多因素控制下的城市地下道路總體方案設計

邱 蒙

（武漢市政工程設計研究院有限責任公司，湖北 武漢 430023）

1 概述

隨著城市不斷發展，城市交通的立體化、集約化、生態化程度不斷提高，城市核心區的道路越來越多地采用隧道建設方式，形成地下道路，實現凈化地面交通、聯系地下到發交通體系等功能。

本文以武漢諶家磯大道工程中地下道路總體方案的設計為例，探討在城市復雜建設條件下，受多因素制約的地下道路總體方案設計。

2 控制因素分析

城市地下道路工程往往是區域交通系統的重要組成部分。首先要考慮交通工程的系統問題，其次是工程層面，對豎向高程、平面線位、交通節點等方面進行分析。

該工程研究區域內規劃有“一橫、一縱、一環”地下道路系統，諶家磯大道隧道為其中的“一橫”，隧道長度約2.2km，雙向6車道，設計車速為50km/h。圖1為區域地下道路分布圖。

圖1 區域地下道路分布圖

2.1 豎向控制因素

諶家磯大道隧道段同時設置地面輔道，地面輔道高程在24~25m。該隧道豎向控制主要從以下幾個方面考慮：

（1）隧道縱斷面線形。需要滿足規范指標和視距等要求[1]。

（2）隧道施工工法。不同工法對隧道埋深、安全凈距等要求不同。

（3）保證地面管線的布置。該工程地面道路范圍設置有綜合管廊、雨污水管道，部分管線在局部位置需要從隧道頂部橫穿道路，其中主要的重力流管道橫穿是隧道重要的豎向控制因素。

（4）相關地下道路、構筑物。沿灄水河東路規劃有遠期過江通道，諶家磯大道隧道建設需要預留遠期建設條件。諶家磯大道隧道與TOD（以公共交通為導向的開發）綜合體地下環路設置地下互通聯系，豎向高程應考慮銜接。

2.2 平面控制因素

諶家磯大道設計紅線寬60m，隧道線位部分位于現狀道路路幅范圍內，現狀道路寬度約40m，兩側局部分布有高層建筑。隧道穿越區域為規劃核心區，地下環路區域為規劃TOD核心區。

（1）滿足用地限制條件，符合相關國土空間規劃要求。

（2）統籌隧道與設計范圍內其他地下構筑物關系，包括道路兩側的綜合管廊、雨污水管等。

（3）保證隧道與既有地下構筑物、建筑物基礎的安全間距。

（4）在TOD核心區段，現狀道路路中及南側綠化帶分布有珍貴樹木，移栽成活率低，隧道布置方案應考慮盡可能對其予以保護。

2.3 橫斷面控制因素

諶家磯大道隧道為雙向6車道小客車專用地下道路，隧道的橫斷面確定受以下幾種因素制約：

（1）隧道可穿越的豎向、橫向空間在部分位置受到限制，其結構橫斷面布置和可采用的施工方法均受到制約。

（2）交通節點。根據TOD地下環路建設方案，地下環路沿TOD核心區環繞，整體位于諶家磯大道北側，按逆時針方向行車，是服務于整個TOD核心區到發交通的重要通道。圖2為隧道與TOD地下環路銜接示意圖。

圖2 隧道與TOD地下環路銜接示意圖

地下環路通過2對匝道分別與諶家磯大道隧道上下行方向銜接。由于地下環路位于諶家磯大道北側，為滿足匝道銜接條件，諶家磯大道主線上下行隧道之間應具備一層層差，便于下行方向隧道與道路北側地下環路匝道設置。

（3）不同施工方法的隧道斷面有較大差異，比如采用明挖法、盾構法等施工方法，隧道結構斷面形式均不相同。

3 方案論證

3.1 隧道工法分析

在諶家磯大道與灄水河東路相交處，根據過江通道總體布置，通道為隧道形式，該規劃過江隧道頂部覆土厚度約為13m，諶家磯大道隧道不具備盾構法或暗挖法條件。圖3為諶家磯大道隧道與規劃過江通道交叉節點縱向關系。

圖3 諶家磯大道隧道與規劃過江通道交叉節點縱向關系

同時，因諶家磯大道隧道與TOD環路之間需要設置連接匝道，從而形成復雜的交通節點，因此從整體上分析，諶家磯大道隧道僅具備明挖法的實施條件。

3.2 隧道橫斷面

根據地下道路的建設條件，隧道橫斷面布置可分為兩段分別進行考慮。

（1）起點（諶家磯二街）—灄水河東路段

該段地下道路線位大部分位于原地面道路路幅以外，受用地、交通等因素制約較小。而且，灄水河東路交叉口處受規劃過江通道高程控制，僅具備單層明挖隧道建設條件，因此該段隧道橫斷面采用單層斷面形式。

（2）灄水河東路—止點（平安鋪路）段

該段隧道斷面布置考慮因素：一是與北側TOD地下環路銜接，隧道上下行方向需要設置層差，便于匝道設置；二是保護TOD段現狀道路路中及南側珍貴樹木，采用雙層隧道，增加深度，壓縮結構寬度并將隧道布置于路幅北側，避讓保護樹種。圖4為隧道結構橫斷面方案。

圖4 隧道結構橫斷面方案

結合以上控制因素，對三種結構斷面形式（見圖4）進行比選。表1為隧道結構橫斷面方案比選表。

表1 隧道結構橫斷面方案比選表

從交通節點設置、經濟性及對重要目標的保護等方面綜合考慮，該段推薦方案一，采用雙層斷面。

綜上所述，諶家磯大道隧道采用了單層隧道-雙層隧道結合的分段布置方案。單層隧道段滿足了豎向控制、安全經濟的要求，雙層斷面段滿足了交通節點設置、珍貴樹木保護等要求。圖5為隧道分段橫斷面方案。

圖5 隧道分段橫斷面方案

3.3 縱斷面方案

諶家磯大道隧道縱斷面方案中有兩處限制性因素：一是規劃過江通道，諶家磯大道預留規劃過江通道實施條件；二是過街雨污水通道。根據區域排水系統，沿諶家磯大道南側布置的雨、污水系統均經興盛路交叉口過街，沿興盛路向下游排放。由于雨污水管為重力流，該處雨污水過街位置及高程作為諶家磯大道隧道的縱斷面限制因素。興盛路路口過街污水管高程為18.433~18.475m，雨水箱涵高程為18.299~18.245m。

隧道縱斷面方案為：從起點至灄水河東路，隧道采用單層斷面，預留規劃過江通道條件。過灄水河東路后，隧道轉換為雙層斷面形式，并下穿過街雨水箱涵及污水干管。圖6為隧道縱斷面方案。

圖6 隧道縱斷面方案

3.4 總體方案

下穿隧道西起于諶家磯二街，連續穿越浦興路、諶家磯四街、諶家磯五街等交叉口后，止于平安鋪東路。隧道全長2200m，雙向6車道。結合用地、豎向控制、與TOD地下環路銜接等因素，隧道采用“單層隧道+雙層隧道”的斷面形式。在雙層隧道段設置4條銜接地下環路的匝道，服務到發TOD核心區的車輛。

4 結 語

城市地下道路設計過程中要全面考慮各種影響因素，論證控制條件對隧道實施的限制[2]。尤其在前期方案論證階段，要充分進行控制因素的識別與分析，這樣才能在方案論證階段做到有的放矢，實現多因素控制下的地下道路總體方案設計。該工程在多因素、多目標導向下，形成了“單-雙層隧道”轉換的地下道路總體方案，實現了豎向控制、平面控制、交通節點設置等目標的兼顧。