通航條件影響評價中穿越工程埋設(shè)深度符合性論證

馬曉雪

（1.交通運輸部天津水運工程科學(xué)研究所，天津 300456；2.天津水運工程勘察設(shè)計院有限公司，天津 300456）

根據(jù)《中華人民共和國航道法》、《航道通航條件影響評價審核管理辦法》相關(guān)要求，在新建、改建、擴建與航道有關(guān)的工程前，建設(shè)單位應(yīng)根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，論證評價工程對航道通航條件的影響。作為穿越航道的地鐵隧道工程，隧道全部埋于河床以下，其覆土厚度不僅直接影響隧道工程的安全性，同時也影響航道的通航條件。

因內(nèi)河航道規(guī)劃年限一般約為20 年，而隧道使用年限近百年，如隧道工程頂部埋設(shè)深度不夠，將會嚴重限制未來航道等級的提升[1]，且對航道日常維護性疏浚存在制約。埋設(shè)深度作為航道通航條件影響評價的重要論證指標(biāo)之一，應(yīng)綜合考慮工程河段航道及港口規(guī)劃、工程地質(zhì)條件、航道等級、通航代表船型、船舶錨擊深度、極限沖刷深度等[2-3]。本文以天津市地鐵某線隧道工程為例，從不同專業(yè)規(guī)范對地鐵隧道工程埋設(shè)深度進行符合性論證，并提出相應(yīng)的安全措施。

1 研究背景

該地鐵區(qū)間采用盾構(gòu)法下穿海河、海河護岸樁，區(qū)間左右線平行布置，隧道結(jié)構(gòu)采用通用楔形管片，外徑6200mm。穿越處海河河道寬約160m，現(xiàn)狀河道最低處高程為-6.98m。規(guī)劃為內(nèi)河Ⅵ級航道，通航代表船型為190 座客船。護岸樁位于河道兩岸，為φ600mm 鉆孔灌注樁，樁底高程均為-9.0m。區(qū)間隧道頂部距護岸樁底最小距離為7.84m，河底距隧道頂部最小距離約為10.44m。穿越處海河設(shè)計最高通航水位4.02m，設(shè)計最低通航水位1.03m。

2 埋深規(guī)范要求

2.1 《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50139-2014）

在航道和可能通航的水域內(nèi)布置水下過河建筑物，應(yīng)埋置于河床內(nèi)，其頂部設(shè)置深度，VI 級和VII 級航道不應(yīng)小于1m。

2.2 《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB 50157-2013）

地鐵地下結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合施工方法、結(jié)構(gòu)形式、斷面大小、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及環(huán)境條件等因素，合理確定其埋置深度及與相鄰隧道的距離，并應(yīng)符合下列規(guī)定；當(dāng)無法滿足時，應(yīng)結(jié)合隧道所處的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和環(huán)境條件進行分析，必要時應(yīng)采取相應(yīng)的措施：

（1）盾構(gòu)法施工的區(qū)間隧道覆土厚度不宜小于隧道外輪廓直徑；

（2）盾構(gòu)法施工的并行隧道間的凈距，不宜小于隧道外輪廓直徑；

2.3 《城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險管理規(guī)范》（GB 50652-2011）

城市軌道交通地下工程環(huán)境影響的風(fēng)險主要指建設(shè)活動導(dǎo)致周邊區(qū)域的建（構(gòu)）筑物發(fā)生影響或破壞，地下工程環(huán)境影響的風(fēng)險等級需根據(jù)城市軌道交通地下結(jié)構(gòu)與工程影響區(qū)范圍內(nèi)環(huán)境設(shè)施的重要性、位置關(guān)系、地下結(jié)構(gòu)類型與施工方法等因素劃分。考慮軌道交通地下工程與工程影響范圍環(huán)境設(shè)施的相互鄰近程度及相互位置關(guān)系，考慮不同地下工程施工方法，分析確定的鄰近距離特征及影響特性關(guān)系見表1。

表1 不同施工方法與周圍環(huán)境設(shè)施的鄰近關(guān)系

3 符合性論證

根據(jù)《海輪航道通航標(biāo)準(zhǔn)》[4]，隧道工程埋設(shè)深度應(yīng)考慮自然水深與航道設(shè)計水深的關(guān)系、航道沖刷深度以及安全富裕深度。埋設(shè)安全距離見圖1。

圖1 穿越航道建筑物、構(gòu)筑物埋設(shè)安全距離示意圖

根據(jù)最新測圖，現(xiàn)狀河底最低點高程為-6.98m，低于規(guī)劃VI 級航道設(shè)計底高程。因此，本報告埋深符合性以河道最低點-6.98m 進行論證。

埋設(shè)安全距離=現(xiàn)狀河道底高程-航道沖刷深度-安全富裕深度。

3.1 航道沖刷深度

經(jīng)防洪評價計算[5]，現(xiàn)狀河道下一次設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)洪水、澇水造成的河道最大沖刷水深分別為5.37、3.46m，均小于最大水深，因此本河段各工況的一般沖刷深度為0。

3.2 安全富裕深度

根據(jù)《海輪航道通航標(biāo)準(zhǔn)》，安全富裕深度不應(yīng)小于2m，同時不應(yīng)小于錨擊深度。穿越處海河規(guī)劃為Ⅵ級航道，設(shè)計代表船型為100t 級內(nèi)河船，應(yīng)急情況下內(nèi)河船拋錨深度可能大于正常情況下的拋錨深度，所以應(yīng)急拋錨船型采用300t 級內(nèi)河船。根據(jù)挪威船級社的數(shù)據(jù)，船舶t 級與錨的重量關(guān)系見圖2。不同底質(zhì)、不同錨重的船舶拋錨入土深度見圖3。

圖2 船舶噸級與錨重關(guān)系示意圖

圖3 錨重與拋錨入土深度關(guān)系示意圖（Hard：硬底質(zhì)；Soft：軟泥底）

300t 級船舶錨重約0.1t，硬質(zhì)土入土深度約為0.2m、軟土入土深度約1.0m。參照地質(zhì)資料，工程位置的河床以黏性土為主，即錨擊深度按最大值取1m。因此，安全富裕深度取2m。隧道頂部距護岸樁、河底的距離見表2。埋設(shè)深度符合性論證見表3。

表2 隧道左右線頂部距護岸樁、河底距離表

表3 埋設(shè)深度與論證值符合性一覽表

4 結(jié)語

本項目地鐵隧道工程埋設(shè)深度滿足不同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，且采用盾構(gòu)法施工無涉水項目，因此對航道通航條件及通航安全基本無影響，但仍應(yīng)加強對隧道埋設(shè)范圍內(nèi)通航安全及航道維護性疏浚的相應(yīng)管理。在隧道工程上、下游適當(dāng)距離設(shè)立警示標(biāo)志，禁止船舶在隧道上下游安全范圍內(nèi)進行拋錨和拖錨航行。本文為類似穿越工程論證埋設(shè)深度提供思路，若隧道穿越的是開敞海域且交通繁忙的航道，其中錨擊深度應(yīng)采用有限元等方法進行專題論證以取得更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。