一、地下道路的起源
勒·柯布西埃在《明日之城》中，提出提高城市空间运营高效的有力措施是建设多层交通系统。1922～1925年，柯布西埃进行巴黎规划，非常强调大城市交通运输的需求，提出建设多层交通系统的设想，地下走重型车辆，地面用于市内交通，高架构建快速交通。瑞典隆德大学建筑与城市规划教授汉斯·阿斯普伦德（HansAsplund）提出了著名的“双层城市”。他在《双层城市》（Two Town）一书中指出：“双层城市”的理论所寻求的是一种新的城市模式，以使城市中人、建筑、交通三者的关系得到协调发展。“双层城市”要求交通在两个平面上分离，人与非机动交通同在一个平面上，而机动交通则在人行平面之下，即地下。
二、地下道路的分类与功能
1、地下道路网络功能
按照所服务交通出行特性，地下道路服务功能可以归纳为以下三个方面：
一是服务跨区域过境交通，分流地面快速路交通压力，通道距离较长；
二是穿越水体、山体、铁路等物理障碍或重要道路节点，实现路网连通， 通道距离较短；
三是沟通联系地下车库、整合泊位资源，改善重点区域交通和地面交通环境。
地下道路作用主要包括交通改善和环境改善。交通改善方面：连接城市发展重点区域，实现重点区域快速到达；连接特殊区域两侧道路，完善城市道路网络；打破节点交通“瓶颈”，缓解常发性交通拥堵；综合利用地下空间，疏解区域到发交通。环境改善主要指将地上交通转移至地下，释放地上土地资源，综合开发释放的空间，增强城市活力，为市民提供舒适的活动空间。
2、地下道路分类标准
根据地下道路所承担交通功能的差异，可以将地下道路分为系统性地下通道、区域性地下隧道和地下车库连通道三种类型。
系统性地下道路承担类似于地面快速路的功能，是对地面骨架道路体系的补充和完善，道路长度一般在3km以上，主要服务于跨区域过境交通以及城市核心区快速进出交通。由于长距离地下道路建设难度远高于地面道路，系统性地下通道应以出行比例最大的小型车辆为主要服务对象以降低实施难度，在系统上应与地面快速路体系形成换乘衔接，达到分流地面快速路交通压力、实现地下快速交通的目的。
区域性地下隧道规模一般在3km以内，其主要作用一是穿越山、水、铁路、髙等级地面道路等阻断路网的物理障碍，打通断头路，提高路网连通度；二是在重要节点建设下穿立交，提升节点通行能力，在城市道路系统上应对接城市干道。
地下车库连通道适用于重点功能区核心区域以及高强度开发地区，规模一般在2km以内，其主要作用在于服务于重点功能区车辆进出，净化地面交通环境， 同时连通区域地下停车资源，提高地下车库使用效率。具体地下道路功能分类及控制指标如表1所示。
表1 地下道路功能分类及控制指标
三、地下道路的案例借鉴
1、国内案例
我国城市地下道路建设发展历史较短。1970 年上海市建了国内第一条水底隧道—打浦路隧道，全长2761m，单管双向，连通黄浦江两岸。
近些年来随着社会经济快速发展，城市化和机动化水平突飞猛进，许多大城市私家车爆发式的增长给城市交通带来了更大挑战。为改善城市交通、打破江河、山岭等自然阻隔，拓展城市空间、带动江河两岸发展，我国上海、北京、广州、深圳及南京等许多大城市开展了地下道路的规划建设。
上海市先后建成了中心城区跨越黄浦江的翔殷路隧道、大连路隧道、新建路隧道、人民路隧道、延安路隧道等总计12 处地下道路，以及中环线部分节点下穿隧道，如北虹路地道、漕宝路地道等9 处，全长11.6km。2010 年建成开通的长江隧道，全长8.95km。截至目前，中心城区累计已建成地下道路约60km，其中越江隧道约为40km，见图2。
图2 上海已建成的黄浦江越江隧道
北京提出了“四纵两横”地下道路网规划，每条地下快速路设置4～6个出入口，通过出入口与地面道路系统联系；六条地下通道彼此不连通，用于完善城市路网，缓解核心区的交通拥堵。此外，还建设了中关村、金融街以及奥林匹克公园等地下车库联络道系统。
图3 北京“四纵两横”地下道路网规划
南京地下道路建设也较多，2003 年建成的玄武湖隧道，全长2.66km ；2005 年建成的九华山隧道，全长2.86km。2007 年，城东干道两个路段采用隧道形式，总长2.48km。2009 年长江隧道建成通车，全长6.165km，单向3 车道。2012 年城西干道高架拆除，改建部分地下道路，曾轰动一时，引发了广泛讨论，改造后的城西干道全线共设清凉门、水西门和集庆门3 座隧道，隧道总长3.445km，占全线77%，见图4，改造后的城西干道将为南京提供一条南北向的快速通道，提高城市内外通行能力。
图4 南京城西干道总体布置
从全国范围的地下道路建设情况来看，仍以穿越江河、山体等天然屏障的隧道和一些改善交叉口节点交通的下穿隧道为主，大多单点进出，系统性不强。本世纪初，上海市外滩隧道、北京市中关村地下环路、金融街地下环廊等一批新型的系统性地下道路开始建设运营。尤其是上海外滩隧道，在建设形式方面与以往地下道路存在显著差异，创造了多个国内首次：首次采用小车专用标准的长地下通道；首次采用单管双层双向多点进出的总体布置方案；在国内首次将地下道路建设和地下空间开发相结合。这些新型的地下道路的建设运营标志着我国城市地下道路发展进入了一个新时代，城市地下道路的系统性功能越来越强。
正在建设中的上海北横通道，穿越上海中心城区，全线19km，其中地下段10km，设置3 对地下匝道服务沿线重点区域。工程项目建设需要处理与多条轨道交通及道路隧道的关系，最大限度地减少对地下各种大型管线的影响，近距离穿越多片高层建筑密集区，并且还需要实现与中环、南北高架等快速路的衔接，建设规模大、技术难度高。北横通道工程的规划建设，标志着我国城市地下道路施工的技术水平正逐步接近国际化水准，也体现了我国城市地下道路的建设顺应了世界城市地下道路的发展潮流。
图5 上海北横通道总体布置方案
2、国外案例
目前大多数国家采用地下道路来缓解交通拥堵，改善环境，本文选取东京地下道路和波斯顿中央干道改建两个案例加以分析。东京地下道路在立法保障、开发深度以及废气净化等方面独具特色，值得学习与借鉴；波士顿中央干道/隧道工程以时间久、投资大、工程复杂而闻名，并且该工程将高架道路拆除，恢复成为绿色通道走廊，该举措缝合城市肌理，拉近人和城市的距离，应引起国内城市（建设高架道路方兴未艾）的反思。
（1）东京地下道路
东京首都圈以东京区部为中心，形成“3环9射”的高速（快速）网络。其中，中央环线全长47公里，外环线长85公里，郊区环线长390公里，至今三环实施率只有40%。东京地下道路主要布局在环线道路上，规划里程53.5km，其中内环18km、外环35.5km。日本地下道路现状埋设深度已达地下40m，未来还将探索地下40～100m的深度。
东京区部规划东京都53.5 公里的地下道路，其中，中央环状线建设日本东京都地下道路18 公里双向4 车道的地下道路，外环线规划建设35.5 公里双向6 车道的地下道路。
图6 东京地下道路规划图
首都高速中央环状线
首都高速中央环状线全长47 公里，目前已建成26 公里，未建21公里。其中18 公里建设地下道路，建设标准为双向4 车道规模，单向车道宽3.25 米车道×2+1.5 米停车带，设计车速60 公里/小时。规划建设道路包括中央环状新宿线和中央环状品川线两段。
中央环状新宿线是日本最大级别的双设盾构隧道，全长约11公里，在山手大街（都道环状6 号线）的地下，成为几乎全是采用非开挖工法（盾构隧道）施工的工程。其中，新宿线—池袋线段6.7 公里已于2007年12月开通，涉谷线—新宿线段4.3 公里在建，并于2009 年度建成通车。
中央环状新宿线全程双向4 车道规模，设计车速60 公里/小时，沿线设置6 个出入口、9 个换气所，建设采用直径13.23 米的盾构，具体设计标准如下：
隧道间隔：最小处为3.2 米；
纵断面坡度：主线最大坡度0.3%，匝道最大纵坡8%；
隧道断面：管片衬砌外径直径为13.0 米；
平面线形：最小曲线半径为204米。
中央环状品川线全长9.4 公里，其中地下段8.4 公里，高架段0.6 公里，路堑段0.4公里，于2013年建成通车。与新宿线相同，主线双向4 车道规模，设计车速60 公里/小时，全程设置1个出入口、4 个换气所。
东京外环线
外环线在距离都心约15 公里的交通圈上，全长约85 公里。目前已建成29.5 公里，未建55.5 公里。其中，准备建设16 公里大深度地下道路，19.5 公里浅挖地下道路，20 公里道路形式未定。全线建设规模双向6 车道，单向车道宽3.50 米车道×3+1.5米停车带，设计车速80 公里/ 小时。日本准备用10 年的时间完成外环线的建设，同时正在研制直径为16 米的盾构，用于建设外环线。
由于东京地块开发已定型，且日本房产业主拥有地表建筑及地下40米空间范围的所有权，导致为改善交通而建设道路的土地成本巨大。为缓解日益拥堵的交通，完善规划路网，东京都于2003 年通过《大深度地下法》。法案允许东京都在地下大于40米及建筑桩基下大于10 米的地下空间建设地下道路等市政设施，且无需土地补偿费。自此，东京将建设大深度地下道路成为缓解道路交通的一种重要手段。
图7 大深度地下法
图8 日本地下空间利用方式及深度。
在地下道路汽车尾气净化排放领域，日本也是技术比较领先并且投入较大的国家。其主要处理步骤包括除尘和脱硝，除尘是指除去空气中的浮游粒子状物质（SPM），脱硝是指将NO 氧化成NO2，而后通过脱硝装置将其吸附除去（图6）。该套空气净化装置，大大净化了隧道中集中排出的空气，但耗费也颇为昂贵。以日本的新宿线为例，平均1～2km设一套装置，每套装置约1 亿元人民币。并且每年的设备运营及管理费用约5 000万人民币。
图9 日本地下道路空气净化装置
（2）波士顿中央干道/隧道工程
20世纪70年代，波士顿的交通规划部门提出了将整条干道迁移至地下的设想，并考虑通往机场的道路，1982 年中央干道／隧道工程（Central Artery/Tunnel Project，CA/T）的规划正式启动（图10）。工程建设始于1991年9月，于2006年1月完工，涉及公路总长为12.55 km，车道总长达259.1 km。整个工程总长的一半为隧道，深入地下26～36 m。工程建设分两个部分，在现有6 车道路面下方，修建一条8～10车道的地下高速公路，公路的北端连接着两座横跨查尔斯河的大桥；将原麻省收费公路（90 号州际公路）的南端延长，通过波士顿港下的地下通道，与洛根国际机场相连。
图10 中央干道位置
地下高速公路建成之后，地上高架路被全部拆除，空出来的土地建成一条壮观的绿色走廊，不同地段将被安排建设文化艺术中心、园艺中心、公园、广场，地面路网依托周边街区的肌理铺设，形成步行系统，提倡功能的混合。地面恢复工程使城市向老都市回归——像老都市那样以人为尺度，保持较高的城市密度，道路密而不宽，发展公共交通，让市民享受城市。波士顿中央干道/隧道建成后，驾车由93 号公路通过波士顿时间减少62%，汽车拥堵时间的减少，减少了汽车尾气量的排放，进而改善波士顿市区的空气质量。
3、地下道路发展经验总结
（1）地下道路是城市骨干道路建设的一种重要形式，其与地面道路、高架道路共同构成城市立体交通网络。环顾国内外各城市的地下道路均不独立构成系统，只是一种建设方式，如东京中央环线新宿段、品川段以及波士顿中央干道/ 隧道工程。
（2）发展地下道路应有完善的法律法规体系支撑和地下空间综合利用规划指导。地下道路是地下空间中的一类，与其他地下设施如轨道、市政管线、建筑桩基等空间关系极为重要，需要一整套的法律法规及综合利用规划指导。如日本，正是由于其完备的地下空间法律法规体系，才支撑起复杂的地下空间有序开发。
（3）发展地下道路可以集约使用有限的土地资源，改善城市环境，提升城市品质。从案例分析来看，波士顿中央干道/ 隧道工程的社会效益与环境效应明显，拆除地面高架道路，将交通转移至地下，空出来的29 英亩（1英亩=0.404 68 公顷）土地建成一条壮观的绿色走廊，缝合了城市机理，增强了城市活力，使城市向老都市回归，以人为尺度，让市民享受城市。
（4）地下道路建设与运营成本高昂，应结合社会经济发展水平确定是否需要发展、发展规模等。以波士顿中央干道/隧道工程为例，1985年预算为28亿美元，至2006年项目基本完成时的实际支出高达146亿美元，并还有70亿美元的利息，总费用约220亿美元，每公里造价约17亿美元。再以东京地下道路空气净化装置为例，每套设备约1亿元人民币，每年的运营与管理成本高达5000万元人民币。
四、城市地下道路发展趋势
地下道路的发展历程已有百余年历史，功能不断完善、规模越来越大、品种越来越多样化。随着城市的进一步发展、土地资源紧缺、人们对生活环境品质越来越重视，建设地下道路、构建立体城市道路网络、尽可能实现人车分离，是未来城市交通发展的主流。城市地下道路必将成为城市交通基础设施中不可缺少的中坚力量。
纵观国内外城市地下道路的发展历程，未来城市地下道路的发展趋势主要表现为：
（1）地下道路功能、类型越来越多样化
地下道路功能日趋多样化，从最早的克服地形障碍的功能，逐渐扩展为改善路网节点交通矛盾、完善路网，甚至是解决核心区停车难题，通过地下车库联络道将各地块车库连通，为车库资源的共享创造有利条件。
传统的地下道路以大小车混合行驶为主，后来针对城市交通流中小客车比例高的特点，出现了小客车专用地下道路，既能满足绝大部分车辆通行的需求，又能大幅度节约工程经济成本。近几年来，为发展公共交通、鼓励公共交通出行，澳大利亚、美国等一些国家开始规划建设公交车专用地下道路，为公交系统提供地下专用快速通道，提高公共交通服务水平。此外，地下道路横断面布置也日趋多样，不再仅仅是单层形式，双层形式日趋增多。
（2）地下道路系统性越来越强，多点进出，地下网络化发展
由于经济、自然环境等因素，很多大城市的骨干路网形态还不够完整，没有达到预期的规划路网功能；即使路网形态已经完整，但由于规划设计后期的土地不合理利用等，导致快速化的功能效应得不到很好发挥，需要进一步改造。因此，客观上城市的骨干道路还存在巨大的建设需求。另一方面，随着城市发展，人口加速聚集，土地资源愈显珍贵，人们对环境品质的要求越来越高，而高架道路系统存在着噪音大、尾气污染重、割裂地块等不足。因此，未来城市骨干道路的建设采用地下道路模式将越来越多，多点进出的系统性地下道路的应用前景广阔。
通过合理的规划，将交通引入地下，可以有效补充和完善城市现有的路网，如上海外滩隧道连接了延安东路高架和北外滩地区，实现了“三纵”东线的交通功能；而东西通道通过延安东路隧道联系了延安东路高架，实现了延安东路高架在浦东的延伸，真正意义上形成了上海市的“申”字型快速路系统。
为进一步发挥地下道路的交通效益，地下道路网络化发展是必然趋势。地下路网由地下快速路、主干路、次干路及支路等各等级道路组成，各等级道路发挥自身交通功能，并通过合理衔接，与地上道路系统结合，构成城市3D 的道路网络，这将使城市道路的网络化效益得到最大程度的发挥，大大缓解交通拥堵。此外，将大部分机动车交通引入地下，让更多的地面道路资源得以释放，用于非机动车与行人，使之更加便捷、安全，或用于布置绿化景观，改善环境。
（3）功能复合化，开发综合化
传统的城市地下空间发展模式大多是按功能分项规划建设，如地下道路、地下街、地铁、市政管道系统、地下商场、地下停车库等，多以满足自身的功能需要为设计出发点，相对孤立，较少考虑地下设施之间的综合，影响了地下空间的整体利用效率。重视各种地下空间设施的整合及一体化布置是未来的发展趋势，地下道路作为地下空间的重要设施之一，与其他设施的综合布置也是其发展重点。地下道路功能复合的趋势体现在两方面：
地下道路自身的功能越来越复合化，不仅承担服务机动车功能，还可与轨道交通同孔布置，形成路轨共用格局，并可与高压电缆、输水管道、通讯光缆等市政管线共管承担城市生命线功能，甚至可与泄洪隧道共同布置，解决城市的内涝问题。
上海东西通道与轨道交通14 号线6 站6 区间在浦东大道上完全共线，采用竖向上下一体化布置形式将东西通道布于负一层，轨道交通车站布置于负二和负三层，图11 为地下通道与轨道交通车站同断面布置。这可以最大程度节约断面尺寸，减少实施影响，并减少工程代价。
图11 地下通道与轨道交通车站同断面布置
地下道路在开发利用模式上，可以充分利用城市地下空间资源，与城市商业设施相结合，综合开发。将各种相关功能在空间上、时间上进行一体化布置，提高地下空间的利用率和使用效益，并从一定程度上解决地下空间开发利用不可避免的时序问题。
如外滩隧道十六铺地下空间的综合开发，外滩隧道建设与十六铺地区整体改造基本处于同一时期，由于外滩隧道的建设占用了中山东二路的地下空间资源，若不采取一体化建设，在通道建成后，再进行十六铺地区中山东二路的地下空间开发，其难度将会极大增加；同时由于地下空间开发的不可逆性，也势必将造成地下空间资源的浪费，对十六铺地区整体地下空间开发造成缺陷。
通过系统研究最终采取了一体化的综合开发方案，在国内首次将地下空间开发与地下道路建设相结合：地下一层布置外滩隧道，地下二层布置人行连通通道和服务空间，地下三层布置小车停车库，连通周边水上旅游中心、外滩交通枢纽和周边地块开发的地下空间，形成地下空间服务网络，将地下道路与城市商业、其他方式交通等地下设施一体化布置，如图12 所示。
图12 外滩隧道与地下空间综合开发
外滩隧道的建设充分利用了城市地下空间资源，综合开发，为今后中心城核心区地下道路与城市商业、交通、生命管线系统等其他设施统筹一体化的布置、集约化利用地下空间资源提供了有益的指导。
四、地下道路规划建设的几个关键问题
（1）地下道路功能
地下道路网络是解决大城市中心区交通问题、提升城市景观和环境品质的有效措施，是地面道路系统的补充和完善。由于地下道路造价较高，一般仅在中心城区等土地资源稀缺地区进行建设。
（2）与地下空间关系
地下道路网络应与城市地下空间同步规划、协调建设，并随着城市的发展适时优化调整，确保地下交通网络与城市格局和地下空间功能匹配。
（3）地下道路网络建设时机
轨道交通是城市地下交通网络建设初期的重点，在轨道基本成网后可启动地下道路网络建设，为预留远期地下交通实施条件，需从实现城市可持续发展的战略高度提前开展地下道路网络规划。
（4）地下空间的政策保障
完善地下空间相关政策，明确不同层深的地下空间权属和使用程序，可有效保障地下交通网络所需空间条件，降低地下道路建设成本，有利于地下交通网络的规划和建设。
六、地下道路规划建设的建议
对照上海、日本、波士顿等国内外城市经验，地下道路规划发展可从以下几方面着手准备。
第一，在城市总体规划中,应加入有关地下交通系统建设的内容。在过去的城市交通规划中,地下交通只涉及到城市地铁的建设规划。随着城市的发展,特别是城市再开发的进行,地下交通设施建设,地铁自不待言,其他的地下交通设施,如地下步行交通设施、地下道路、地下停车场、地下街等设施的建设都必将进一步扩大。因此,与其被动地开发建设,不如将之纳入城市总体规划,积极进行引导。这样既可以扩大地下交通设施建设，可使地上、地下交通设施有机结合,互为补充,又可以有步骤地促进地下交通系统的形成,提高城市地下交通设施的利用水平,提高我市的安全性、舒适性、通达性。
第二，积极研究和制定有关地下空间开发利用的法规。例如,关于地下空间的所有权和使用权问题；鼓励有效开发利用城市地下空间的奖励制度问题；城市再开发中同步开发地下空间问题，以及城市局部改建、扩建工程中的地下空间开发问题等等。通过建立有关的法规,使城市地下空间的开发利用,能够在法规的有力支持与保护下顺利进行。
第三，在适当的时机,结合城市总体规划，制定城市地下空间开发利用总体规划。如前所言，城市地下交通设施建设从属于整个城市地下空间的开发建设，而城市地下空间的开发又在城市总体规划的指导之下。因此,我们必须按照这种连带关系，建立起完善的地下空间开发利用规划体系，只有这样,才能使地下交通系统建设，以及地下空间开发建设有序、高效地进行。
同时,由于城市地下空间利用规划是一个庞大而复杂的课题，需要通过全面、谨慎、周密的调查、研究、分析、论证，方可确定，不可草率行事。因此，制定地下空间开发利用总体规划也是必需的。
第四，成立一个由多个部门组成的专业机构，负责全市的地下空间开发利用规划建设的审批、协调等工作。机构组成人员可由市政府官员、参与城市地下空间开发利用行业的管理部门成员、经济分析专家、城市规划专家等组成。通过这样一个机构，使城市地下空间开发建设能够健康有序地发展。
第五，加强地下空间的安全技术研究，以确保地下交通系统及整个城市地下空间系统的安全可靠。这是进行城市地下空间开发利用的前提。比如，研究地下道路尾气净化处理方法，发挥地下道路在改善环境方面的优势；开展深层地下道路利用技术的研究，为交通储备更多的发展空间。
第六，加强地下交通导向、监控技术和设备的开发研制，以提高地下交通系统运行管理水平。
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