廣州車陂路～新滘東路隧道工程埋深探討

【摘要】廣州車陂路～新滘東路隧道工程因受兩端接線與其所在河段河床下切因素的制約，只有通過底質(zhì)置換的工程措施后其埋深方能滿足通航標(biāo)準(zhǔn)的要求。通過對車陂路～新滘東路隧道工程埋深深入探討，為類似工程的設(shè)計(jì)提供一種新思路，從而更加有利地推動(dòng)工程建設(shè)，為早日實(shí)現(xiàn)“中國夢”增添新的動(dòng)力。

【關(guān)鍵詞】車陂路～新滘東路隧道工程；《廣東省沿海航道通航標(biāo)準(zhǔn)》；埋深；底質(zhì)置換

為了推進(jìn)廣州市天河區(qū)的“金融城”與海珠區(qū)東部的會展商務(wù)區(qū)和“智慧城”等的建設(shè)，廣州市政府決定打通車陂路一新滘東路規(guī)劃過江通道，建立蘿崗---天河---海珠區(qū)的新交通走廊，根據(jù)《廣東省沿海航道通航標(biāo)準(zhǔn)》中的有關(guān)規(guī)定，針對工程所在河段的各種影響因素，對航道范圍內(nèi)工程埋深進(jìn)行深入的探討，為工程設(shè)計(jì)和航道管理部門的行政審批提供較為科學(xué)的參考依據(jù)。

1.工程概況

1.1工程位置

車陂路～新滘東路隧道工程南起新滘東路與科韻路交叉口，北至車陂路與黃埔大道交叉口，全長約4.3km。其中新港東路至車陂路、黃埔大道交叉口段為一期實(shí)施范圍，全長1460.082m，其中南敞開段223.326m，南暗埋段230m，北敞開段216.756m，北暗埋段290m，沉管段500m（本工程沉管管節(jié)共分五節(jié)，各管節(jié)長度均為100m），新滘東路、科韻路交叉口至新港東路段為二期實(shí)施范圍。

1.2工程所在河道概況

東河道是珠江水系一天然河流段，起訖點(diǎn)為從沙面到魚珠的河段，河道東西走向，河段微彎，其中人民橋至華南大橋10km的河段，實(shí)行交通管制，除旅游、客輪、公務(wù)船外，其他船舶未經(jīng)允許不得進(jìn)入管制區(qū)。東河道長約19530m，水面寬約240～800m，東河道現(xiàn)有航道底寬100m，維護(hù)水深2.8m，擬建工程所在河段的平均水深約為3.5m，鄰近工程處航道范圍內(nèi)的最大水深為5.1m。

東河道分段規(guī)劃，其中工程所在的琶洲大橋～魚珠段，規(guī)劃為II級航道，通航2000噸級船舶，航道規(guī)劃尺度為4.0m×100m×720m（水深×底寬×彎曲半徑）。

1.3代表船型

根據(jù)規(guī)劃，工程所在河段通航2000噸級船舶，根據(jù)《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS165-2013），掌握了工程河段2000噸級船舶的尺度。

2.隧道的埋深論證

2.1《廣東省沿海航道通航標(biāo)準(zhǔn)》（DB44/T1355-2014）中的要求擬建工程位于一微彎河段，由工程處的河床演變分析可知，擬建工程所在的河段的北岸側(cè)（凹岸側(cè)）處于一種輕微下切狀態(tài)。

鄰近工程處航道范圍內(nèi)的最大自然水深為5.1m（水深已由當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵鎿Q算而成，珠江基面=當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵?1.41m，對應(yīng)的河床底高程為-6.51m，珠江基面起算），大于規(guī)劃的航道設(shè)計(jì)水深，《廣東省沿海航道通航標(biāo)準(zhǔn)》（DB44/T1355-2014）中對上述情況下所穿越航道的建筑物的埋深要求。

2.2各種影響的確定

（1）水深

工程處鄰近工程處航道范圍內(nèi)的最大自然水深為5.1m，此水深值已由當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵鎿Q算而成，根據(jù)《廣東省沿海航道通航標(biāo)準(zhǔn)》（DB44/T1355-2014）中的有關(guān)要求，在計(jì)算過江隧道的埋深時(shí)水深值取5.1m。

（2）應(yīng)急拋錨時(shí)的入土深度

本工程隧道采用沉管法施工，從工程自身的安全考慮，工程完工后，隧道工程附近水域按規(guī)定設(shè)為禁錨水域，但考慮到意外事故迫使船舶在此水域應(yīng)急拋錨等特殊情況，結(jié)合本河段規(guī)劃航道等級所對應(yīng)的2000噸級貨運(yùn)船舶船型尺度，根據(jù)挪威船級社的數(shù)據(jù)，船舶噸級與錨的重量關(guān)系。

2000噸級船舶錨重小于1噸，錨重小于1噸的船舶拋錨時(shí)的入土深度應(yīng)在1.2m以內(nèi)。為了慎重起見，在擬建隧道工程處的應(yīng)急拋錨時(shí)的入土深度取1.3m，可滿足2000噸級船舶應(yīng)急拋錨的需求。

（3）極限沖刷

由河床演變分析可知，本工程所穿越的河段存在河床下切的趨勢，因此，在計(jì)算隧道埋深時(shí)需考慮航道可能沖刷的最大深度（極限沖刷）。①計(jì)算方法。對于河床的一般沖刷深度計(jì)算，本報(bào)告采用《河床演變學(xué)》中的lacey經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算

Lacey公式表示如下：

計(jì)算過程中，根據(jù)河床組成及其分布由上至下逐層計(jì)算，首先根據(jù)上層粒徑計(jì)算第一層沖刷深度，如計(jì)算深度小于本土層厚度，則計(jì)算深度即為沖刷深度；如計(jì)算深度大于本土層厚度，則本土層沖刷深度取為土層厚度；并繼續(xù)按下一土層粒徑計(jì)算第二層沖刷深度，依此類推。河床總沖刷深度，為各土層的總沖刷深度之和。

②計(jì)算參數(shù)。對于河道一般沖刷計(jì)算，本次計(jì)算采用最不利的工況組合，計(jì)算一次洪水河床的最大理想沖刷深度，確定河床沖刷對管道安全的影響。根據(jù)擬建隧道工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算100年一遇流量條件。根據(jù)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果，工程河道斷面100年設(shè)計(jì)洪水流量為1959m3/s。根據(jù)工程河段的地勘資料，河床表層淤泥，其下層為中砂層，中砂層厚度為2.4m～3.6m，平均粒徑Dm約為0.5mm；下部為泥質(zhì)粉砂巖，厚度超過5m。

③河床沖刷計(jì)算。根據(jù)lacey經(jīng)驗(yàn)公式，100年一遇洪水條件下河床最大沖深為1.89m。在計(jì)算隧道硬質(zhì)覆蓋層頂?shù)穆裆顣r(shí)，考慮到極限沖刷的深度，則隧道硬質(zhì)覆蓋層頂?shù)穆裆钕鄳?yīng)增加1.89m。如果隧道的埋深增加1.89m后，則隧道的起止點(diǎn)距新港中路跨線橋及花城大道的距離分別為45m、62m，無法滿足交織長度，再者隧道無法實(shí)現(xiàn)南往東右轉(zhuǎn)進(jìn)入花城大道，其交通組織功能缺失。為了解決上述矛盾，將采用河床底質(zhì)置換的方式來消除河床下切對隧道埋深的影響。

3、結(jié)語

采取粒徑大于5.928mm的礫砂來置換現(xiàn)有的床沙，使河床趨于穩(wěn)定，這樣就可以降低工程對埋深的要求，起到既能保護(hù)航道資源，又能推進(jìn)工程的順利建設(shè)，促進(jìn)廣州市社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，但由于河床沖刷計(jì)算與床沙啟動(dòng)粒徑的計(jì)算均采用的是經(jīng)驗(yàn)公式，公式中參數(shù)的取值存在著一定的個(gè)體認(rèn)識差別，建議通過物理模型來加以確定。

參考文獻(xiàn)

[1]廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，《廣東省沿海航道通航標(biāo)準(zhǔn)》（DB44/T1355-2014）

作者簡介

王靜新（1972—）男，碩士，工程師，研究方向：水文分析、船舶通航安全、河口海岸環(huán)境。