城市隧道、軌道交通、綜合管廊三合一工程方案分、合建研究

受可開發空間及周邊環境等條件限制，近年來城市地下基礎設施開發呈現出多種工程同路由建設的特點。城市核心區多功能大型線形地下工程總體方案應結合功能、線路、防災救援、地質條件、環境影響、經濟性、工期等多種因素綜合研究、設計。浙江義烏商城大道城市隧道、軌道交通、綜合管廊三合一工程是世界上首個三者結構合建的工程，本文介紹了其在總體設計階段的分、合建方案比選研究思路，可為類似工程提供參考。

建設背景

隨著城市核心區土地趨于緊張，現代城市化發展呈現出立體化的趨勢，關鍵性路由的開發價值引起廣泛重視。多種線形工程合建的思路起源于19世紀末的法國、德國等地，首先應用于公鐵兩用橋梁，而地下大型線形工程采用合建的案例較少。地下工程采用合建形式在技術上須解決功能兼顧、線路擬合、防災疏散、結構抗震、防水、振動影響、運營管理等方面問題。

我國采用公鐵合建的地下工程主要為越江隧道工程。上海長江隧道江中段采用盾構法施工，外徑15.0m，內徑13.7m，頂部為排煙風道、中部為三車道滬崇蘇高速公路層、下部為預留軌道層，長度為7471m。武漢三陽路隧道外徑15.2m，內徑13.9m，頂部為排煙風道，中部為三車道城市主干路，下部為武漢軌道交通7號線，合建盾構段長度為2590m。

圖1 城市隧道與地鐵車站合建典型剖面

圖2 商城大道隧道工程平面布置圖

圖3 地質縱斷面圖

在城市核心區，長距離合建的項目較少，例如在建的上海東西通道工程、杭州天目山路提升改造工程，均為城市隧道與車站合建、與區間分建的工程，車站范圍內隧道位于地下一層、地下兩層島式車站位于二、三層（圖1）。盾構隧道須在明挖隧道土建完工后施工，工期長、投資大。

義烏市商城大道隧道工程是世界上首個城市隧道、軌道交通、綜合管廊合建的大型地下工程。該工程位于義烏市商貿核心區，服務功能強，技術難點多，周邊環境復雜，缺乏類似經驗。三種工程在商城大道段共路由，紅線寬為60m，其功能定位、線路、結構形式等各有特點，因此在總體設計階段開展了分、合建方案研究。

工程概況

工程位置及概況

商城大道隧道西起雪峰東路西，東至春風大道東，穿越商貿核心區，長約5.8km，設置10條進出匝道及6條地庫聯通道，地下道路中心線在平面上與地面道路重合。金義東市域軌道交通工程全長約107km，設站31座，在商城大道設有國際商貿城站、浙大附屬醫院站，共路由段長約3.8km。綜合管廊西起國貿大道，東至望道變，全長約4.2km，采用雙艙斷面。平面布置如圖2所示。

主要技術標準

地下道路等級為城市主干道，雙向六車道規模，設計車速60km/h，主線標準斷面車道寬度為3×3.5m，車道限高4.5m。

金義東市域軌道交通全線最高速度目標值為120km/h，采用B型車6輛編組，直流1500V接觸軌受電。

綜合管廊為干支混合型管廊，高壓電力艙入廊管線有110kV、220kV電纜，綜合艙有10kV電力、DN1000給水管及通信線纜。

工程地質條件

場地分布地層主要有第一層1-1雜填土、第二層3-2粉質黏土、第六層a-2強風化泥質粉砂巖、第六層a-3中風化泥質粉砂巖。地下水常水位埋深1.9m至11.3m。覆蓋層厚度在3m～8m之間，結構基底基本置于中風化泥質粉砂巖層中（圖3）。場地地震基本烈度為6度，本工程經過2條構造破碎帶，無其他不良地質作用，場地穩定性較好，適宜工程建設。

總體設計思路

城市隧道、軌道交通、綜合管廊三者共同利用商城大道路由，以豎向合建為主，平面合建為輔，充分滿足功能需求。

商城大道是義烏市東西向聯系的交通要道，承擔著東西向中長距離交通以及對外集散的交通功能。由于地處國際商貿城，商城大道潮汐交通特征明顯，交通組成復雜。由于匝道眾多，地面道路層與地下道路層轉換頻繁，且隧道與周邊地庫聯通，隧道應布置于地下一層。

圖4 方案1車站典型剖面

圖5 方案1縱斷面示意圖

圖6 方案2車站典型剖面

圖7 方案2縱斷面示意圖

綜合管廊布置較多逃生口、通風口、投料口等出地面建筑，且設置多處管線引出端，埋設不宜過深。管廊與軌道區間同層布置結構較合理，但從管廊使用功能、線路擬合度、地質條件考慮，推薦采用管廊與隧道同層布置方案。

商城大道段金義東市域軌道交通車站站間距為1.8km，不設置區間風井，軌道交通可布置于地下一層至三層。

城市隧道、軌道交通、綜合管廊分、合建方案

在城市隧道和綜合管廊方案相對穩定的基礎上（城市隧道和綜合管廊均布置于地下一層），本節以車站布置形式為切入點，開展工程總體方案分、合建比選研究。

方案1：合建（島式車站）

兩座車站均位于商城大道路中，采用島式車站，車站布置于隧道下方地下二、三層（圖4）。合建段軌道交通區間采用明挖工法，最小坡長250m，最大坡度28‰（圖5）。

方案2：合建（側式車站）

兩座車站均布置于商城大道路中，采用側式車站，車站布置于隧道下方地下二層，下設過軌通道（圖6）。合建段段軌道交通區間采用明挖工法，最小坡長340m，最大坡度20.3‰（圖7）

方案3：分建（浙大附屬醫院站為高架站）

國際商貿城站布置于商城大道北側停車場地塊內，采用地下兩層島式車站，出入口通道上跨商城大道隧道（圖8）。浙大附屬醫院站采用路中高架站。區間采用盾構隧道、明挖隧道、橋梁形式，最小坡長350m，最大坡度25‰。（圖9）

方案4：分建（浙大附屬醫院站為地下站）

國際商貿城站布置與方案3相同，浙大附屬醫院站布置于商城大道北側，采用地下兩層島式車站，出入口通道上跨商城大道隧道。區間采用盾構隧道形式，出浙大附屬醫院站后轉為高架形式，最小坡長350m，最大坡度25‰（圖10）。

表1 分、合建方案比選表

圖8 方案3地下車站典型剖面

圖9 方案3縱斷面示意圖

方案比選

商城大道共路由區段在三個工程中均為控制性節點，分、合建比選研究對工程總體方案優劣起到至關重要的作用。在滿足城市隧道與綜合管廊的功能前提下，從軌道交通車站功能、線形、用地及工程可實施性、工期、經濟性等方面對總體方案進行比選，詳見表1。

圖10 方案4縱斷面示意圖

方案2在滿足各工程服務功能的條件下，線形順直，對周邊影響小，投資小，工期短，體現了三者合建的特點及優勢，作為推薦方案。

防災特點

城市隧道、軌道交通、綜合管廊三者消防要求不同，因此消防系統應獨立設計。

三者在同時發生火災或同時發生兩處火災的幾率較小，按全線同一時間僅發生一處火災考慮。商城大道隧道交通系統及通風排煙系統復雜，因此隧道與周邊地庫消防系統相互獨立，隧道不作為周邊地庫及地下環路的消防疏散通道。

三個系統不僅要滿足各自消防要求，還須確保合建結構的抗火性能可滿足火災規模持續2小時，使火災影響控制在系統內部，對其他兩個工程正常運營無影響。