多因素控制下的城市地下道路總體方案設(shè)計(jì)

邱 蒙

（武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430023）

1 概述

隨著城市不斷發(fā)展，城市交通的立體化、集約化、生態(tài)化程度不斷提高，城市核心區(qū)的道路越來(lái)越多地采用隧道建設(shè)方式，形成地下道路，實(shí)現(xiàn)凈化地面交通、聯(lián)系地下到發(fā)交通體系等功能。

本文以武漢諶家磯大道工程中地下道路總體方案的設(shè)計(jì)為例，探討在城市復(fù)雜建設(shè)條件下，受多因素制約的地下道路總體方案設(shè)計(jì)。

2 控制因素分析

城市地下道路工程往往是區(qū)域交通系統(tǒng)的重要組成部分。首先要考慮交通工程的系統(tǒng)問(wèn)題，其次是工程層面，對(duì)豎向高程、平面線位、交通節(jié)點(diǎn)等方面進(jìn)行分析。

該工程研究區(qū)域內(nèi)規(guī)劃有“一橫、一縱、一環(huán)”地下道路系統(tǒng)，諶家磯大道隧道為其中的“一橫”，隧道長(zhǎng)度約2.2km，雙向6車(chē)道，設(shè)計(jì)車(chē)速為50km/h。圖1為區(qū)域地下道路分布圖。

圖1 區(qū)域地下道路分布圖

2.1 豎向控制因素

諶家磯大道隧道段同時(shí)設(shè)置地面輔道，地面輔道高程在24~25m。該隧道豎向控制主要從以下幾個(gè)方面考慮：

（1）隧道縱斷面線形。需要滿(mǎn)足規(guī)范指標(biāo)和視距等要求[1]。

（2）隧道施工工法。不同工法對(duì)隧道埋深、安全凈距等要求不同。

（3）保證地面管線的布置。該工程地面道路范圍設(shè)置有綜合管廊、雨污水管道，部分管線在局部位置需要從隧道頂部橫穿道路，其中主要的重力流管道橫穿是隧道重要的豎向控制因素。

（4）相關(guān)地下道路、構(gòu)筑物。沿灄水河?xùn)|路規(guī)劃有遠(yuǎn)期過(guò)江通道，諶家磯大道隧道建設(shè)需要預(yù)留遠(yuǎn)期建設(shè)條件。諶家磯大道隧道與TOD（以公共交通為導(dǎo)向的開(kāi)發(fā)）綜合體地下環(huán)路設(shè)置地下互通聯(lián)系，豎向高程應(yīng)考慮銜接。

2.2 平面控制因素

諶家磯大道設(shè)計(jì)紅線寬60m，隧道線位部分位于現(xiàn)狀道路路幅范圍內(nèi)，現(xiàn)狀道路寬度約40m，兩側(cè)局部分布有高層建筑。隧道穿越區(qū)域?yàn)橐?guī)劃核心區(qū)，地下環(huán)路區(qū)域?yàn)橐?guī)劃TOD核心區(qū)。

（1）滿(mǎn)足用地限制條件，符合相關(guān)國(guó)土空間規(guī)劃要求。

（2）統(tǒng)籌隧道與設(shè)計(jì)范圍內(nèi)其他地下構(gòu)筑物關(guān)系，包括道路兩側(cè)的綜合管廊、雨污水管等。

（3）保證隧道與既有地下構(gòu)筑物、建筑物基礎(chǔ)的安全間距。

（4）在TOD核心區(qū)段，現(xiàn)狀道路路中及南側(cè)綠化帶分布有珍貴樹(shù)木，移栽成活率低，隧道布置方案應(yīng)考慮盡可能對(duì)其予以保護(hù)。

2.3 橫斷面控制因素

諶家磯大道隧道為雙向6車(chē)道小客車(chē)專(zhuān)用地下道路，隧道的橫斷面確定受以下幾種因素制約：

（1）隧道可穿越的豎向、橫向空間在部分位置受到限制，其結(jié)構(gòu)橫斷面布置和可采用的施工方法均受到制約。

（2）交通節(jié)點(diǎn)。根據(jù)TOD地下環(huán)路建設(shè)方案，地下環(huán)路沿TOD核心區(qū)環(huán)繞，整體位于諶家磯大道北側(cè)，按逆時(shí)針?lè)较蛐熊?chē)，是服務(wù)于整個(gè)TOD核心區(qū)到發(fā)交通的重要通道。圖2為隧道與TOD地下環(huán)路銜接示意圖。

圖2 隧道與TOD地下環(huán)路銜接示意圖

地下環(huán)路通過(guò)2對(duì)匝道分別與諶家磯大道隧道上下行方向銜接。由于地下環(huán)路位于諶家磯大道北側(cè)，為滿(mǎn)足匝道銜接條件，諶家磯大道主線上下行隧道之間應(yīng)具備一層層差，便于下行方向隧道與道路北側(cè)地下環(huán)路匝道設(shè)置。

（3）不同施工方法的隧道斷面有較大差異，比如采用明挖法、盾構(gòu)法等施工方法，隧道結(jié)構(gòu)斷面形式均不相同。

3 方案論證

3.1 隧道工法分析

在諶家磯大道與灄水河?xùn)|路相交處，根據(jù)過(guò)江通道總體布置，通道為隧道形式，該規(guī)劃過(guò)江隧道頂部覆土厚度約為13m，諶家磯大道隧道不具備盾構(gòu)法或暗挖法條件。圖3為諶家磯大道隧道與規(guī)劃過(guò)江通道交叉節(jié)點(diǎn)縱向關(guān)系。

圖3 諶家磯大道隧道與規(guī)劃過(guò)江通道交叉節(jié)點(diǎn)縱向關(guān)系

同時(shí)，因諶家磯大道隧道與TOD環(huán)路之間需要設(shè)置連接匝道，從而形成復(fù)雜的交通節(jié)點(diǎn)，因此從整體上分析，諶家磯大道隧道僅具備明挖法的實(shí)施條件。

3.2 隧道橫斷面

根據(jù)地下道路的建設(shè)條件，隧道橫斷面布置可分為兩段分別進(jìn)行考慮。

（1）起點(diǎn)（諶家磯二街）—灄水河?xùn)|路段

該段地下道路線位大部分位于原地面道路路幅以外，受用地、交通等因素制約較小。而且，灄水河?xùn)|路交叉口處受規(guī)劃過(guò)江通道高程控制，僅具備單層明挖隧道建設(shè)條件，因此該段隧道橫斷面采用單層斷面形式。

（2）灄水河?xùn)|路—止點(diǎn)（平安鋪路）段

該段隧道斷面布置考慮因素：一是與北側(cè)TOD地下環(huán)路銜接，隧道上下行方向需要設(shè)置層差，便于匝道設(shè)置；二是保護(hù)TOD段現(xiàn)狀道路路中及南側(cè)珍貴樹(shù)木，采用雙層隧道，增加深度，壓縮結(jié)構(gòu)寬度并將隧道布置于路幅北側(cè)，避讓保護(hù)樹(shù)種。圖4為隧道結(jié)構(gòu)橫斷面方案。

圖4 隧道結(jié)構(gòu)橫斷面方案

結(jié)合以上控制因素，對(duì)三種結(jié)構(gòu)斷面形式（見(jiàn)圖4）進(jìn)行比選。表1為隧道結(jié)構(gòu)橫斷面方案比選表。

表1 隧道結(jié)構(gòu)橫斷面方案比選表

從交通節(jié)點(diǎn)設(shè)置、經(jīng)濟(jì)性及對(duì)重要目標(biāo)的保護(hù)等方面綜合考慮，該段推薦方案一，采用雙層斷面。

綜上所述，諶家磯大道隧道采用了單層隧道-雙層隧道結(jié)合的分段布置方案。單層隧道段滿(mǎn)足了豎向控制、安全經(jīng)濟(jì)的要求，雙層斷面段滿(mǎn)足了交通節(jié)點(diǎn)設(shè)置、珍貴樹(shù)木保護(hù)等要求。圖5為隧道分段橫斷面方案。

圖5 隧道分段橫斷面方案

3.3 縱斷面方案

諶家磯大道隧道縱斷面方案中有兩處限制性因素：一是規(guī)劃過(guò)江通道，諶家磯大道預(yù)留規(guī)劃過(guò)江通道實(shí)施條件；二是過(guò)街雨污水通道。根據(jù)區(qū)域排水系統(tǒng)，沿諶家磯大道南側(cè)布置的雨、污水系統(tǒng)均經(jīng)興盛路交叉口過(guò)街，沿興盛路向下游排放。由于雨污水管為重力流，該處雨污水過(guò)街位置及高程作為諶家磯大道隧道的縱斷面限制因素。興盛路路口過(guò)街污水管高程為18.433~18.475m，雨水箱涵高程為18.299~18.245m。

隧道縱斷面方案為：從起點(diǎn)至灄水河?xùn)|路，隧道采用單層斷面，預(yù)留規(guī)劃過(guò)江通道條件。過(guò)灄水河?xùn)|路后，隧道轉(zhuǎn)換為雙層斷面形式，并下穿過(guò)街雨水箱涵及污水干管。圖6為隧道縱斷面方案。

圖6 隧道縱斷面方案

3.4 總體方案

下穿隧道西起于諶家磯二街，連續(xù)穿越浦興路、諶家磯四街、諶家磯五街等交叉口后，止于平安鋪東路。隧道全長(zhǎng)2200m，雙向6車(chē)道。結(jié)合用地、豎向控制、與TOD地下環(huán)路銜接等因素，隧道采用“單層隧道+雙層隧道”的斷面形式。在雙層隧道段設(shè)置4條銜接地下環(huán)路的匝道，服務(wù)到發(fā)TOD核心區(qū)的車(chē)輛。

4 結(jié) 語(yǔ)

城市地下道路設(shè)計(jì)過(guò)程中要全面考慮各種影響因素，論證控制條件對(duì)隧道實(shí)施的限制[2]。尤其在前期方案論證階段，要充分進(jìn)行控制因素的識(shí)別與分析，這樣才能在方案論證階段做到有的放矢，實(shí)現(xiàn)多因素控制下的地下道路總體方案設(shè)計(jì)。該工程在多因素、多目標(biāo)導(dǎo)向下，形成了“單-雙層隧道”轉(zhuǎn)換的地下道路總體方案，實(shí)現(xiàn)了豎向控制、平面控制、交通節(jié)點(diǎn)設(shè)置等目標(biāo)的兼顧。