慧照明、智慧交通、智慧環(huán)保、智慧安防、智慧城管、網(wǎng)絡(luò)覆蓋（4G/5G+WiFi）、廣告發(fā)布和充電服務(wù)等功能，讓原本分立建設(shè)的智慧城市各子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了有機(jī)集成，降低了智慧城市投資和建設(shè)難度。

7 結(jié) 語

濟(jì)南市黃河大道快速路串聯(lián)起步區(qū)兩大組團(tuán)五大功能區(qū)域，復(fù)合了景觀、交通、經(jīng)濟(jì)等多重功能，其建設(shè)對于助力起步區(qū)起勢和發(fā)展具有重要意義。

本文從集約利用地下空間資源、服務(wù)城市發(fā)展出發(fā)，系統(tǒng)地研究了路軌共建的城市地下快速路的線位走向、敷設(shè)形式、出入口布置、標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置，并分析了工程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防災(zāi)救援、智慧交通等，可為類似工程提供一定參考經(jīng)驗(yàn)。