隧道工程總體設(shè)計及施工方案分析

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摘要：文忠路位于合肥新站高新區(qū)，為城市主干路。文忠路主線雙向六車道下穿東方大道，雙向八車道下穿少荃湖，其中少荃湖隧道暗埋段長1．09km，是安徽省迄今在建的最寬最長的城市湖底隧道。該文主要論述工程總體設(shè)計及施工方案，包括交通組織設(shè)計、隧道洞口景觀設(shè)計、隧道施工工法等。

關(guān)鍵詞：城市湖底隧道；總體設(shè)計；交通組織；洞口景觀；施工方案

引言

隨著城市的發(fā)展，城市交通與自然環(huán)境的有機融合愈加緊密。城市隧道由于對河流湖泊等水體無分割，環(huán)境友好，景觀融合性好，目前正處于快速發(fā)展階段，成為城市一道亮麗的風景線。本文結(jié)合合肥市文忠路隧道工程，闡述了城市隧道總體設(shè)計和施工中的一些要點。

1工程概況

文忠路（磨店街－荃湖北路）工程位于合肥新站高新區(qū)，全長2．3km，是連接少荃湖北岸北航科學城與南岸職教城、主城區(qū)的重要通道，規(guī)劃為城市主干路，設(shè)計速度60km／h。少荃湖公園占地面積約455hm2，著力打造以濱湖濕地景觀為生態(tài)基底的城市綜合公園。文忠路線位處湖面寬度約500m，文忠路雙向八車道下穿少荃湖及公園，少荃湖隧道暗埋段總長1．09km。

2總體設(shè)計方案

少荃湖片區(qū)規(guī)劃為新站區(qū)新中心、產(chǎn)城融合示范區(qū)，區(qū)域位置重要。文忠路南北向貫穿少荃湖片區(qū)，服務(wù)東北組團集散交通，向南連接老城區(qū)，向北連接高速北部區(qū)域路網(wǎng)，為交通性城市主干道，承擔著區(qū)間交通及區(qū)域集散的雙重功能。

2．1交通組織設(shè)計

文忠路全線共與5條道路相交，其中東方大道為主干路，少荃街、荃湖南路、規(guī)劃一路、荃湖北路為次干路或支路。根據(jù)區(qū)域路網(wǎng)分析及文忠路功能定位，本方案的總體思路是文忠路主輔分離，保證主線交通流連續(xù)暢通，快速溝通少荃湖兩岸中距離交通出行。具體交通組織如下：起點磨店街交口維持現(xiàn)狀，平交燈控，主線連續(xù)下穿東方大道、荃湖南路、少荃湖及公園、規(guī)劃一路，終點與荃湖北路平交；文忠路輔道與少荃街右進右出，與東方大道平交燈控，與荃湖南路T型平交燈控。東方大道為合肥市貫穿東西的重要主干路，紅線寬60m，雙向八車道，交通量大，為保證此交口的交通轉(zhuǎn)換需求，交口以北設(shè)置上下行匝道進出主線。

2．2橫斷面設(shè)計

文忠路采用雙向六車道下穿東方大道，在東方大道交口北側(cè)設(shè)置上下行匝道進出主線，少荃湖隧道是采用雙向六車道還是雙向八車道是確定橫斷面設(shè)計的關(guān)鍵。若隧道采用雙向六車道，出入口匝道與主線銜接需設(shè)置加減速車道，根據(jù)規(guī)范要求，設(shè)計速度60km／h的加速車道長度不小于140m，由于匝道縱坡較大，并考慮上坡加速修正系數(shù)1．4，加速車道最小長度為196m。本工程受條件限制，上下行匝道與主線分合流點距隧道洞口僅144m，無法滿足規(guī)范要求。故本次隧道采用雙向八車道，車道分配合理，并滿足遠期交通需求，可保證隧道洞口前后3s行車長度范圍內(nèi)車輛行駛軌跡順暢，隧道洞口段道路加減速、分合流明確，有效保障隧道運營效率，避免隧道洞口成為交通瓶頸。

2．3縱斷面設(shè)計

隧道縱斷面設(shè)計控制性因素主要包括少荃湖湖底標高、防洪規(guī)劃標高、少荃湖公園規(guī)劃標高、相交道路標高、隧道凈空和覆土要求等。在滿足控制性因素前提下，綜合考慮了隧道長度、通風、排水以及隧道進、出口接線等因素，隧道縱斷面整體呈“V”形布置，最低點設(shè)置在少荃湖湖底。根據(jù)《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》，設(shè)計速度60km／h的道路最大縱坡一般值為4％，最大值為5％，本次設(shè)計最大縱坡為3．956％，最大豎曲線半徑為5000m，最小豎曲線半徑為3000m。

2．4隧道防水設(shè)計

隧道防水設(shè)計遵循“以防為主、防排截堵相結(jié)合、因地制宜、綜合治理”的原則。本隧道結(jié)構(gòu)防水等級為二級，以結(jié)構(gòu)自防水為根本，以變形縫、施工縫等接縫防水為重點，輔以附加防水層提高以防水性能。防水混凝土抗?jié)B等級P10，附加防水措施采用耐穿刺、施工方便、耐久性好的熱塑性聚烯烴（TPO）防水卷材。變形縫是隧道防水設(shè)計的重難點，常規(guī)采用的橡膠止水帶耐久性一般為30年，橡膠易老化，修復和替換困難，影響運營安全。本次設(shè)計采用壽命長、高穩(wěn)定、低維護、具有良好變形性能的紫銅止水帶，以提高變形縫的止水效果和耐久性。

2．5隧道洞口景觀設(shè)計

隧道洞口作為隧道的標志性構(gòu)筑物，應(yīng)融入周邊環(huán)境，既要與自然景觀相協(xié)調(diào)，又應(yīng)體現(xiàn)周邊的人文環(huán)境，是隧道的標志符號和象征。本項目位于新站高新區(qū)磨店老街，磨店是晚清名臣李鴻章的出生之地，“文忠”“少荃”均源于其名號，周邊建筑以徽派風格為主。隧道洞口采用端墻形式，賦予其白墻、黑瓦、馬頭墻、鏤空花窗等徽派元素，既體現(xiàn)了當?shù)貧v史文化底蘊，又與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

3隧道施工方案

3．1隧道施工工法

少荃湖隧道的施工工法是本項目的關(guān)鍵點，根據(jù)不同建設(shè)條件及工程特點，對于水下隧道，目前國內(nèi)成熟的施工工法主要有盾構(gòu)法、沉管法、礦山法（鉆爆法）及圍堰明挖法等。根據(jù)地勘報告，場地土以粉質(zhì)黏土和黏土為主，湖底覆蓋0．5～3m淤泥層。礦山法隧道一般適用于較穩(wěn)定的巖層，要求地質(zhì)巖性好、透水性小，在土質(zhì)圍巖地區(qū)需要埋深很大，兩岸接線長，下穿湖底施工風險高，不適宜本工程；盾構(gòu)法隧道一般適用于隧道較長、地層均勻性好的水下隧道，同時要求隧道埋深較大，盾構(gòu)機始發(fā)和接收需要較大的施工場地，盾構(gòu)法斷面形狀一般為圓形，對于以交通功能為主的隧道，圓形斷面利用率較低；沉管法隧道一般適用于水深較大，水道湖床穩(wěn)定、水流較緩的水下隧道，需要大型施工用船和沉管制作干塢場地；圍堰明挖法則適用于水道寬度較短、水深不大的水下隧道，需水中設(shè)置圍堰。綜上，根據(jù)本工程特點，權(quán)衡各工法利弊，少荃湖隧道推薦采用圍堰明挖法施工。該工法風險可控，工程規(guī)模合適，空間利用緊湊，工程投資節(jié)省，符合本項目的建設(shè)特點和要求。

3．2基坑施工方案

本隧道基坑深度為8．0～17．0m，綜合考慮本項目場地條件、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件以及經(jīng)濟性等方面，基坑圍護結(jié)構(gòu)的形式選擇主要有以下四種：放坡＋土釘支護、SMW工法樁、地下連續(xù)墻以及鉆孔咬合樁。放坡＋土釘支護是一種邊坡穩(wěn)定式的支護，是明挖法隧道最常用的基坑圍護結(jié)構(gòu)，施工工藝簡單，施工速度快，造價經(jīng)濟；SMW工法樁屬柔性支護，變形大，不適合深度較大基坑；地下連續(xù)墻需要采用專用的挖槽設(shè)備，適用于變形控制要求高、防滲要求嚴格的地下墻體結(jié)構(gòu)，造價較高，工期較長；鉆孔咬合樁具有防滲效果好、泥漿污染小、不易塌孔等優(yōu)點，但造價較高，施工精度要求嚴格。經(jīng)綜合比選，本工程采用放坡＋土釘支護方案。

3．3圍堰施工方案

圍堰形式及材料應(yīng)結(jié)合水深、地質(zhì)條件、隧道結(jié)構(gòu)、基坑支護及環(huán)保要求等因素確定。結(jié)合本工程建設(shè)條件、隧道結(jié)構(gòu)及施工工法，可采用的圍堰形式主要有土石圍堰、鋼板樁圍堰和混凝土圍堰。土石圍堰技術(shù)簡單，施工方便，適用于水深較淺、水流很緩的河、湖、塘的臨時圍堰，造價較低；鋼板樁圍堰施工較難，技術(shù)成熟，適用于水深較大、防滲要求較高的臨時圍堰，造價較高；混凝土圍堰施工較難，圍堰底部基礎(chǔ)處理困難，一般結(jié)合周邊的水利建設(shè)作為永久結(jié)構(gòu)。本工程圍堰為臨時擋水結(jié)構(gòu)，根據(jù)現(xiàn)場條件，黏性土資源豐富，且黏性土抗?jié)B性能好，故采用黏性土圍堰。

4結(jié)束語

隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，城市骨架路網(wǎng)加速形成，城市道路與自然水體交匯愈加頻繁，穿越水體的結(jié)構(gòu)形式也由單一的橋梁形式向多種結(jié)構(gòu)發(fā)展，城市湖底隧道在環(huán)境保護、景觀融合協(xié)調(diào)等方面具有一定的優(yōu)勢，應(yīng)用愈加廣泛。文忠路隧道工程為安徽省目前在建的最長最寬的市政湖底隧道，其建設(shè)具有一定的引領(lǐng)作用。本文主要介紹了文忠路隧道的總體設(shè)計思路和主要施工方案，希望可為今后類似工程的設(shè)計施工提供一定的參考。

〔參考文獻〕

［1］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．城市道路工程設(shè)計規(guī)范：CJJ37－2012［S］．2016年版．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016．

［2］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范：CJJ221－2015［S］．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015．

［3］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．地下工程防水技術(shù)規(guī)范：GB50108－2008［S］．北京：中國計劃出版社，2009．

［4］中華人民共和國交通運輸部．公路隧道設(shè)計規(guī)范第一冊土建工程：JTG3370．1－2018［S］．北京：人民交通出版社，2019．

［5］關(guān)向群．隧道洞口景觀設(shè)計研究［J］．土木工程學報，2003，36（10）：36－40．

［6］武其亮．明挖湖底隧道防水方案優(yōu)化及施工技術(shù)［J］．鐵道建筑技術(shù)，2018（9）：80－83．

作者：章凱 單位：合肥市市政設(shè)計研究總院有限公司