東莞市鴻福西路—銀龍路跨江通道總體方案設(shè)計(jì)

摘要：為確定東莞市鴻福西路—銀龍路跨江通道的最優(yōu)過(guò)江方案，文章開展了總體方案設(shè)計(jì)研究。通過(guò)前期現(xiàn)場(chǎng)勘察與對(duì)相關(guān)規(guī)劃資料進(jìn)行綜合分析，明確了跨江通道的功能定位及主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。以交通預(yù)測(cè)分析為依據(jù)，確定跨江通道主線及其匝道的建設(shè)規(guī)模，同時(shí)充分考慮項(xiàng)目區(qū)域的工程地質(zhì)條件、水文條件以及環(huán)境保護(hù)要求等因素，采用對(duì)比分析法，篩選并評(píng)估了3種隧道工法。最終形成的鴻福西路—銀龍路跨江通道總體設(shè)計(jì)方案，不僅有效加強(qiáng)了各片區(qū)之間的聯(lián)系，而且提升了沿線區(qū)域的土地價(jià)值。該研究針對(duì)具體工程特點(diǎn)，詳述了所選隧道工法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，可為類似跨江通道的建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：跨江通道；隧道工法；城市交通；方案設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U1；U45" " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " 文章編號(hào)：1674-0688（2024）08-0098-05

0 引言

根據(jù)東莞市總體規(guī)劃，東莞未來(lái)將形成“一中心、四組團(tuán)”的城市空間格局，實(shí)現(xiàn)資源的分區(qū)統(tǒng)籌與有效配置。隨著東莞市“三江六岸”工作的逐步實(shí)施，東江兩岸的聯(lián)系更加緊密。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)兩岸深度融合，完善城市中心體系，滿足跨江出行需求，亟需規(guī)劃建設(shè)一條新的交通性主干道跨江通道，以提升近江片區(qū)的整體交通效能。針對(duì)跨江通道工程路線的總體設(shè)計(jì)，多位學(xué)者從不同的角度進(jìn)行了深入研究。王洪剛等［1］以建設(shè)區(qū)內(nèi)的控制因素為切入點(diǎn)，研究跨江通道的路線位置及穿越方式；肖明清等［2］針對(duì)公軌合建隧道橫斷面布置、內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工方案及應(yīng)急疏散救援等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析；徐國(guó)平等［3］結(jié)合跨江通道工程的特性，提出并實(shí)踐了一系列設(shè)計(jì)理念，闡述了工程總體設(shè)計(jì)方案，并強(qiáng)調(diào)了設(shè)計(jì)施工中關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)。這些研究的設(shè)計(jì)理論和配套工程經(jīng)驗(yàn)雖然為后續(xù)工程提供了參考，但是每個(gè)工程項(xiàng)目的具體條件各異，因此設(shè)計(jì)方案和隧道工法也不盡相同。本文根據(jù)項(xiàng)目所在區(qū)域的工程地質(zhì)條件、水文條件及環(huán)境保護(hù)要求等，采用對(duì)比分析法，對(duì)多種隧道工法進(jìn)行比選，因地制宜地評(píng)估這些工法的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，并形成東莞市鴻福西路—銀龍路跨江通道的最優(yōu)過(guò)江方案，旨在為其他地區(qū)跨江通道的建設(shè)提供借鑒。

1 工程背景

1.1 工程概況

本項(xiàng)目地處主城區(qū)與萬(wàn)江交界處，鴻福西路—銀龍路跨江通道規(guī)劃線北起萬(wàn)江大道以南，沿銀龍路向南敷設(shè)，依次穿越車站南路、規(guī)劃住宅地塊、東莞水道、曲海大橋、濱江體育公園、東江大道，最終向南與鴻福西路銜接。通道全長(zhǎng)約1.8 km，其中隧道占據(jù)約1.5 km。道路等級(jí)為城市主干路，設(shè)計(jì)車速為50 km/h，采用雙向六車道設(shè)置；匝道設(shè)計(jì)車速為30 km/h，凈高為5.0 m。

1.2 建設(shè)的必要性

根據(jù)上位規(guī)劃，鴻福西路—銀龍路跨江通道定位為南北向過(guò)江交通性主干道，屬于城市主干路，主要服務(wù)于客運(yùn)交通需求，兼顧服務(wù)“三江六岸”片區(qū)的到發(fā)交通。其建設(shè)的必要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）優(yōu)化城市空間布局結(jié)構(gòu)，促進(jìn)區(qū)域內(nèi)各要素之間的聯(lián)動(dòng)與深度融合，完善城市中心體系。

（2）進(jìn)一步完善城區(qū)骨干路網(wǎng)，提升跨江通道的通行能力，滿足跨江出行需求。

（3）加密東莞水道區(qū)域的越江設(shè)施布局，增強(qiáng)過(guò)江通行能力，緩解既有通道的交通壓力，為區(qū)域過(guò)江通道的高效利用及骨干路網(wǎng)的可靠性提供支撐。

（4）提升土地使用效率與功能價(jià)值，促進(jìn)地區(qū)及周邊的發(fā)展。

1.3 交通預(yù)測(cè)分析

工程范圍內(nèi)涉及的相交市政道路主要包括萬(wàn)江大道、金曲路、塘溪路、東江大道、港口大道等。橫向相交道路情況一覽表見表1。

表2為跨江通道主線流量和飽和度，根據(jù)交通模型預(yù)測(cè)，跨江通道主線遠(yuǎn)期高峰小時(shí)流量分別為北向南2 364 pcu/h和南向北2 285 pcu/h。如果按雙向四車道規(guī)模建設(shè)，主線飽和度約為0.97，基本滿足交通需求。但鑒于越江通道的建設(shè)時(shí)序及實(shí)施難度，考慮采用雙向六車道規(guī)模，此時(shí)主線飽和度可降至約0.70。同時(shí)預(yù)測(cè)顯示，北向南進(jìn)口匝道和南向北出口匝道的高峰小時(shí)流量分別為804 pcu/h 和762 pcu/h。按一車道規(guī)模建設(shè)，兩匝道的飽和度分別為0.72和0.69，均能滿足需求。綜上所述，建議跨江通道主線按雙向六車道規(guī)模進(jìn)行建設(shè)，進(jìn)出匝道則按單向一車道規(guī)模建設(shè)。

2 控制因素

本項(xiàng)目位于東莞市中心城區(qū)，北起銀龍路，南接鴻福西路，沿線均為已建區(qū)域，現(xiàn)狀控制因素較多，工程設(shè)計(jì)需考慮施工期及運(yùn)營(yíng)期對(duì)周邊構(gòu)筑物的影響，主要控制因素見圖1。

（1）工程兩側(cè)連接線均位于建成區(qū)域，沿線以住宅區(qū)為主，北側(cè)臨近汽車總站、高壓鐵塔、中信銀行、陽(yáng)光海岸居住區(qū)及現(xiàn)狀防汛墻；跨河段存在現(xiàn)狀曲海大橋；南側(cè)臨近防汛墻、體育公園雕塑、濱江體育館、市民藝術(shù)中心、上東國(guó)際小區(qū)及金地外灘小區(qū)。

（2）工程下穿東莞水道，水道寬度約為140 m，規(guī)劃為Ⅲ級(jí)航道，目前按IV級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行維護(hù)與管理。航道維護(hù)的尺度為2.5 m×40 m×275 m（水深×寬度×彎曲半徑），通航保證率為90%。

（3）工程跨東莞水道處的河面寬度約為124 m，根據(jù)防洪評(píng)價(jià)意見，施工期阻水比不宜大于20%，運(yùn)營(yíng)期阻水比不宜大于5%。

（4）曲海大橋全長(zhǎng)770 m，是一座多跨預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)橋梁，現(xiàn)狀為三類橋。工程從曲海大橋的邊跨中間穿過(guò)，并且隧道結(jié)構(gòu)與橋墩及引橋橋樁之間的距離均較小，為確保施工期間曲海大橋的安全運(yùn)行，需采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

（5）東莞市軌道交通1號(hào)線線路沿曲海大橋至鴻福西路方向布置，并與鴻福西路跨江通道共享通道空間。目前，軌道1號(hào)線的濱江體育館站主體結(jié)構(gòu)已完成，汽車總站至濱江體育館站區(qū)間段也在建設(shè)中。預(yù)計(jì)至本工程施工階段，軌道交通1號(hào)線工程將基本完成。因此，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，需確保與地鐵線路保持適當(dāng)?shù)钠矫骈g距，并對(duì)地鐵區(qū)間段采取必要的保護(hù)措施。

3 總體方案設(shè)計(jì)

3.1 隧道平面設(shè)計(jì)

鴻福西路—銀龍路跨江通道北起萬(wàn)江大道以南區(qū)域，沿銀龍路向南依次穿越車站南路及規(guī)劃地塊后，采用沉管法穿越東莞水道和曲海大橋的邊跨結(jié)構(gòu)。隨后，通道沿規(guī)劃軌道交通1號(hào)線的平行線位穿越濱江體育公園，最終接入鴻福西路，并在港口大道以北完成與地面的連接。隧道主線全長(zhǎng)約1.54 km。

南側(cè)鴻福西路地面道路設(shè)計(jì)為雙向八車道，隧道主線越江交通采用雙向六車道，地面道路則以雙向四車道銜接?xùn)|江大道，服務(wù)近江交通。為確保銀龍路交通順暢及近江區(qū)域出行便利，北側(cè)出入口采用兩級(jí)疏解的方式，在銀龍路和車站南路交匯處設(shè)置一對(duì)出入口匝道，而南側(cè)于曲海大橋東側(cè)輔道設(shè)置一條出口匝道。

3.2 隧道縱斷面設(shè)計(jì)

本工程越江段施工采用沉管法，其縱斷面主要受現(xiàn)狀河床線、預(yù)測(cè)河床沖刷線及航道通行控制線的控制。隧址所在的東莞水道河床底部標(biāo)高約-6.8 m。根據(jù)防洪影響評(píng)價(jià)與航道影響評(píng)價(jià)的初步測(cè)算結(jié)果，該區(qū)域的最大河床沖刷深度約為2.4 m，應(yīng)急拋錨時(shí)入土深度約為2.0 m。因此，為減少隧道埋深，越江段縱斷面隧道結(jié)構(gòu)頂部與預(yù)測(cè)沖刷線之間的距離設(shè)定為2.0 m，同時(shí)沉管段采用單坡設(shè)計(jì)。陸域段主要受地面道路條件的控制，因此隧道主線在陸域部分采用了4.98%的縱坡與地面銜接。隧道縱斷面設(shè)計(jì)圖見圖2。

3.3 隧道橫斷面設(shè)計(jì)

3.3.1 主線

隧道越江主線采用雙向六車道設(shè)計(jì)，道路單向斷面布置為0.25 m（路緣帶）+3.5 m×3（車道）+0.25 m（路緣帶）=11.0 m。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)空間受曲海大橋橋墩限制，所以沉管結(jié)構(gòu)采用雙倉(cāng)設(shè)計(jì)，管線布置在沉管兩側(cè)。隧道主線橫斷面設(shè)計(jì)圖見圖3。

3.3.2 出入口匝道

根據(jù)交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，雖然出入口匝道單車道設(shè)計(jì)的通行能力已能滿足特征年的交通需求，但是考慮到單車道匝道需額外配置緊急停車帶及轉(zhuǎn)彎需要的加寬設(shè)計(jì)，為便于統(tǒng)一設(shè)計(jì)和管理，所有匝道均采用雙車道寬度進(jìn)行規(guī)劃，而實(shí)際運(yùn)營(yíng)中則實(shí)施單車道管理模式。匝道斷面布置為0.25 m（路緣帶）+3.5 m×2（車道）+0.25 m（路緣帶）=7.5 m。匝道橫斷面設(shè)計(jì)圖見圖4。

3.3.3 鴻福西路

鴻福西路斷面設(shè)置為3.0 m（人行道）+2.5 m（非機(jī)動(dòng)車道）+7.5 m（機(jī)動(dòng)車道）+26.0 m（主線敞開段）+7.5 m（機(jī)動(dòng)車道）+2.5 m（非機(jī)動(dòng)車道）+3.0 m（人行道）+8.0 m（綠化帶）=60.0 m。鴻福西路橫斷面設(shè)計(jì)圖見圖5。

3.3.4 銀龍路

為優(yōu)化近江區(qū)域的交通流通，主線出入口采用雙向六車道規(guī)模，下穿車站南路后與地面連接。銀龍路敞開段處橫斷面布置為3.0 m（人行道）+2.5 m（非機(jī)動(dòng)車道）+7.5 m（機(jī)動(dòng)車道）+26.0 m（主線敞開段）+7.5 m（機(jī)動(dòng)車道）+2.5 m（非機(jī)動(dòng)車道）+3.0 m（人行道）=52.0 m，并向兩側(cè)各拓寬8 m。銀龍路橫斷面設(shè)計(jì)圖見圖6。

3.3.5 出入口匝道敞開段

道路北側(cè)于銀龍路設(shè)置一處進(jìn)出口匝道，在車站南路設(shè)置一組進(jìn)出口匝道，出入口匝道敞開段處橫斷面布置為2.75 m（人行道）+3.5 m（非機(jī)動(dòng)車道）+1.5 m（綠化帶）+7.5 m（機(jī)動(dòng)車道）+9.5 m（匝道敞開段）+7.5 m（機(jī)動(dòng)車道）+1.5 m（綠化帶）+3.5 m（非機(jī)動(dòng)車道）+2.75 m（人行道）=40.0 m，需向地塊未開發(fā)側(cè)拓寬規(guī)劃紅線4 m。出入口匝道敞開橫斷面布置圖見圖7。

3.4 越江段工法比選

水下隧道建設(shè)常用的施工工藝有圍堰明挖法、沉管法及礦山法等［4］。科學(xué)合理地選擇隧道施工方法至關(guān)重要，需綜合考慮隧址的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、水域的水文特征、防洪要求、兩岸的接線狀況、施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)控制以及環(huán)境保護(hù)要求等多重因素［5-6］。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，對(duì)上述幾種施工方法的適用性進(jìn)行比選分析（結(jié)果見表3）。

3.4.1 圍堰明挖法

圍堰明挖法是在河流中通過(guò)構(gòu)筑圍堰形成封閉施工環(huán)境，進(jìn)而實(shí)施降水、基坑開挖、隧道主體結(jié)構(gòu)施工及土方回填工程，最終恢復(fù)水域的施工方案。該工法工藝相對(duì)成熟，但通常適用于水深較淺或防洪要求不高的水域。

針對(duì)本隧道工程所處的東莞水道，其水深較深，并且現(xiàn)狀為IV級(jí)航道，加之作為東江水系的重要支流，承載著莞城及南城的泄洪功能，如果采用圍堰明挖法，不僅會(huì)影響航運(yùn)，降低航道通行能力，而且全封閉或半封閉河道進(jìn)行圍堰施工還需實(shí)施斷流或臨時(shí)引流措施，這將對(duì)東莞水道的泄洪能力及防洪安全帶來(lái)不利影響。因此，圍堰明挖法在本工程中的適用性較低。

3.4.2 沉管法

沉管法修建隧道涉及的步驟如下：①在河床或海床區(qū)域開挖基槽；②利用駁船將預(yù)制好的鋼筋混凝土管段或全鋼管段浮運(yùn)至指定水域；③將這些管段沉放至設(shè)計(jì)指定位置并加以穩(wěn)固；④將新沉放的管節(jié)與既有管段接合，并且同時(shí)進(jìn)行接頭和基礎(chǔ)的處理；⑤完成回填作業(yè)。通過(guò)以上步驟，最終實(shí)現(xiàn)在水域下方構(gòu)建隧道的目標(biāo)。

至今為止，香港、臺(tái)灣、廣州等地已建成多條沉管隧道，尤其是在珠三角地區(qū)，在淺埋跨江通道的建設(shè)中，沉管法得到廣泛應(yīng)用。而本工程坐落于東江流域的東莞水道，其水文與地質(zhì)條件等與這些地區(qū)相類似，因此可借鑒這些成功案例。

本工程采用沉管法施工，具備的優(yōu)勢(shì)及需考慮的影響因素如下。

（1）沉管隧道設(shè)計(jì)頂部覆土較薄，整體埋深較淺，有利于實(shí)現(xiàn)較好的縱斷面線形。

（2）工程線位穿越曲海大橋，隧道與橋墩距離近，基槽開挖對(duì)曲海大橋造成影響，但通過(guò)圍堰、格構(gòu)式地墻及地基加固等預(yù)加固措施，可以保障施工期間曲海大橋的結(jié)構(gòu)安全，確保大橋在施工期間的正常使用，維持周邊交通順暢。

（3）沉管施工的核心步驟，如基槽開挖、管節(jié)浮運(yùn)沉放及回填等，均為水上作業(yè)，對(duì)河流自然行洪基本無(wú)影響。針對(duì)橋下圍堰占部分河道可能引發(fā)的汛期行洪影響，已通過(guò)防洪論證，確保施工活動(dòng)均在允許的阻水比范圍內(nèi)進(jìn)行。

（4）基槽開挖、管節(jié)浮運(yùn)及回填等水上作業(yè)不可避免地對(duì)通航造成一定的影響。為此，通過(guò)結(jié)合沉管隧道的施工工序，合理規(guī)劃航道導(dǎo)改方案，以確保施工期間滿足通航要求。

3.4.3 礦山法

礦山法施工適用于地質(zhì)條件相對(duì)較好的地層，該方法采用噴射混凝土、錨桿支護(hù)、鋼筋網(wǎng)加固、鋼拱架支撐等初期支護(hù)手段，以及超前注漿、超前加固等輔助性施工措施，同時(shí)輔以二次襯砌，共同構(gòu)成隧道的承載結(jié)構(gòu)，以實(shí)施隧道的暗挖施工。

本工程若采用礦山法施工，將面臨以下不利因素。

（1）東莞水道河床以下1～3 m的范圍內(nèi)為淤泥層，若采用礦山法，隧道頂部將直接位于沙土層，而洞身則需穿越泥巖層，水下段施工風(fēng)險(xiǎn)極大。

（2）為確保隧道與曲海大橋橋墩保持安全距離，礦山法隧道與已開工的軌道交通1號(hào)線之間的最小間距僅約1 m，并且軌道交通盾構(gòu)已經(jīng)開始推進(jìn)，線路調(diào)整極為困難，幾乎不具備實(shí)施性。

（3）鑒于水域下隧道對(duì)覆土厚度的嚴(yán)格要求，以及開挖寬度達(dá)到約16 m的實(shí)際情況，所需的最小覆土厚度將超過(guò)15 m，這不僅導(dǎo)致道路縱坡較大，還會(huì)使道路線形變得復(fù)雜。

（4）受曲海大橋橋墩布局限制，礦山法隧道需斜向穿越大橋橋墩的主跨和邊跨，與橋墩的結(jié)構(gòu)凈距離僅為6～8 m。由于隧道埋深較大，所以其施工區(qū)域可能深入橋樁基的持力層以下，位于隧道施工破裂角范圍內(nèi)，這將對(duì)施工期間曲海大橋的變形控制構(gòu)成挑戰(zhàn)，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。礦山法施工中隧道與曲海大橋樁基關(guān)系圖見圖8。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)東莞市總體規(guī)劃、三江六岸片區(qū)規(guī)劃以及項(xiàng)目周邊相關(guān)控制因素進(jìn)行梳理，對(duì)建設(shè)鴻福西路—銀龍路跨江通道的必要性進(jìn)行了綜合分析。項(xiàng)目建設(shè)不僅考慮了城市發(fā)展的宏觀需求，還細(xì)致考察了區(qū)域的工程地質(zhì)條件、水文條件及環(huán)境保護(hù)要求等。本文采用對(duì)比分析法，對(duì)多種隧道工法進(jìn)行比選，并因地制宜地評(píng)估這些工法的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和可行性。鴻福西路—銀龍路跨江通道的實(shí)施，不僅契合了規(guī)劃中構(gòu)建城區(qū)“內(nèi)外雙環(huán)”功能布局的目標(biāo)，而且串聯(lián)了行政中心區(qū)、龍灣片區(qū)、汽車總站片區(qū)、萬(wàn)江新中心區(qū)及北部副中心片區(qū)，形成完整的山水城市風(fēng)貌?？缃ǖ赖慕ㄔO(shè)不僅可以極大地提升中心城區(qū)的互聯(lián)互通、城市的運(yùn)行效率和居民的生活便利性，還可以促進(jìn)沿線區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。通過(guò)改善交通條件，吸引更多的投資和商業(yè)活動(dòng)，進(jìn)一步提升土地價(jià)值和城市吸引力?？傊櫢Ｎ髀贰y龍路跨江通道的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵步驟，對(duì)提升城市綜合競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

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