隧道工程总体设计及施工方案分析

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摘要：文忠路位于合肥新站高新区，为城市主干路。文忠路主线双向六车道下穿东方大道，双向八车道下穿少荃湖，其中少荃湖隧道暗埋段长1．09km，是安徽省迄今在建的最宽最长的城市湖底隧道。该文主要论述工程总体设计及施工方案，包括交通组织设计、隧道洞口景观设计、隧道施工工法等。

关键词：城市湖底隧道；总体设计；交通组织；洞口景观；施工方案

引言

随着城市的发展，城市交通与自然环境的有机融合愈加紧密。城市隧道由于对河流湖泊等水体无分割，环境友好，景观融合性好，目前正处于快速发展阶段，成为城市一道亮丽的风景线。本文结合合肥市文忠路隧道工程，阐述了城市隧道总体设计和施工中的一些要点。

1工程概况

文忠路（磨店街－荃湖北路）工程位于合肥新站高新区，全长2．3km，是连接少荃湖北岸北航科学城与南岸职教城、主城区的重要通道，规划为城市主干路，设计速度60km／h。少荃湖公园占地面积约455hm2，着力打造以滨湖湿地景观为生态基底的城市综合公园。文忠路线位处湖面宽度约500m，文忠路双向八车道下穿少荃湖及公园，少荃湖隧道暗埋段总长1．09km。

2总体设计方案

少荃湖片区规划为新站区新中心、产城融合示范区，区域位置重要。文忠路南北向贯穿少荃湖片区，服务东北组团集散交通，向南连接老城区，向北连接高速北部区域路网，为交通性城市主干道，承担着区间交通及区域集散的双重功能。

2．1交通组织设计

文忠路全线共与5条道路相交，其中东方大道为主干路，少荃街、荃湖南路、规划一路、荃湖北路为次干路或支路。根据区域路网分析及文忠路功能定位，本方案的总体思路是文忠路主辅分离，保证主线交通流连续畅通，快速沟通少荃湖两岸中距离交通出行。具体交通组织如下：起点磨店街交口维持现状，平交灯控，主线连续下穿东方大道、荃湖南路、少荃湖及公园、规划一路，终点与荃湖北路平交；文忠路辅道与少荃街右进右出，与东方大道平交灯控，与荃湖南路T型平交灯控。东方大道为合肥市贯穿东西的重要主干路，红线宽60m，双向八车道，交通量大，为保证此交口的交通转换需求，交口以北设置上下行匝道进出主线。

2．2横断面设计

文忠路采用双向六车道下穿东方大道，在东方大道交口北侧设置上下行匝道进出主线，少荃湖隧道是采用双向六车道还是双向八车道是确定横断面设计的关键。若隧道采用双向六车道，出入口匝道与主线衔接需设置加减速车道，根据规范要求，设计速度60km／h的加速车道长度不小于140m，由于匝道纵坡较大，并考虑上坡加速修正系数1．4，加速车道最小长度为196m。本工程受条件限制，上下行匝道与主线分合流点距隧道洞口仅144m，无法满足规范要求。故本次隧道采用双向八车道，车道分配合理，并满足远期交通需求，可保证隧道洞口前后3s行车长度范围内车辆行驶轨迹顺畅，隧道洞口段道路加减速、分合流明确，有效保障隧道运营效率，避免隧道洞口成为交通瓶颈。

2．3纵断面设计

隧道纵断面设计控制性因素主要包括少荃湖湖底标高、防洪规划标高、少荃湖公园规划标高、相交道路标高、隧道净空和覆土要求等。在满足控制性因素前提下，综合考虑了隧道长度、通风、排水以及隧道进、出口接线等因素，隧道纵断面整体呈“V”形布置，最低点设置在少荃湖湖底。根据《城市地下道路工程设计规范》，设计速度60km／h的道路最大纵坡一般值为4％，最大值为5％，本次设计最大纵坡为3．956％，最大竖曲线半径为5000m，最小竖曲线半径为3000m。

2．4隧道防水设计

隧道防水设计遵循“以防为主、防排截堵相结合、因地制宜、综合治理”的原则。本隧道结构防水等级为二级，以结构自防水为根本，以变形缝、施工缝等接缝防水为重点，辅以附加防水层提高以防水性能。防水混凝土抗渗等级P10，附加防水措施采用耐穿刺、施工方便、耐久性好的热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材。变形缝是隧道防水设计的重难点，常规采用的橡胶止水带耐久性一般为30年，橡胶易老化，修复和替换困难，影响运营安全。本次设计采用寿命长、高稳定、低维护、具有良好变形性能的紫铜止水带，以提高变形缝的止水效果和耐久性。

2．5隧道洞口景观设计

隧道洞口作为隧道的标志性构筑物，应融入周边环境，既要与自然景观相协调，又应体现周边的人文环境，是隧道的标志符号和象征。本项目位于新站高新区磨店老街，磨店是晚清名臣李鸿章的出生之地，“文忠”“少荃”均源于其名号，周边建筑以徽派风格为主。隧道洞口采用端墙形式，赋予其白墙、黑瓦、马头墙、镂空花窗等徽派元素，既体现了当地历史文化底蕴，又与周边环境协调统一。

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项目的关键点，根据不同建设条件及工程特点，对于水下隧道，目前国内成熟的施工工法主要有盾构法、沉管法、矿山法（钻爆法）及围堰明挖法等。根据地勘报告，场地土以粉质黏土和黏土为主，湖底覆盖0．5～3m淤泥层。矿山法隧道一般适用于较稳定的岩层，要求地质岩性好、透水性小，在土质围岩地区需要埋深很大，两岸接线长，下穿湖底施工风险高，不适宜本工程；盾构法隧道一般适用于隧道较长、地层均匀性好的水下隧道，同时要求隧道埋深较大，盾构机始发和接收需要较大的施工场地，盾构法断面形状一般为圆形，对于以交通功能为主的隧道，圆形断面利用率较低；沉管法隧道一般适用于水深较大，水道湖床稳定、水流较缓的水下隧道，需要大型施工用船和沉管制作干坞场地；围堰明挖法则适用于水道宽度较短、水深不大的水下隧道，需水中设置围堰。综上，根据本工程特点，权衡各工法利弊，少荃湖隧道推荐采用围堰明挖法施工。该工法风险可控，工程规模合适，空间利用紧凑，工程投资节省，符合本项目的建设特点和要求。

3．2基坑施工方案

本隧道基坑深度为8．0～17．0m，综合考虑本项目场地条件、工程地质及水文地质条件以及经济性等方面，基坑围护结构的形式选择主要有以下四种：放坡＋土钉支护、SMW工法桩、地下连续墙以及钻孔咬合桩。放坡＋土钉支护是一种边坡稳定式的支护，是明挖法隧道最常用的基坑围护结构，施工工艺简单，施工速度快，造价经济；SMW工法桩属柔性支护，变形大，不适合深度较大基坑；地下连续墙需要采用专用的挖槽设备，适用于变形控制要求高、防渗要求严格的地下墙体结构，造价较高，工期较长；钻孔咬合桩具有防渗效果好、泥浆污染小、不易塌孔等优点，但造价较高，施工精度要求严格。经综合比选，本工程采用放坡＋土钉支护方案。

3．3围堰施工方案

围堰形式及材料应结合水深、地质条件、隧道结构、基坑支护及环保要求等因素确定。结合本工程建设条件、隧道结构及施工工法，可采用的围堰形式主要有土石围堰、钢板桩围堰和混凝土围堰。土石围堰技术简单，施工方便，适用于水深较浅、水流很缓的河、湖、塘的临时围堰，造价较低；钢板桩围堰施工较难，技术成熟，适用于水深较大、防渗要求较高的临时围堰，造价较高；混凝土围堰施工较难，围堰底部基础处理困难，一般结合周边的水利建设作为永久结构。本工程围堰为临时挡水结构，根据现场条件，黏性土资源丰富，且黏性土抗渗性能好，故采用黏性土围堰。

4结束语

随着城镇化进程的加快，城市骨架路网加速形成，城市道路与自然水体交汇愈加频繁，穿越水体的结构形式也由单一的桥梁形式向多种结构发展，城市湖底隧道在环境保护、景观融合协调等方面具有一定的优势，应用愈加广泛。文忠路隧道工程为安徽省目前在建的最长最宽的市政湖底隧道，其建设具有一定的引领作用。本文主要介绍了文忠路隧道的总体设计思路和主要施工方案，希望可为今后类似工程的设计施工提供一定的参考。

〔参考文献〕

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［6］武其亮．明挖湖底隧道防水方案优化及施工技术［J］．铁道建筑技术，2018（9）：80－83．

作者：章凯 单位：合肥市市政设计研究总院有限公司