杭州市紫之隧道工程總體設(shè)計

胡賢國，鄒金杰

（中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，杭州 311122）

1 工程概述

1.1 工程概況

紫之隧道工程南起之浦路、之江路，北至紫金港路、西溪路，中間線位繞避西湖景區(qū)界線。工程線路全長約14.14km，設(shè)計時速60km/h，雙向六車道規(guī)模，含3 座隧道、2 座橋涵，分別為：1 號隧道4 757m、2 號隧道4 073m、3 號隧道4 797m、1 號橋涵露頭點60m，2 號橋涵露頭點80m；并在之江路和西溪路各設(shè)置1 對進出匝道。

1.2 建設(shè)條件

1）沿線周邊環(huán)境。項目場區(qū)位于杭州主城西側(cè)，沿線主要涉及之江度假區(qū)、龍塢景區(qū)、靈竺景區(qū)等。現(xiàn)狀用地主要為居住、商業(yè)、旅游及教育科研用地。由于工程緊鄰西湖風景名勝區(qū)，因此，隧道施工對環(huán)境的影響要求較高，應最大限度地減小對景區(qū)的影響。

2）工程地質(zhì)及水文地質(zhì)。工程穿越區(qū)域?qū)俸技魏皆髂隙耍炷可较涤嗝}的低山丘陵地貌，沿線植被覆蓋率超過90%。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料結(jié)合測繪、鉆孔資料，隧道走廊出露的基巖地層有白堊系（K）、泥盆系（D）、志留系（S）；第四系地層有更新統(tǒng)殘坡積層、坡洪積、沖洪積及全新統(tǒng)湖沼相沉積層。

工程區(qū)屬錢塘江水系，北有沿山河，南有五浦河等；沿線地下水主要為孔隙性潛水及基巖裂隙水，具有弱酸型腐蝕性。

2 總體布置

2.1 平面布置

1）主要控制因素。（1）西湖風景名勝區(qū)：線位是否穿越景區(qū)，對環(huán)境影響較大；（2）隧道南北口布置：南、北兩端的進出口為本工程唯一的進出口，進出口的布置決定了工程的系統(tǒng)功能及通行能力。

2）總體線位。前期方案隧道總體線位有直線線位和曲線線位2 個方案：直線線位穿越西湖風景名勝區(qū)，長約9.5km，雖線位最短，線形指標好，但對景區(qū)的影響大，且與西湖申遺的初衷相違背；曲線線位沿景區(qū)控制線外圍布置，長約14.14km，該線位雖長，但避開西湖風景名勝區(qū)，對景區(qū)保護有利。

根據(jù)前期多輪論證結(jié)果，本工程推薦采用曲線方案，即線位繞避西湖風景名勝區(qū)，以減小隧道施工期及運營期對景區(qū)的影響。

3）南口布置。南口先設(shè)置一對雙向兩車道匝道與之江路銜接，服務于之江、轉(zhuǎn)塘、錢江新城及之江路沿線區(qū)域；主出入口雙向四車道布置于之浦路，可與之江大橋、杭新景高速及320 國道等進行交通轉(zhuǎn)換。

4）北口布置。隧道北口設(shè)置一對平行匝道與西溪路對接，服務于西溪、三墩區(qū)域，主線雙向四車道沿紫金港路下方設(shè)置，在下穿唐苗路后出地面，與文一路、文二路、文三路乃至吉鴻快速路和杭長高速進行交通轉(zhuǎn)換。

2.2 縱斷面布置

根據(jù)確定的平面線位，工程縱斷面布置主要控制因素有五浦河、錢江引水入城暗渠、地鐵3 號線、西溪天堂車庫通道橋等。結(jié)合上述控制因素，縱斷面總體布置為“W”形，最大縱坡5%位于U 形槽敞口段，最小縱坡0.631%，最大坡長為4 567m。最低點分別位于引水暗渠及地鐵3 號線（天目山路）下方，最高點位于2 個“露頭點”處。縱斷面布置如圖1 所示。

2.3 橫斷面布置

隧道主線明挖隧道采用雙孔一管廊矩形結(jié)構(gòu)，暗挖段隧道采用三心圓曲墻拱形斷面形式。

3 總體施工方案

3.1 工程特點

工程特點包括以下幾方面：

1）工程施工場地小，環(huán)境要求高。工程南端明挖段位于杭州之江國家旅游度假區(qū)，且靠近錢塘江杭州飲用水源一級陸域保護區(qū)，北端明挖段靠近西溪濕地，周邊度假酒店及住宅小區(qū)多，環(huán)境要求高；中部穿越景區(qū)以及國家森林公園，植被保護要求高，且用地受到限制。

2）沿線地質(zhì)條件多樣。工程南段為淤泥質(zhì)黏土，其壓縮性高，靈敏度高，含水量高，強度低，具有“三高一低”特征；北端主要為粉質(zhì)黏土及黏土混碎石；中部山嶺段主要為砂巖，強度低，節(jié)理發(fā)育，遇水易軟化。

3）南北兩端建筑物多。南段下穿五浦河、引水暗渠，以及自來水梅靈泵站。北側(cè)紫金港路兩側(cè)及沿線建（構(gòu)）筑物密集，包括汽車西站大廳、苗圃用房、沿山河橋、西溪天堂地下車庫通道橋等。

4）工程工期緊。

3.2 施工方案

鑒于工程沿線地質(zhì)條件特點，TBM 工法需要布置場地較大，且僅適用于硬巖段；盾構(gòu)法僅適用于軟土段，從這2 種工法的地層適用性、經(jīng)濟性以及工期等因素綜合考慮，本工程中部山嶺段隧道采用靈活性好的鉆爆法施工，兩端采用淺埋暗挖法結(jié)合明挖法施工。

3.3 工區(qū)劃分

本工程結(jié)合隧道總體布置、場地特點以及工期要求，充分利用兩端洞口、匝道洞口以及中部2 個洞口作為工作面，從南往北共分為6 個工區(qū)，如圖2 所示。

圖1 隧道縱斷面布置圖

圖2 工區(qū)劃分圖

4 機電與防災救援設(shè)計

4.1 通風系統(tǒng)

1）工程通風特點：（1）本工程3 座隧道長度均超過4 000m，屬特長城市隧道，設(shè)計時速60km/h，2035 年，單洞預測交通量2 300pcu/h；（2）隧道露頭點洞口間距小，其中1 號、2 號洞口間距最小為60m，且位于山坳間，污染物在洞口間易串流；（3）兩端洞口環(huán)境敏感度高，南端靠近杭州錢塘江一級水源保護區(qū)陸域范圍，北端有西溪濕地及多家高檔酒店、小區(qū)等。（4）1 號隧道匝道位置居中，平面呈“Y”形，為主隧道的新風補入和排風分流提供了較為有利的條件；3 號隧道匝道洞口離西溪路距離近，受交通信號燈的限制，出口匝道滯留車輛污染物的排放將直接影響進口匝道進風空氣的品質(zhì)，同時也加劇了匝道內(nèi)污染物濃度的增高，是工程通風的難點。

2）通風方案：通風方式不僅要考慮隧道長度和交通條件，同時還要考慮地形、氣象、洞口環(huán)境敏感度等因素[1]。經(jīng)過綜合論證，本工程采取豎井送排+縱向射流風機組合的分段縱向通風方式。

4.2 給排水與消防系統(tǒng)

消防系統(tǒng)包括室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、水成膜泡沫滅火系統(tǒng)并配置滅火器和七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)。在2 號隧道東側(cè)的山體上設(shè)置高位消防水池，供隧道群的消防用水。

4.3 供配電系統(tǒng)

隧道從兩端變電所分別接引一路10kV 專線電源，供電電壓采用10kV 電壓等級，系統(tǒng)為10kV/0.4kV 兩級電壓供電。

供電方案采用混合分區(qū)供電方案，工程全線以2 號隧道中心為界劃分2 個供電分區(qū)，2 個環(huán)網(wǎng)供電。供電網(wǎng)絡(luò)采用小環(huán)串接+聯(lián)絡(luò)開關(guān)方案，近期僅預留環(huán)網(wǎng)接線土建實施條件，遠期根據(jù)電網(wǎng)容量和用電負荷需求進行增容改造及實施環(huán)網(wǎng)接線。

4.4 監(jiān)控系統(tǒng)

隧道監(jiān)控模式為一級管理、三級控制。一級管理：隧道在南口設(shè)置一處管理用房，實行運營集中控制管理；三級控制：控制分為主控制級、分控制級和現(xiàn)地控制級。

4.5 防災救援系統(tǒng)

1）工程防災特點：（1）本工程由3 座特長隧道組成；（2）相鄰隧道間距小，隧道兩端除匝道進出口外，中間露頭點與周邊交通無溝通。

2）防災救援系統(tǒng)設(shè)計：鑒于以上特點，隧道防災救援系統(tǒng)按隧道群進行設(shè)計：（1）全線隧道的防災系統(tǒng)按一體化設(shè)計，統(tǒng)一管理，聯(lián)動控制；（2）人行橫通道間距按250m 設(shè)置，車行兼人行橫通道間距按500m 設(shè)置；隧道2 個露頭點設(shè)置回轉(zhuǎn)車道。

5 景觀設(shè)計

工程靠近西湖，南臨錢塘江，北靠西溪濕地，對景觀環(huán)境要求高。隧道出入口的設(shè)計應充分兼顧周邊自然人文環(huán)境，分別萃取錢塘江“浪潮”和西溪濕地“水”等元素進行設(shè)計，將城市重要區(qū)域節(jié)點更加形象化。

6 結(jié)語

隨著城市交通建設(shè)的發(fā)展，城市隧道的建設(shè)條件越來越復雜。單純的山嶺隧道或軟土隧道已經(jīng)越來越少，軟硬結(jié)合的隧道建設(shè)方式越來越多，且周邊建（構(gòu)）筑物較多，工程實施難度大。本文結(jié)合紫之隧道的建設(shè)條件，對工程總體設(shè)計進行了回顧總結(jié)，希望對類似工程有一定的借鑒作用。