淺析城市交叉口下穿隧道影響因素及對策

王晉

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

淺析城市交叉口下穿隧道影響因素及對策

王晉

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

以成都中環龍興隧道工程為例，針對影響城市下穿隧道項目建設的控制因素進行闡述，并結合近年來城市下穿隧道建設情況，提出在城市下穿隧道項目設計過程中應著重考慮的控制條件及對策。

交叉口；下穿隧道；影響因素

0 引 言

隨著社會經濟的發展，城市機動車保有量呈爆發式增長，原有道路網絡已遠遠不能滿足交通出行需求，城市交通設施面臨巨大的壓力。針對上述情況，很多大城市均提出多項緩堵保暢措施，歸納起來主要體現在兩個方面：一方面是加快城市道路建設，提高城市路網密度，完善路網結構，提高城市管理水平；另一方面是針對現有道路進行升級改造，充分利用已有交通設施提高道路通行能力及服務水平，其中對現有交叉口的改造是城市道路功能提升的重要途徑。道路交叉口是城市交通網絡的重要組成部分，也是道路交通的瓶頸，對交叉口的處理方式是否合理直接關系到相交道路乃至區域路網交通功能的發揮。在城市路網趨于飽和的情況下，對交叉口進行立體化改造能取得立竿見影的效果。下穿隧道由于具有機動車不受干擾、快速通過、地面仍保留原有交通轉化功能、對周邊景觀影響較小等優點，成為交叉口立體化改造的重要形式[1]。但是城市老城區用地普遍緊張，城市發展中地鐵、電力等多項基礎設施均需利用現有道路走廊，處理好下穿隧道建設與這些制約因素的關系，這是此類改造項目的重點和難點。

本文結合筆者在成都中環龍興隧道設計過程中的工程實例，分析城市下穿隧道建設的影響因素及對策措施。

1 項目概況

中環龍興隧道位于成都市錦江區中環路與龍興大道交叉節點，沿中環路方向下穿龍興大道，呈西南—東北走向，定位為城市主干路，工程范圍長約570 m，其中隧道暗埋段長130 m。

成都中環路是介于二環高架路與三環快速路之間的準環狀道路，龍興大道為放射性進出城通道，兩條道路均為雙向6車道城市主干路，設計車速 50 km/h，道路紅線寬度 40 m。目前，龍興大道及該段中環路交通壓力較大。該節點現狀為平交路口，高峰期經常出現擁堵，受限于鐵路橋等因素，道路交通組織極為困難，路口四周路段特別是鐵路橋經常出現大量擁塞車輛，不僅使該區域進出城交通不暢，成為中環線城東方向的交通瓶頸，同時也對鐵路橋的安全造成了一定影響。因此對該節點進行改造，修建下穿隧道，使東西向交通順暢，龍興大道截流功能減弱，地面左右轉向交通將便于組織。

2 項目影響因素

龍興隧道沿中環路實施，對該項目實施以及交通組織產生影響的主要有交叉口西北角的居民小區、東北角的四川師范大學、中環路南側基本平行于中環路的成昆鐵路、與交叉口相接的龍興大道跨成昆鐵路橋。

以上控制條件均為城市建成區下穿隧道建設項目在用地方面常見的限制條件。隨著設計工作的深入，發現對下穿隧道影響較大的還有沿中環路的電力隧道以及遠期規劃沿龍興大道的成都地鐵13號線。由此可見，影響該項目建設的不僅有平面用地的限制，還有電力隧道及地鐵豎向空間的限制。

2.1 成昆鐵路

該項目影響范圍內成昆鐵路平行于中環路。成昆鐵路以路塹的形式基本平行于中環路，中環路高程約為521～523 m，成昆鐵路高程約為512～514 m。現有龍興大道跨成昆鐵路橋位于該節點南側，橋臺距離交叉點僅30 m。

鐵路路塹存在多年，其邊坡為自然坡，植被覆蓋率高，能夠長期自穩。由于南側鐵路路塹邊坡的存在，隧道基坑開挖應避免擾動鐵路路塹。龍興大道跨成昆鐵路橋距離交叉點較近，交叉點位于隧道基坑最深位置，施工期間需采取合理的支護方式嚴格控制對橋梁的影響，保障鐵路運營安全。

2.2 中環路電力隧道

該節點規劃有2.2 m×2.0 m（寬×高）電力隧道。隧道主線部分沿中環路布設，位于該項目隧道南側，全長約682.5 m；沿龍興大道為支線隧道，長約55.2 m。電力隧道主線與支線在該節點范圍內十字交叉，設置一個十字井，電力隧道支線從市政隧道下方穿越后與龍興大道西側現有電力隧道順接。

2.3 地鐵13號線

根據成都地鐵規劃，遠期規劃地鐵13號線線位沿南北向龍興大道布設，與中環龍興隧道呈平面交叉關系，但由于是遠期規劃，地鐵具體位置現階段還不能確定。該節點北側約240 m位置為地鐵7號線與13號線的換乘站，7號線站點已完成建設，因此根據地鐵最大縱坡 30‰的限制，13號線在 240 m范圍高程調整余地不大。

2.4 施工期間交通組織

中環路作為成都環狀路網的重要一環，該節點交通壓力較大。項目施工期間不能完全將中環路阻斷施工，設計過程中需綜合考慮施工工期、施工難度及項目建設的社會影響來制定施工期間的交通組織方案。

2.5 其他

該節點早期即規劃為下穿隧道，因此本次工程范圍內除交通信號燈光纜外其他管線均未敷設，在工程范圍外已設置雨污水管及電力淺溝，該工程范圍內管線敷設后與兩側既有管線連接。

3 工程方案

3.1 橫斷面設計

城市交叉口下穿隧道一般采用矩形結構，在滿足車輛行駛安全舒適的前提下還應滿足防災、運營設備布設、美觀及方便檢修等諸多要求。隧道橫斷面一般由側墻、中墻、車行道、路緣帶、余寬、檢修道、排水邊溝、裝飾層組成。

根據龍興隧道的功能定位及交通量預測分析，采用雙向6車道斷面形式，其中隧道段采用雙向4車道，兩側各設置7 m寬地面輔道。

敞口段斷面形式：3.75 m（人行道）+7.0 m（輔道）+18.5 m（主線）+7.0 m（輔道）+3.75 m（人行道）= 40 m。

框架段斷面形式：0.8 m（側墻）+0.15 m（裝飾層）+0.75 m（檢修帶）+7.25 m（機動車道）+0.25 m（側向余寬）+0.15 m（裝飾層）+0.6 m（中墻）+0.15 m（裝飾層）+0.25 m（側向余款）+7.25 m（機動車道）+ 0.75 m（檢修帶）+0.15 m（裝飾層）+0.8 m（側墻）=19.3 m。

3.2 平面設計

隧道的平面線形原則上采用直線，避免曲線，并且隧道洞口連接段應與路線線形相協調，技術指標應符合路線布設及總體設計的相關規定。該項目范圍內，中環路線形為直線，完全滿足隧道平面線形布置要求。

中環路北側地塊開發程度較高，南側為鐵路，用地限制較為嚴格。為了盡量利用現狀道路，避免突破規劃道路紅線，同時避繞各種控制條件，本次設計主線中心線與道路現狀中心線重合。

地面輔道寬度為7 m，路口段通過局部壓縮人行道的方式，將進口道拓寬至 8.75 m（3 m左轉及掉頭車道 +3.25 m直右車道 +2.5 m非機動車道 =8.75 m）。

3.3 縱斷面設計

縱斷面設計中控制因素較多，主要涉及到隧道埋深、結構尺寸、車道凈空、過路管線及覆土厚度幾個因素[2]。該項目由于隧道下方還有電力隧道及地鐵13號線穿越，還需綜合考慮以上兩個控制因素對縱坡設計的影響。

根據《城市道路路線設計規范》（CJJ 193—2012），隧道的道路最大縱坡不宜大于3.0%，困難時不應大于5.0%[3]。結合實際經驗，針對城市交叉口下穿隧道，考慮到行車舒適性和工程造價等多方面因素，該項目最大縱坡取4.5%。輔道縱坡結合兩側地塊開發情況與原中環路縱坡保持一致。

根據《城市道路工程設計規范》（CJJ 37—2012），機動車道最小凈高4.5 m[4]，結合實際建設、使用經驗，隧道內凈高在條件允許的情況下適當加大。除此之外，還需要考慮道路遠期加鋪罩面預留一定余高，同時還需考慮隧道通風、照明、裝飾、交通設施等空間。因此，該項目隧道車道凈空采用5 m，結構凈高采用5.5 m。

3.4 結構設計

根據總體設計要求，隧道為雙向4車道，單箱雙室結構，隧道總長380 m，其中樁號K0+220～K0+350范圍130 m為暗埋段，其余為敞開段。

隧道箱室沿道路縱向劃分為若干個節段，每節段長20～25 m。各節段間設置榫槽、剪力筋等構造以減小和調整不均勻沉降。暗埋段采用鋼筋混凝土箱型框架結構，敞開段采用U形斷面鋼筋混凝土結構。

3.5 支護設計

基坑支護根據基坑開挖深度以及周邊環境條件，確定基坑安全等級。該工程隧道基坑最大開挖深度約為11 m，依據現有的基坑施工方法、地質情況，結合擬建場地周邊的實際情況，參考當地成熟的施工經驗，該工程基坑方案采用放坡開挖、鉆孔灌注樁的圍護方案。

考慮基坑為狹長形基坑，設置管井井點結合輕型井點進行施工期間降水，保證基坑施工期間地下水位處于坑底0.5～1 m以下。同時降水也為主體隧道結構的施工提供良好施工環境。

3.6 排水設計

隧道內兩側設置邊溝及雨水收水口，收集地道兩端敞開段路面、側壁雨水及入滲地下水，匯流至地道最低點，然后通過雨水管道接入隧道雨水泵站，經泵站提升后單獨敷設管道排河。

4 項目影響因素的對策措施

4.1 成昆鐵路

該項目南側紅線外約5 m范圍為鐵路用地，鐵路設置隔離墻，鐵路以路塹形式位于中環路南側。

根據地勘報告揭露該項目均處于膨脹土發育地區，對此成都市建設工程施工安全監督站專門出臺相關文件，文件中明確規定：（1）處于膨脹土分布區域基坑，場地屬三級階地的，不得使用錨索（桿）作為基坑支護體系受力構件。（2）處于膨脹土分布區域基坑，場地屬三級階地的，護壁樁凈間距不大于 800 mm。因此，該工程船槽開挖應采用排樁支護體系，以確保船槽基礎施工期間的安全。

隧道南側基坑原設計采用放坡結合土釘支護的圍護方式，但根據地勘報告揭露，該項目處于膨脹土發育地區，因此南側基坑采用鉆孔樁+內支撐的圍護結構形式。對于南側紅線以外的現有4 m高左右自然邊坡，應著重做好坡面防護及施工期間雨水收集工作，擬采用在坡頂設置截水溝、坡面噴混凝土硬化、坡底設置集水井，并配置足夠數量的抽水泵，制訂雨季施工預案等措施，保證隧道邊坡自身穩定性，從而能夠保證基坑安全。

中環路及龍興大道交叉口位置，隧道南側邊線距離龍興大道跨線橋橋臺的最小凈距約 5 m。該段南北側圍護結構均采用鉆孔灌注樁并設置三道內支撐，保證施工期間跨線橋的運營安全。

4.2 中環路電力隧道

中環路及龍興大道均規劃有2.2 m×2.0 m（寬×高）電力隧道。中環路電力隧道為主線，沿隧道南側布設。電力隧道在下穿隧道范圍內十字交叉。龍興大道電力隧道為支線，支線下穿市政隧道后，沿龍興大道西側布設。

電力隧道在隧道敞口段高程與市政隧道關系如圖1所示。

圖1 不同路段電力隧道與市政隧道位置關系圖（單位：mm）

市政隧道大部分基坑深度與電力隧道接近，電力隧道主線支線交叉處由于支線需從市政隧道下方穿越，因此該段電力隧道基坑深于市政隧道。由于兩隧道最小凈距僅為0.6 m，因此該項目實施過程中兩隧道基坑同時進行設計和施工，以降低工程風險，減小工程之間協調難度，節約工程造價。

由于該項目隧道與電力隧道建設分屬不同的業主，因此還存在施工界面劃分的問題。原則上電力隧道深于市政隧道的路段，市政隧道將電力隧道納入自身支護范圍以內一并支護，電力隧道實施后回填至電力隧道頂端；電力隧道淺于市政隧道的路段，基坑回填及支護均由市政隧道統一考慮。

該段基坑安全等級定義為一級，擬采用鉆孔灌注樁+內支撐的圍護結構方式。該方案圍護結構剛度大，基坑變形小，基坑安全更有保障，且內支撐不占用基坑外側空間，對管線及周邊地下建筑物影響小。

4.3 地鐵13號線

地鐵13號線規劃走向沿龍興大道布設，但由于是遠期方案，最終地鐵線位不能確定，地鐵單位僅提供控制范圍作為該項目的邊界條件，因此該項目的實施也只能從豎向高程上給13號線預留空間。

13號線線位范圍及兩側各20 m的控制范圍，基本覆蓋了龍興隧道暗埋段的全段。地鐵單位要求控制區域內任何構筑物（錨桿、錨索、維護樁等臨時設施）的高程不得低于507.50 m。

隧道暗埋段最低點標高為514.11 m，地鐵控制范圍內灌注樁底標高最深為509.00 m，能夠滿足地鐵13號線的高程控制要求。中環路電力隧道主線支線在該節點處有十字井，且位于暗埋段下方樁號K0+245位置，該處灌注樁底標高為510.00 m。電力隧道凈空2.2 m×2.0 m（寬×高），結構厚度及墊層總高2.8 m，由此得出電力隧道最低點高程已達507.20 m，不能滿足地鐵預留的要求。

在設計過程中，與電力隧道設計單位協調，電力部門及地鐵單位將電力隧道主線緊貼市政隧道結構實施，十字井平面位置向西偏移約30 m，龍興大道電力隧道支線也隨之調整線位。這樣調整優點有三點：一是電力隧道與市政隧道一并考慮基坑開挖及支護，以節約投資；二是將電力隧道十字井位置移出地鐵控制范圍，避免與地鐵在高程上的沖突；三是向西偏移電力隧道，直線從市政隧道的敞口段下方穿越，電力隧道高程可提高，減少土方及支護的工程量。圖2為電力隧道與地鐵13號線關系。

圖2 電力隧道與地鐵13號線關系圖

4.4 施工期間交通組織

由于該項目周邊路網密度不足，施工期間如完全阻斷中環路，一是將造成周邊道路的擁堵，二是繞行距離過長，所以施工期間交通組織采用中環路施工范圍內單向通行的方案。

中環路南側受電力隧道及成昆鐵路邊坡的影響，南側不具備條件進行單向通行，因此對北側原4 m人行道進行改造，并結合原中環路北半幅路面，形成7 m單向車行道+2 m人行道共9 m的施工便道。

施工工序分為三個步驟。

步驟一：中環路改造北側人行道形成施工便道。

步驟二：圍護龍興大道西側敞開段及暗埋段進行施工。該工序期間，北側單向兩車道（東→西）施工期間保持正常通行，西→東方向車輛可在中環路距離該項目 2 km處經錦華路→琉璃立交→三環路繞行或者通過周邊小區路網繞行。

步驟三：圍護龍興大道東側敞開段及暗埋段進行施工。該工序期間，北側單向兩車道（西→東）施工期間保持正常通行，東→西方向可在中環路距該項目1 km處經菱窠路繞行或者在距該項目 2 km處經驛都大道→航天立交→三環路繞行。

4.5 其他

本交叉口范圍內沿成龍大道穿越中環路的管線有DN300給水管、D219燃氣管以及部分交通信號燈光纜，其最不利位置隧道頂板覆土達到2.27 m，橫過路管線均能滿足凈距及安全要求。施工期間須對以上管線臨時遷改或進行保護。

5 結語

如今城市交叉口的改造優化越來越多地采用立體交通形式。下穿隧道對城市景觀影響小，噪聲干擾小,因此近年在城市道路建設中的運用逐漸增多。下穿隧道在設計過程中要全面考慮各種影響因素，充分論證控制條件對隧道實施的限制。前期調查要面面俱到，在重視隧道自身結構、排水設計的同時認真分析周邊條件對隧道的安全、施工帶來的影響，采用合理有效的應對措施，在受限的建設條件下經濟合理、安全可控地進行項目建設。

[1]劉新民.城市汽車地下通道設計的幾點體會[J].城市道橋與防洪，2010（2）：107-112.

[2]CJJ 221-2015,城市地下道路工程設計規范[S].

[3]CJJ 193.2012,城市道路路線設計規范[S].

[4]CJJ 37-2012,城市道路工程設計規范[S].

U412.35

B

1009-7716（2016）05-0014-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.005

2016-02-03

王晉（1982-），男，四川成都人，工程師，從事道路設計工作。