嘉興市慶豐路隧道建設工程設計

董占宇，姬永紅

（上海市政工程設計科學研究所有限公司，上海市 200092）

0 引言

嘉興，別稱“禾城”，浙江省地級市，長三角城市群、上海大都市圈重要城市，浙江大灣區(qū)核心城市，杭州都市圈副中心城市，滬嘉杭G60 科創(chuàng)走廊中心城市（見圖1）。

圖1 項目地理位置

隨著嘉興市經濟的發(fā)展，城市交通壓力日益增大。由于平湖塘的分隔，嘉興東片區(qū)與北片區(qū)路網連通性較差，片區(qū)之間僅能通過雙溪路或者三環(huán)東路溝通，高峰時段交通壓力較大，亟須提高路網密度，緩解高峰擁堵。

為增強東部城區(qū)平湖塘南北片區(qū)的交通聯系，同時考慮保護規(guī)劃鳳凰洲公園的自然環(huán)境，慶豐路作為城市主干路，采用隧道形式下穿平湖塘、嘉善塘，連接東北部綠楔與東南片城市副中心，增大城市副中心的輻射范圍，提升片區(qū)路網通行效率。

1 工程概況

慶豐路（南溪東路—甪里街）隧道建設工程，南起南溪東路，北至規(guī)劃甪里街，工程范圍全長約1.15 km（見圖2）。其中，新建隧道全長約769 m（南側敞開段165 m+暗埋段426 m+北側敞開段178 m）。

圖2 工程范圍示意圖

地面道路分為隧道接線道路和輔路兩部分。平湖塘以南的地面道路長度約466.66 m，嘉善塘以北的地面道路長度約417.62 m。

2 主要技術標準

（1）道路等級。

隧道：城市主干路。

地面道路：接線道路按城市主干路設計，輔路按城市支路設計。

（2）設計速度。

隧道：40 km/h。

地面道路：接線道路40 km/h，輔路30 km/h。

（3）凈空高度。

機動車道：≥4.5 m。

非機動車道、人行道：≥2.5 m。

（4）結構設計荷載：城-A 級。

（5）設計年限。

道路交通量達到飽和狀態(tài)時的道路設計年限：20 a。

主體結構設計使用年限：100 a。

（6）抗震設計。本區(qū)抗震設防烈度為7 度，地震動加速度峰值為0.10g。設計地震分組為第一組。隧道抗震設防類別為乙類。

（7）隧道敞開段設計暴雨重現期：50 a。

（8）綜合徑流系數：Ψ=0.90。

3 建設條件

3.1 沿線用地

平湖塘以南道路兩側均規(guī)劃為居住用地，目前已按規(guī)劃建成景湖花園、慶豐苑和南湖人才公寓3個小區(qū)。平湖塘與嘉善塘中間規(guī)劃為鳳凰洲公園綠地，目前尚未按規(guī)劃實施，現狀場地以工業(yè)廠房為主。嘉善塘以北，道路西側規(guī)劃為公園綠地和文化設施用地，東側規(guī)劃為醫(yī)療衛(wèi)生用地，目前該段道路兩側用地也未按規(guī)劃實施，現狀場地以工業(yè)廠房及農田為主（見圖3）。

圖3 工程現狀用地

3.2 區(qū)域路網

慶豐路沿線主要橫向道路包括南溪東路、現狀甪里街、規(guī)劃道路及規(guī)劃甪里街（見圖4）。根據相關規(guī)劃，現狀甪里街（云東路—老07 省道段）遠期將取消。

圖4 區(qū)域路網

3.3 相關河道

本工程共涉及3 處河道：平湖塘、嘉善塘及錢家港（見圖5）。

圖5 河道平面

平湖塘：工程線位處平湖塘寬度約80 m，現狀河底標高-2.2 m（1985 國家高程，下同）。平湖塘規(guī)劃河底標高為-2.34 m，按Ⅵ級航道管理，航道寬度20 m。

嘉善塘：工程線位處嘉善塘寬度約70 m，現狀河底標高-2 m。嘉善塘規(guī)劃河底標高為-3 m，不通航。

錢家港：工程線位處現狀錢家港寬度約40 m，根據相關規(guī)劃，與本工程相交段錢家港將向北改線約120 m，改線后寬度約25 m，不通航。本次設計以橋梁形式跨越，梁底標高按3.2 m 控制。

4 總體方案設計

4.1 建設規(guī)模

通過對機動車交通需求、慢行交通需求及工程可實施性分析，慶豐路隧道采用機動車雙向4 車道的建設規(guī)模，同時設置慢行道，滿足慢行交通過河及出入鳳凰洲公園的需求。地面設置輔路，滿足沿線地塊出行及路網連通的需求。

4.2 隧道施工方法

對明挖法、盾構法及沉管法進行綜合比較，明挖法工藝成熟，滿足本工程功能需求，也更為經濟，施工過程中可以采取一定措施，滿足通航及防洪要求，故隧道選用明挖法施工。

4.3 工程總體布置

工程總體布置如圖6 所示。隧道自慶豐路—南溪東路交叉口以北約40 m 處開始，下穿平湖塘、鳳凰洲公園、嘉善塘、現狀甪里街，在規(guī)劃錢家港以南約50 m 處與地面道路接順，隧道全長約769 m（南側敞開段165 m+暗埋段426 m+北側敞開段178 m）。隧道同時設置機動車道、非機動車道與人行道，機動車道與慢行道分孔布設。除在河道南、北兩岸設置人行梯道外，在鳳凰洲公園上也設置一處人行梯道與隧道內人行道連通，以增強隧道的服務功能，提高鳳凰洲公園的可達性。

圖6 工程總體布置

考慮周邊區(qū)域已建有其他過河通道，為保證隧道運營安全，隧道內不允許載有危險化學品機動車通行。

隧道縱斷面最低點附近（位于鳳凰洲公園）設置雨水泵房一座。平湖塘南岸綠化帶新建配電間一座。

隧道北側接線道路新建慶豐路跨錢家港橋一座，橋梁跨徑（10+16+10）m。

4.4 平面、縱斷面及橫斷面設計

隧道平面走向與規(guī)劃紅線一致，隧道內設置一處平曲線，半徑為800 m，不需設置緩和曲線、超高及加寬。

平湖塘規(guī)劃航道下方，隧道頂板覆土深度不小于1 m。嘉善塘下方，隧道頂板覆土深度不小于0.3 m。

經多次優(yōu)化，隧道機動車道南側敞開段采用5.5%縱坡，在慶豐路—南溪東路交叉口以北約60 m處與地面道路接順；北側敞開段采用4.2%縱坡，在規(guī)劃錢家港以南約50 m 處與地面道路接順。

隧道非機動車道最大縱坡3.5%，最大坡長按規(guī)范相關要求執(zhí)行。非機動車道南端在慶豐路—南溪東路交叉口以北約40 m 處與地面道路接順，北端在規(guī)劃錢家港以南約50 m 處與地面道路接順。

隧道內最小縱坡按0.3%控制，滿足排水要求。隧道與地面道路接順處設置“駝峰”，防止地表水進入隧道。

隧道穿越河道段結構總寬度36.6 m，共分為5孔，如圖7 所示?？紤]過河管線需求，在隧道東側設置一孔綜合管廊，凈寬2.6 m。

圖7 暗埋段標準橫斷面（單位：m）

慶豐路（南溪東路—平湖塘段）兩側地塊已按規(guī)劃建成居住用地，故隧道敞開段的道路橫斷面需嚴格按照紅線寬度42 m 控制。其中，隧道敞開段結構寬度26.6 m，人行道寬度3 m，輔路車行道寬度按4.7 m 布置，如圖8 所示?？紤]平湖塘以南的輔路僅連接2 個小區(qū)，4.7 m 寬度基本可以滿足使用需求。

圖8 南側敞開段標準橫斷面（單位：m）

慶豐路（嘉善塘—規(guī)劃甪里街段）沿線地塊尚未開發(fā)，用地條件較為寬松，考慮該路段兩側規(guī)劃有醫(yī)療衛(wèi)生及文化設施用地，同時輔路需與橫向道路連通，故建議該路段輔路適當加寬。經與規(guī)劃部門對接，推薦該路段紅線寬度調整為47.5 m。其中，隧道敞開段結構寬度26.6 m，人行道寬度4 m，輔路車行道寬度按6.45 m 布置，如圖9 所示。

圖9 北側敞開段標準橫斷面（單位：m）

4.5 交通組織設計

對于機動車，可通過隧道兩端的南溪東路、規(guī)劃甪里街平面交叉口實現交通方向的轉換。出入沿線小區(qū)及現狀甪里街的車輛由地面輔路通行。

非機動車可從隧道兩端的敞開段騎行出入。對于人才公寓、沿河綠道、現狀甪里街的非機動車交通，可通過設置在河岸邊的人行梯道推行出入隧道，減少繞行。

慶豐路、沿河綠道及現狀甪里街上的行人可由設置在河道岸邊的樓梯出入隧道。同時在鳳凰洲公園設置一處樓梯，并在隧道頂板以上設置垂直于隧道走向的連接通道，連接兩側人行道，使兩側行人均可以通過樓梯出入鳳凰洲公園。

5 隧道設計

5.1 隧道建筑

慶豐路隧道屬于四類隧道。隧道內的地下設備用房、風井和消防救援出入口的耐火等級為一級，地面重要設備用房及其他地面附屬用房的耐火等級不低于二級。

機動車道暗埋段裝飾采用搪瓷鋼板，腰線式設計，清爽大氣，指引司機前進，并提示司機行車的速度感。

機動車道暗埋段中部設置一處凈寬不小于1.2 m的人行橫通道，采用甲級防火門。

5.2 基坑、圍堰及主體結構設計

根據地質情況，基坑開挖深度大于7 m 時，采用鉆孔灌注樁+三軸攪拌樁止水的圍護形式。基坑深度4～7 m 時采用SMW 工法樁圍護形式。基坑深度在2.5～4 m 時采用拉森鋼板樁圍護形式。基坑深度小于2.5 m 時，若有放坡條件，采用放坡開挖。

河道段圍堰采用“外側拉森Ⅳ型鋼板樁+內側拉森Ⅳ型鋼板樁”圍堰型式，樁長15 m，堰體寬度4 m。設計堰頂高程根據河道警戒水位確定，在樁頂以下0.5 m 和2.5 m 處設兩道對拉桿。圍堰迎水側設袋裝土護底防沖刷。為方便圍堰巡視檢查，堰頂設混凝土便道。圍堰內雙側預留基坑施工便道，寬度9.0 m。

主體結構采用明挖現澆施工。敞開段采用U 型槽結構；暗埋段采用單箱斷面布置，最大覆土深度約5.4 m。

暗埋段結構縱向節(jié)段長度選取60 m 以內，敞開段結構節(jié)段長度選取在20 m 以內，節(jié)段縫設置墊梁。

地基承載力不能滿足要求時，采取水泥攪拌樁復合地基加固。

敞開段采用灌注樁作為抗拔樁。暗埋段結構自重滿足抗浮要求，不設抗拔樁。

5.3 隧道通風設計

機動車道暗埋段屬于四類隧道，不需設置排煙設施。隧道長度與交通量乘積小于2×106，機動車道暗埋段采用自然通風。

非機動車道暗埋段屬于四類隧道，不需設置排煙設施。非機動車道采用射流風機誘導型的縱向通風方式。平時交通工況下，每孔開啟一臺射流風機，進行人非地道的通風換氣。射流風機根據使用時間輪流開啟。

綜合管廊設置平時通風系統(tǒng)采用機械送風、通風豎井自然進風的方式，兼作火災后事故通風系統(tǒng)。

5.4 隧道消防

隧道配備室外消火栓給水系統(tǒng)、室內消火栓給水系統(tǒng)、水成膜系統(tǒng)及滅火器。

室外消火栓給水系統(tǒng)采用低壓給水系統(tǒng)，布置于隧道敞開段。

室內消火栓采用低壓給水系統(tǒng)，在機動車道孔每孔單側布置，間距40 m，給水管線由市政給水管線引入兩路。

水成膜系統(tǒng)采用常高壓系統(tǒng)，消防泵房與雨水泵房合建，消防泵進水引自室內消火栓給水管線。水成膜泡沫滅火箱在機動車道孔每孔單側布置，間距40 m。

機動車道每孔單側每隔40 m，慢行道每孔單側每隔80 m，綜合管廊單側每隔20 m，設手提式磷酸銨鹽滅火器2 具。

5.5 隧道排水

本隧道長度較短，考慮便于運營維護，僅在隧道最低點附近設置一處泵房。同時通過電動閥門控制截留水量，截流11 mm 初期雨水進入市政污水管，大雨時提升至市政雨水管。雨水泵房與隧道合建。

各車道下方設置DN400～DN500 排水管，在敞開段中段、隧道洞口處及隧道最低處分別設置橫截溝，雨污水經排水管及橫截溝匯入集水池，由水泵提升后排放至市政排水管道。

5.6 隧道供配電和照明

新建10 kV 變電所一處，申請兩路10 kV 電源作為常用電源，互為備用。

隧道敞開段，在兩側防撞護欄處設置引道壁燈，并在兩側輔路人行道設置8m 單挑路燈。暗埋段全線設置基本照明，在入口段、出口段及過渡段設置加強照明。

5.7 智慧隧道

通過視頻技術、物聯網技術，對隧道內交通、環(huán)境、結構健康及設備設施狀態(tài)進行實時監(jiān)控，將各類信息集成在數字化、可視化、一體化的運維管理平臺。管理者可對隧道運行狀態(tài)進行綜合分析、統(tǒng)籌控制，同時基于監(jiān)測數據，建立隧道健康檔案、完善各類預警預案，實現隧道智慧化管養(yǎng)。

（1）交通監(jiān)控。隧道洞口處每車道部署一路網絡高清攝像機，沿隧道縱向間隔100 m 部署一路攝像機?？蓪崿F人臉識別、車輛識別、違章違停監(jiān)測、軌跡跟蹤、擁堵監(jiān)測、事故監(jiān)測、實時報警、流量統(tǒng)計等功能，確保交通安全，提供執(zhí)法依據。

（2）環(huán)境監(jiān)控。在洞口和中間位置每孔分設3 個監(jiān)控點，部署能見度、空氣質量、溫濕度、光照度傳感器，并與風機、照明等設備控制系統(tǒng)形成聯動。每孔最低處布設水浸傳感器，監(jiān)測隧道內積水。

（3）結構健康狀態(tài)監(jiān)測。部署結構沉降、裂縫、傾斜、應力等傳感器，并與物聯網耦合器連接，實現對結構健康狀態(tài)的監(jiān)測。

（4）設備設施監(jiān)控。通過各類電力儀表，對供電設備及水泵、風機等用電設備進行運行狀態(tài)監(jiān)測。

6 地面道路設計

地面道路包含隧道接線道路及輔路兩部分。車行道采用瀝青混凝土路面，人行道采用花崗巖鋪裝。填浜路基及臺后路基采用泡沫輕質土填筑，減少路基工后沉降。

錢家港橋上部結構采用矮T 梁，下部結構采用柱式橋墩、埋置式橋臺。

按規(guī)劃布設雨污水管道，同步實施各類市政公用管線。配套建設完善的無障礙設施、標志標線、信號燈、監(jiān)控、照明、綠化等附屬工程。

路燈桿采用綜合桿，將照明、標志、信號燈、監(jiān)控設施等桿件合并，集約化布設，提高道路品質。

7 結語

水下隧道與跨河橋梁相比，往往造價更高、建設難度更大，但在一些特定的建設條件下，可能具有其獨特的優(yōu)勢。隨著城市經濟與隧道施工技術的發(fā)展，越來越多的工程開始傾向采用隧道形式穿越河道。本文對嘉興市慶豐路隧道設計方案進行了全面介紹，為其他類似隧道工程的設計提供參考。