余杭區(qū)星河路隧道工程總體設(shè)計

金麗莉，章立峰，鄒金杰，潘乘浪

JIN Lili1，ZHANG Lifeng2，ZOU Jinjie2，PAN Chenglang2

(1.余杭區(qū)城市建設(shè)前期辦公室，浙江 杭州311199;2.中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州310014)

擬建項目余杭區(qū)星河路隧道工程位于杭州市余杭區(qū)臨平副城，城區(qū)“一環(huán)、五縱、三橫、二連”規(guī)劃路網(wǎng)中部，是連接余杭經(jīng)濟開發(fā)區(qū)和臨平新城乃至喬司片區(qū)的重要通道。

本工程隧道洞口近接住宅密集區(qū)、液化石油氣儲配站施工，周邊環(huán)境非常復(fù)雜，前期方案研究工作歷時一年多。本文對星河路隧道工程的總體設(shè)計進行探討。

1 功能定位

根據(jù)《余杭綜合交通規(guī)劃》，星河路隧道為“五縱”之一星河路—西安路城市南北向主干路的重要構(gòu)成部分，此縱軸在地理位置上居中，能較好地承擔(dān)對外交通功能。見圖1。

圖1 余杭綜合交通規(guī)劃路網(wǎng)圖

本工程研究范圍東至邱山大街、景星觀路及沿山路，南至藕花洲大街，西至09 省道(望梅路)，北至星光街，占地面積約為4.48 km2。

涉及臨平山周邊區(qū)域的“三縱”已完成其中的“二縱”，而地處中間地帶的一縱(星河路—星河南路(西安路))兩端接線已經(jīng)建設(shè)完成。

目前該區(qū)域總面積4.48 km2，現(xiàn)狀主干路網(wǎng)面積約4.8 km2(1.2 km/km2路網(wǎng)規(guī)劃密度)，從路網(wǎng)密度看存在增加的合理性。星河路隧道建成后，必將更進一步完善區(qū)域路網(wǎng)，尤其為臨平山以北區(qū)域的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。見圖2。

圖2 臨平山區(qū)塊交通現(xiàn)狀圖

2 建設(shè)規(guī)模

2.1 接線條件

隧道北接線星河路，紅線寬度60 m，雙向6 車道;南接線西安路立交橋，寬度22 m，雙向4 車道，兩側(cè)設(shè)置2 車道地面輔道。

從交通功能與路網(wǎng)的匹配性看，星河路隧道宜采用雙向6 車道規(guī)模合適。

2.2 交通流量分析

研究區(qū)域內(nèi)的主干路主要有09 省道、邱山隧道、星河路、星河南路(西安路)、藕花洲大街、邱山隧道等，高峰小時流量為1 700～2 920 pcu/h，道路飽和度在0. 45～0. 68。通過相關(guān)分析，隧道建成后，南向高峰小時交通量為1 285 pcu/h，北向高峰小時交通量為1 415 pcu/h，遠期高峰小時交通量為5 100 pcu/h，并得出隧道4、6 車道未來交通飽和度及服務(wù)水平，見表1［1］。

表1 隧道4、6 車道交通服務(wù)水平對比

2.3 投資分析

根據(jù)估算分析，隧道雙向6 車道投資2.31 億元，10 萬/每延米，雙向4 車道投資2.10 億元，9 萬/每延米，相對增加投資約2 100 萬元。隧道一旦建成，后期改擴建非常困難。因此，建議隧道按雙向6車道規(guī)模建設(shè)。

3 工程概況

余杭區(qū)星河路隧道工程線路呈南北走向，南起星河南路(西安路)立交橋，北至星光街，貫通臨平山南北兩側(cè)。路線全長2 093.622 m，包括隧道及兩端接線道路和橋梁，其中東線隧道長1 105 m，西線隧道長1 107.5 m，總投資約7.90 億元。建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為城市主干路，雙向6 車道，隧道單洞限寬15.5 m，單洞最大開挖跨度達18.5 m，為杭州市政“第一大跨度”隧道。見圖3。

圖3 工程項目地理位置圖

4 總體布置

4.1 平面布置

4.1.1 主要控制因素

隧道場區(qū)內(nèi)用地以公建和民宅為主。隧道北端接線建設(shè)環(huán)境比較單一，相對復(fù)雜的區(qū)域主要集中于南端接線，具體見圖4 和表2。

圖4 沿線控制因素圖

表2 沿線控制因素一覽表

4.1.2 南接線布置

根據(jù)前述控制因素，隧道南口住宅區(qū)密集，南接線布置應(yīng)“以人為本”，盡量避開住宅區(qū)，減少拆遷工作，降低前期工作難度，以順利推進工程進展。

線路布置起點位于西安路立交橋滬杭鐵路以北段，原立交橋順應(yīng)線形，適當(dāng)西偏，進行一次改造，于藕花洲大街以南落地。西安路—藕花洲大街交叉口采用平交方案，藕花洲大街以北段接線繞避丁山農(nóng)居點、二監(jiān)家屬區(qū)和華清山莊，從丁山農(nóng)貿(mào)市場、企業(yè)廠房和武警汽車訓(xùn)練大隊穿過，與華清山莊房屋最小距離30 m，與二監(jiān)家屬區(qū)房屋最小距離27 m。見圖5。

圖5 曲線線位布置方案

4.1.3 北口布置

隧道北接線采用雙向6 車道布置，與原星河路—星光街交叉口相接，形成十字交叉口。

杭州中博液化石油氣儲配站位于擬建隧道出口西北(星光街南側(cè))，液化氣儲罐總?cè)萘? 100 m3。該儲配站專門為居民日常用燃氣灌裝服務(wù)。見圖6。

圖6 隧道北口布置圖

根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范(GB 50016—2006)》相關(guān)要求，隧道出入口屬于重要公共建筑物，與儲罐的防火間距為110 m［2］。

4.1.4 平面總體布置

工程范圍:線路南起西安路立交橋，北接星河路，全長約2 094 m。

工程內(nèi)容如下(圖7):

(1)隧道雙向6 車道，東線隧道長1 105 m，西線隧道長1 107.5 m;

(2)西安路立交橋改建138 m，跨上塘河橋42 m;

(3)南接線760 m，北接線229 m;

(4)洞身設(shè)置2 處車行兼人行橫通道和2 處人行橫通道，間距不大于250 m;

(5)隧道南口，于安平路北側(cè)設(shè)1 座管理用房。

圖7 工程平面總體布置圖

4.2 縱斷面布置

4.2.1 豎向控制因素

(1)各相交道路的相交及規(guī)劃標(biāo)高，如藕花洲大街、安平路、星光街等;

(2)上塘河50 年一遇洪水位及規(guī)劃梁底標(biāo)高;

(3)為滿足道路排水的要求，道路縱向坡度不應(yīng)小于0.3%;

(4)縱坡坡度、豎曲線半徑、長度等按照設(shè)計車速根據(jù)規(guī)范要求確定。4.2.2 縱斷面設(shè)計

工程全長約2 093.622 m，地面道路起點處設(shè)計標(biāo)高為5.09 m，終點處設(shè)計標(biāo)高為12.6 m。道路全線共設(shè)6 處變坡點(接線及隧道)，最大縱坡4.30%，最小縱坡0.35%，最大坡長570 m，最小坡長110 m。見圖8。

隧道內(nèi)采用“人”字坡，南口設(shè)計標(biāo)高為12.997 m，北口設(shè)計標(biāo)高為16.033 m，最大縱坡為1.54%，最小縱坡為0.35%。見圖8。

圖8 隧道縱斷面布置圖

4.3 橫斷面布置

隧道斷面內(nèi)輪廓除符合隧道建筑限界的規(guī)定外，還應(yīng)考慮洞內(nèi)排水及通風(fēng)照明、防火、監(jiān)控、營運管理等附屬設(shè)施所需要的空間，以及地質(zhì)情況、結(jié)構(gòu)受力、施工方法等，使斷面形式及尺寸，達到安全、經(jīng)濟、合理。

隧道內(nèi)考慮機動車雙向6 車道通行，從合理利用隧道空間角度出發(fā)，在兩側(cè)設(shè)置擴大檢修道，在滿足隧道自身管線布設(shè)條件充足的前提下，預(yù)留市政公用管線的布設(shè)空間。隧道采用三心圓斷面形式，斷面布置見圖9。

圖9 隧道橫斷面布置圖

單洞限寬:0.75 m(檢修道)+0.5 m(左側(cè)向?qū)挾?+3. 5 m(機動車道)+3. 5 m(機動車道)+3.5 m(機動車道)+0.5 m(右側(cè)向?qū)挾?+3.25 m(擴大檢修道)=15.5 m。

車道限高:4.5 m，檢修道限高:2.5 m。

5 機電設(shè)計

由于本工程位于臨平副城中心，考慮提高一級，按城市二類交通隧道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置通風(fēng)、消防、監(jiān)控等機電附屬設(shè)施。

(1)通風(fēng):縱向射流通風(fēng)與排煙，正常營運CO允許體積分?jǐn)?shù)≤70 ppm，發(fā)生事故時≤200 ppm(20 min 以內(nèi))。

(2)消防:消火栓30 L/s(室外)，20 L/s(室內(nèi))。

(3)照明與配電:平均照度標(biāo)準(zhǔn)按60 km/h 車速對隧道內(nèi)照明的要求進行配置;照明、風(fēng)機、監(jiān)控系統(tǒng)、消防負(fù)荷均為一級負(fù)荷。

(4)交通監(jiān)控:按城市二類隧道標(biāo)準(zhǔn)配置。

6 隧道支護結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工方案

6.1 隧道支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

本隧道單洞凈寬為15. 5 m，開挖跨度達到18.5 m，雙洞凈距為6～30 m，為大跨小凈距隧道。

隧道支護設(shè)計根據(jù)新奧法原理，結(jié)合相關(guān)規(guī)范、有限元計算分析和工程類比進行設(shè)計，針對淺埋大跨度、小凈距和不同的圍巖級別采用不同的支護方式和襯砌結(jié)構(gòu)，在保證結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定的前提下做到經(jīng)濟、合理［3］。隧道支護參數(shù)見表4。

表4 隧道支護參數(shù)

6.2 施工方案

星河路隧道位于臨平城區(qū)，單洞全長1 105 m，洞身穿越臨平山，主要地質(zhì)為強風(fēng)化、中風(fēng)化巖屑砂巖，最大埋深約180 m，圍巖多為Ⅲ～Ⅳ級，地質(zhì)條件較好，宜采用鉆爆法進行施工。

由于隧道位于城區(qū)內(nèi)，隧道兩端洞口附近均分布有地表建筑，南端進口處民居點尤為密集，與華清山莊最小距離為30 m，與二監(jiān)社區(qū)最小距離為27 m。

大量工程經(jīng)驗表明:隧道近接地表建筑施工時，若不采取工程減震措施，極易對建筑物造成損壞，同時爆破產(chǎn)生的噪聲也對鄰近居民的正常生活造成較大影響。

本工程本著“以人為本，盡可能減小對周邊環(huán)境的影響”的原則，主要采用控制爆破技術(shù)，輔以非爆破開挖技術(shù)［4］，具體如下:

(1)隧道南口:地表建筑和鄰近居民密集，洞口段采用銑挖機進行非爆破開挖。

(2)洞身段及隧道北口:采用控制爆破技術(shù)，爆破震速控制在0.5～1.5 cm/s。

7 景觀設(shè)計

宋僧道潛《過臨平》一詩云:“風(fēng)蒲獵獵弄輕柔，欲立蜻蜓不自由。五月臨平山下路，藕花無數(shù)滿汀洲?！本坝^設(shè)計中以花入意，結(jié)合周邊自然山體、水體、居住風(fēng)光，以“迎南北之客，觀古今之變，塑燦爛花路”為主要設(shè)想，形成以星河路隧道為軸，處處書寫臨平印象，以展示繁華似錦、飄逸寫意的總體景觀景象。將星河路隧道(連接線)打造成印象鮮明、底蘊濃郁、環(huán)境舒適、山清水秀、綠意盎然的現(xiàn)代畫卷［5］。見圖10、圖11。

圖10 南口效果圖

圖11 北口效果圖

8 結(jié) 語

隨著城市交通建設(shè)的發(fā)展，城市隧道的建設(shè)條件越來越復(fù)雜，不可避免要近接建(構(gòu))筑物施工。

星河路隧道在前期方案研究中，充分考慮了技術(shù)方案和周邊環(huán)境的和諧統(tǒng)一，優(yōu)化總體設(shè)計方案，并借鑒了國內(nèi)外類似工程的成功施工經(jīng)驗，認(rèn)真研究，精心設(shè)計，制定合理的施工方案。

目前工程已順利開工，進展順利，希望能為城市交通隧道設(shè)計積累更多的工程經(jīng)驗。

［1］ 北京市市政設(shè)計研究院.CJJ 37—2012 城市道路工程設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］ 公安部天津消防研究所.GB 50016—2006 建筑設(shè)計防火規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2006.

［3］ 重慶交通科研設(shè)計院. JTG D70—2004 公路隧道設(shè)計規(guī)范［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［4］ 謝達文.城市淺埋及超淺埋隧道非爆破技術(shù)設(shè)備選型與配套研究［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2013，50(1):40 -45.

［5］ 中國水電顧問集團華東勘測設(shè)計研究院. 余杭區(qū)星河路隧道工程技術(shù)文件［R］.杭州:中國水電顧問集團華東勘測設(shè)計研究院，2013.