合肥市文忠路隧道工程總體設(shè)計(jì)及施工方案

章 凱

(合肥市市政設(shè)計(jì)研究總院有限公司，安徽 合肥 230041)

0 引 言

隨著城市的發(fā)展，城市交通與自然環(huán)境的有機(jī)融合愈加緊密。城市隧道由于對(duì)河流湖泊等水體無(wú)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(fēng)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(jì)和施工中的一些要點(diǎn)。

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(zhǎng)2.3 km，是連接少荃湖北岸北航科學(xué)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(jì)速度60 km/h。

少荃湖公園占地面積約455 hm2，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500 m，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(zhǎng)1.09 km。

圖1 工程位置圖

2 總體設(shè)計(jì)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(tuán)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(dān)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(jì)

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(diǎn)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(diǎn)與荃湖北路平交；文忠路輔道與少荃街右進(jìn)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60 m，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(jìn)出主線。

2.2 橫斷面設(shè)計(jì)

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(jìn)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(jì)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(jì)速度60 km/h的加速車道長(zhǎng)度不小于140 m，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(zhǎng)度為196 m。本工程受條件限制，上下行匝道與主線分合流點(diǎn)距隧道洞口僅144 m，無(wú)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(yuǎn)期交通需求，可保證隧道洞口前后3 s行車長(zhǎng)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(yùn)營(yíng)效率，避免隧道洞口成為交通瓶頸。

2.3 縱斷面設(shè)計(jì)

隧道縱斷面設(shè)計(jì)控制性因素主要包括少荃湖湖底標(biāo)高、防洪規(guī)劃標(biāo)高、少荃湖公園規(guī)劃標(biāo)高、相交道路標(biāo)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(zhǎng)度、通風(fēng)、排水以及隧道進(jìn)、出口接線等因素，隧道縱斷面整體呈“V”形布置，最低點(diǎn)設(shè)置在少荃湖湖底。根據(jù)《城市地下道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，設(shè)計(jì)速度60 km/h的道路最大縱坡一般值為4%，最大值為5%，本次設(shè)計(jì)最大縱坡為3.956%，最大豎曲線半徑為5 000 m，最小豎曲線半徑為3 000 m。

2.4 隧道防水設(shè)計(jì)

隧道防水設(shè)計(jì)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(jí)為二級(jí)，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(diǎn)，輔以附加防水層提高以防水性能。防水混凝土抗?jié)B等級(jí)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(jì)的重難點(diǎn)，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(fù)和替換困難，影響運(yùn)營(yíng)安全。本次設(shè)計(jì)采用壽命長(zhǎng)、高穩(wěn)定、低維護(hù)、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(jì)

隧道洞口作為隧道的標(biāo)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(biāo)志符號(hào)和象征。

本項(xiàng)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(hào)，周邊建筑以徽派風(fēng)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(dāng)?shù)貧v史文化底蘊(yùn)，又與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

圖2 隧道洞口效果圖

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(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)，根據(jù)不同建設(shè)條件及工程特點(diǎn)，對(duì)于水下隧道，目前國(guó)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(bào)告，場(chǎng)地土以粉質(zhì)黏土和黏土為主，湖底覆蓋0.5～3 m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(zhǎng)，下穿湖底施工風(fēng)險(xiǎn)高，不適宜本工程；盾構(gòu)法隧道一般適用于隧道較長(zhǎng)、地層均勻性好的水下隧道，同時(shí)要求隧道埋深較大，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)和接收需要較大的施工場(chǎng)地，盾構(gòu)法斷面形狀一般為圓形，對(duì)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(chǎng)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(diǎn)，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(fēng)險(xiǎn)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(xiàng)目的建設(shè)特點(diǎn)和要求。

3.2 基坑施工方案

本隧道基坑深度為8.0～17.0 m，綜合考慮本項(xiàng)目場(chǎng)地條件、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件以及經(jīng)濟(jì)性等方面，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的形式選擇主要有以下四種：放坡+土釘支護(hù)、SMW工法樁、地下連續(xù)墻以及鉆孔咬合樁。

放坡+土釘支護(hù)是一種邊坡穩(wěn)定式的支護(hù)，是明挖法隧道最常用的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，施工工藝簡(jiǎn)單，施工速度快，造價(jià)經(jīng)濟(jì)； SMW工法樁屬柔性支護(hù)，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(yán)格的地下墻體結(jié)構(gòu)，造價(jià)較高，工期較長(zhǎng)；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(diǎn)，但造價(jià)較高，施工精度要求嚴(yán)格。經(jīng)綜合比選，本工程采用放坡+土釘支護(hù)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(hù)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(jiǎn)單，施工方便，適用于水深較淺、水流很緩的河、湖、塘的臨時(shí)圍堰，造價(jià)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(shí)圍堰，造價(jià)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(shí)擋水結(jié)構(gòu)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(yǔ)

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)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(hù)、景觀融合協(xié)調(diào)等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，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(zhǎng)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(jì)思路和主要施工方案，希望可為今后類似工程的設(shè)計(jì)施工提供一定的參考。