城市隧道、軌道交通、綜合管廊三合一工程方案分、合建研究

受可開發(fā)空間及周邊環(huán)境等條件限制，近年來(lái)城市地下基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)呈現(xiàn)出多種工程同路由建設(shè)的特點(diǎn)。城市核心區(qū)多功能大型線形地下工程總體方案應(yīng)結(jié)合功能、線路、防災(zāi)救援、地質(zhì)條件、環(huán)境影響、經(jīng)濟(jì)性、工期等多種因素綜合研究、設(shè)計(jì)。浙江義烏商城大道城市隧道、軌道交通、綜合管廊三合一工程是世界上首個(gè)三者結(jié)構(gòu)合建的工程，本文介紹了其在總體設(shè)計(jì)階段的分、合建方案比選研究思路，可為類似工程提供參考。

建設(shè)背景

隨著城市核心區(qū)土地趨于緊張，現(xiàn)代城市化發(fā)展呈現(xiàn)出立體化的趨勢(shì)，關(guān)鍵性路由的開發(fā)價(jià)值引起廣泛重視。多種線形工程合建的思路起源于19世紀(jì)末的法國(guó)、德國(guó)等地，首先應(yīng)用于公鐵兩用橋梁，而地下大型線形工程采用合建的案例較少。地下工程采用合建形式在技術(shù)上須解決功能兼顧、線路擬合、防災(zāi)疏散、結(jié)構(gòu)抗震、防水、振動(dòng)影響、運(yùn)營(yíng)管理等方面問題。

我國(guó)采用公鐵合建的地下工程主要為越江隧道工程。上海長(zhǎng)江隧道江中段采用盾構(gòu)法施工，外徑15.0m，內(nèi)徑13.7m，頂部為排煙風(fēng)道、中部為三車道滬崇蘇高速公路層、下部為預(yù)留軌道層，長(zhǎng)度為7471m。武漢三陽(yáng)路隧道外徑15.2m，內(nèi)徑13.9m，頂部為排煙風(fēng)道，中部為三車道城市主干路，下部為武漢軌道交通7號(hào)線，合建盾構(gòu)段長(zhǎng)度為2590m。

圖1 城市隧道與地鐵車站合建典型剖面

圖2 商城大道隧道工程平面布置圖

圖3 地質(zhì)縱斷面圖

在城市核心區(qū)，長(zhǎng)距離合建的項(xiàng)目較少，例如在建的上海東西通道工程、杭州天目山路提升改造工程，均為城市隧道與車站合建、與區(qū)間分建的工程，車站范圍內(nèi)隧道位于地下一層、地下兩層島式車站位于二、三層（圖1）。盾構(gòu)隧道須在明挖隧道土建完工后施工，工期長(zhǎng)、投資大。

義烏市商城大道隧道工程是世界上首個(gè)城市隧道、軌道交通、綜合管廊合建的大型地下工程。該工程位于義烏市商貿(mào)核心區(qū)，服務(wù)功能強(qiáng)，技術(shù)難點(diǎn)多，周邊環(huán)境復(fù)雜，缺乏類似經(jīng)驗(yàn)。三種工程在商城大道段共路由，紅線寬為60m，其功能定位、線路、結(jié)構(gòu)形式等各有特點(diǎn)，因此在總體設(shè)計(jì)階段開展了分、合建方案研究。

工程概況

工程位置及概況

商城大道隧道西起雪峰東路西，東至春風(fēng)大道東，穿越商貿(mào)核心區(qū)，長(zhǎng)約5.8km，設(shè)置10條進(jìn)出匝道及6條地庫(kù)聯(lián)通道，地下道路中心線在平面上與地面道路重合。金義東市域軌道交通工程全長(zhǎng)約107km，設(shè)站31座，在商城大道設(shè)有國(guó)際商貿(mào)城站、浙大附屬醫(yī)院站，共路由段長(zhǎng)約3.8km。綜合管廊西起國(guó)貿(mào)大道，東至望道變，全長(zhǎng)約4.2km，采用雙艙斷面。平面布置如圖2所示。

主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

地下道路等級(jí)為城市主干道，雙向六車道規(guī)模，設(shè)計(jì)車速60km/h，主線標(biāo)準(zhǔn)斷面車道寬度為3×3.5m，車道限高4.5m。

金義東市域軌道交通全線最高速度目標(biāo)值為120km/h，采用B型車6輛編組，直流1500V接觸軌受電。

綜合管廊為干支混合型管廊，高壓電力艙入廊管線有110kV、220kV電纜，綜合艙有10kV電力、DN1000給水管及通信線纜。

工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地分布地層主要有第一層1-1雜填土、第二層3-2粉質(zhì)黏土、第六層a-2強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、第六層a-3中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。地下水常水位埋深1.9m至11.3m。覆蓋層厚度在3m～8m之間，結(jié)構(gòu)基底基本置于中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層中（圖3）。場(chǎng)地地震基本烈度為6度，本工程經(jīng)過2條構(gòu)造破碎帶，無(wú)其他不良地質(zhì)作用，場(chǎng)地穩(wěn)定性較好，適宜工程建設(shè)。

總體設(shè)計(jì)思路

城市隧道、軌道交通、綜合管廊三者共同利用商城大道路由，以豎向合建為主，平面合建為輔，充分滿足功能需求。

商城大道是義烏市東西向聯(lián)系的交通要道，承擔(dān)著東西向中長(zhǎng)距離交通以及對(duì)外集散的交通功能。由于地處國(guó)際商貿(mào)城，商城大道潮汐交通特征明顯，交通組成復(fù)雜。由于匝道眾多，地面道路層與地下道路層轉(zhuǎn)換頻繁，且隧道與周邊地庫(kù)聯(lián)通，隧道應(yīng)布置于地下一層。

圖4 方案1車站典型剖面

圖5 方案1縱斷面示意圖

圖6 方案2車站典型剖面

圖7 方案2縱斷面示意圖

綜合管廊布置較多逃生口、通風(fēng)口、投料口等出地面建筑，且設(shè)置多處管線引出端，埋設(shè)不宜過深。管廊與軌道區(qū)間同層布置結(jié)構(gòu)較合理，但從管廊使用功能、線路擬合度、地質(zhì)條件考慮，推薦采用管廊與隧道同層布置方案。

商城大道段金義東市域軌道交通車站站間距為1.8km，不設(shè)置區(qū)間風(fēng)井，軌道交通可布置于地下一層至三層。

城市隧道、軌道交通、綜合管廊分、合建方案

在城市隧道和綜合管廊方案相對(duì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上（城市隧道和綜合管廊均布置于地下一層），本節(jié)以車站布置形式為切入點(diǎn)，開展工程總體方案分、合建比選研究。

方案1：合建（島式車站）

兩座車站均位于商城大道路中，采用島式車站，車站布置于隧道下方地下二、三層（圖4）。合建段軌道交通區(qū)間采用明挖工法，最小坡長(zhǎng)250m，最大坡度28‰（圖5）。

方案2：合建（側(cè)式車站）

兩座車站均布置于商城大道路中，采用側(cè)式車站，車站布置于隧道下方地下二層，下設(shè)過軌通道（圖6）。合建段段軌道交通區(qū)間采用明挖工法，最小坡長(zhǎng)340m，最大坡度20.3‰（圖7）

方案3：分建（浙大附屬醫(yī)院站為高架站）

國(guó)際商貿(mào)城站布置于商城大道北側(cè)停車場(chǎng)地塊內(nèi)，采用地下兩層島式車站，出入口通道上跨商城大道隧道（圖8）。浙大附屬醫(yī)院站采用路中高架站。區(qū)間采用盾構(gòu)隧道、明挖隧道、橋梁形式，最小坡長(zhǎng)350m，最大坡度25‰。（圖9）

方案4：分建（浙大附屬醫(yī)院站為地下站）

國(guó)際商貿(mào)城站布置與方案3相同，浙大附屬醫(yī)院站布置于商城大道北側(cè)，采用地下兩層島式車站，出入口通道上跨商城大道隧道。區(qū)間采用盾構(gòu)隧道形式，出浙大附屬醫(yī)院站后轉(zhuǎn)為高架形式，最小坡長(zhǎng)350m，最大坡度25‰（圖10）。

表1 分、合建方案比選表

圖8 方案3地下車站典型剖面

圖9 方案3縱斷面示意圖

方案比選

商城大道共路由區(qū)段在三個(gè)工程中均為控制性節(jié)點(diǎn)，分、合建比選研究對(duì)工程總體方案優(yōu)劣起到至關(guān)重要的作用。在滿足城市隧道與綜合管廊的功能前提下，從軌道交通車站功能、線形、用地及工程可實(shí)施性、工期、經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)總體方案進(jìn)行比選，詳見表1。

圖10 方案4縱斷面示意圖

方案2在滿足各工程服務(wù)功能的條件下，線形順直，對(duì)周邊影響小，投資小，工期短，體現(xiàn)了三者合建的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，作為推薦方案。

防災(zāi)特點(diǎn)

城市隧道、軌道交通、綜合管廊三者消防要求不同，因此消防系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立設(shè)計(jì)。

三者在同時(shí)發(fā)生火災(zāi)或同時(shí)發(fā)生兩處火災(zāi)的幾率較小，按全線同一時(shí)間僅發(fā)生一處火災(zāi)考慮。商城大道隧道交通系統(tǒng)及通風(fēng)排煙系統(tǒng)復(fù)雜，因此隧道與周邊地庫(kù)消防系統(tǒng)相互獨(dú)立，隧道不作為周邊地庫(kù)及地下環(huán)路的消防疏散通道。

三個(gè)系統(tǒng)不僅要滿足各自消防要求，還須確保合建結(jié)構(gòu)的抗火性能可滿足火災(zāi)規(guī)模持續(xù)2小時(shí)，使火災(zāi)影響控制在系統(tǒng)內(nèi)部，對(duì)其他兩個(gè)工程正常運(yùn)營(yíng)無(wú)影響。