嘉興市慶豐路隧道建設工程設計

董占宇，姬永紅

（上海市政工程設計科學研究所有限公司，上海市 200092）

0 引言

嘉興，別稱“禾城”，浙江省地級市，長三角城市群、上海大都市圈重要城市，浙江大灣區(qū)核心城市，杭州都市圈副中心城市，滬嘉杭G60 科創(chuàng)走廊中心城市（見圖1）。

圖1 項目地理位置

隨著嘉興市經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通壓力日益增大。由于平湖塘的分隔，嘉興東片區(qū)與北片區(qū)路網(wǎng)連通性較差，片區(qū)之間僅能通過雙溪路或者三環(huán)東路溝通，高峰時段交通壓力較大，亟須提高路網(wǎng)密度，緩解高峰擁堵。

為增強東部城區(qū)平湖塘南北片區(qū)的交通聯(lián)系，同時考慮保護規(guī)劃鳳凰洲公園的自然環(huán)境，慶豐路作為城市主干路，采用隧道形式下穿平湖塘、嘉善塘，連接東北部綠楔與東南片城市副中心，增大城市副中心的輻射范圍，提升片區(qū)路網(wǎng)通行效率。

1 工程概況

慶豐路（南溪東路—甪里街）隧道建設工程，南起南溪東路，北至規(guī)劃甪里街，工程范圍全長約1.15 km（見圖2）。其中，新建隧道全長約769 m（南側敞開段165 m+暗埋段426 m+北側敞開段178 m）。

圖2 工程范圍示意圖

地面道路分為隧道接線道路和輔路兩部分。平湖塘以南的地面道路長度約466.66 m，嘉善塘以北的地面道路長度約417.62 m。

2 主要技術標準

（1）道路等級。

隧道：城市主干路。

地面道路：接線道路按城市主干路設計，輔路按城市支路設計。

（2）設計速度。

隧道：40 km/h。

地面道路：接線道路40 km/h，輔路30 km/h。

（3）凈空高度。

機動車道：≥4.5 m。

非機動車道、人行道：≥2.5 m。

（4）結構設計荷載：城-A 級。

（5）設計年限。

道路交通量達到飽和狀態(tài)時的道路設計年限：20 a。

主體結構設計使用年限：100 a。

（6）抗震設計。本區(qū)抗震設防烈度為7 度，地震動加速度峰值為0.10g。設計地震分組為第一組。隧道抗震設防類別為乙類。

（7）隧道敞開段設計暴雨重現(xiàn)期：50 a。

（8）綜合徑流系數(shù)：Ψ=0.90。

3 建設條件

3.1 沿線用地

平湖塘以南道路兩側均規(guī)劃為居住用地，目前已按規(guī)劃建成景湖花園、慶豐苑和南湖人才公寓3個小區(qū)。平湖塘與嘉善塘中間規(guī)劃為鳳凰洲公園綠地，目前尚未按規(guī)劃實施，現(xiàn)狀場地以工業(yè)廠房為主。嘉善塘以北，道路西側規(guī)劃為公園綠地和文化設施用地，東側規(guī)劃為醫(yī)療衛(wèi)生用地，目前該段道路兩側用地也未按規(guī)劃實施，現(xiàn)狀場地以工業(yè)廠房及農(nóng)田為主（見圖3）。

圖3 工程現(xiàn)狀用地

3.2 區(qū)域路網(wǎng)

慶豐路沿線主要橫向道路包括南溪東路、現(xiàn)狀甪里街、規(guī)劃道路及規(guī)劃甪里街（見圖4）。根據(jù)相關規(guī)劃，現(xiàn)狀甪里街（云東路—老07 省道段）遠期將取消。

圖4 區(qū)域路網(wǎng)

3.3 相關河道

本工程共涉及3 處河道：平湖塘、嘉善塘及錢家港（見圖5）。

圖5 河道平面

平湖塘：工程線位處平湖塘寬度約80 m，現(xiàn)狀河底標高-2.2 m（1985 國家高程，下同）。平湖塘規(guī)劃河底標高為-2.34 m，按Ⅵ級航道管理，航道寬度20 m。

嘉善塘：工程線位處嘉善塘寬度約70 m，現(xiàn)狀河底標高-2 m。嘉善塘規(guī)劃河底標高為-3 m，不通航。

錢家港：工程線位處現(xiàn)狀錢家港寬度約40 m，根據(jù)相關規(guī)劃，與本工程相交段錢家港將向北改線約120 m，改線后寬度約25 m，不通航。本次設計以橋梁形式跨越，梁底標高按3.2 m 控制。

4 總體方案設計

4.1 建設規(guī)模

通過對機動車交通需求、慢行交通需求及工程可實施性分析，慶豐路隧道采用機動車雙向4 車道的建設規(guī)模，同時設置慢行道，滿足慢行交通過河及出入鳳凰洲公園的需求。地面設置輔路，滿足沿線地塊出行及路網(wǎng)連通的需求。

4.2 隧道施工方法

對明挖法、盾構法及沉管法進行綜合比較，明挖法工藝成熟，滿足本工程功能需求，也更為經(jīng)濟，施工過程中可以采取一定措施，滿足通航及防洪要求，故隧道選用明挖法施工。

4.3 工程總體布置

工程總體布置如圖6 所示。隧道自慶豐路—南溪東路交叉口以北約40 m 處開始，下穿平湖塘、鳳凰洲公園、嘉善塘、現(xiàn)狀甪里街，在規(guī)劃錢家港以南約50 m 處與地面道路接順，隧道全長約769 m（南側敞開段165 m+暗埋段426 m+北側敞開段178 m）。隧道同時設置機動車道、非機動車道與人行道，機動車道與慢行道分孔布設。除在河道南、北兩岸設置人行梯道外，在鳳凰洲公園上也設置一處人行梯道與隧道內(nèi)人行道連通，以增強隧道的服務功能，提高鳳凰洲公園的可達性。

圖6 工程總體布置

考慮周邊區(qū)域已建有其他過河通道，為保證隧道運營安全，隧道內(nèi)不允許載有危險化學品機動車通行。

隧道縱斷面最低點附近（位于鳳凰洲公園）設置雨水泵房一座。平湖塘南岸綠化帶新建配電間一座。

隧道北側接線道路新建慶豐路跨錢家港橋一座，橋梁跨徑（10+16+10）m。

4.4 平面、縱斷面及橫斷面設計

隧道平面走向與規(guī)劃紅線一致，隧道內(nèi)設置一處平曲線，半徑為800 m，不需設置緩和曲線、超高及加寬。

平湖塘規(guī)劃航道下方，隧道頂板覆土深度不小于1 m。嘉善塘下方，隧道頂板覆土深度不小于0.3 m。

經(jīng)多次優(yōu)化，隧道機動車道南側敞開段采用5.5%縱坡，在慶豐路—南溪東路交叉口以北約60 m處與地面道路接順；北側敞開段采用4.2%縱坡，在規(guī)劃錢家港以南約50 m 處與地面道路接順。

隧道非機動車道最大縱坡3.5%，最大坡長按規(guī)范相關要求執(zhí)行。非機動車道南端在慶豐路—南溪東路交叉口以北約40 m 處與地面道路接順，北端在規(guī)劃錢家港以南約50 m 處與地面道路接順。

隧道內(nèi)最小縱坡按0.3%控制，滿足排水要求。隧道與地面道路接順處設置“駝峰”，防止地表水進入隧道。

隧道穿越河道段結構總寬度36.6 m，共分為5孔，如圖7 所示。考慮過河管線需求，在隧道東側設置一孔綜合管廊，凈寬2.6 m。

圖7 暗埋段標準橫斷面（單位：m）

慶豐路（南溪東路—平湖塘段）兩側地塊已按規(guī)劃建成居住用地，故隧道敞開段的道路橫斷面需嚴格按照紅線寬度42 m 控制。其中，隧道敞開段結構寬度26.6 m，人行道寬度3 m，輔路車行道寬度按4.7 m 布置，如圖8 所示。考慮平湖塘以南的輔路僅連接2 個小區(qū)，4.7 m 寬度基本可以滿足使用需求。

圖8 南側敞開段標準橫斷面（單位：m）

慶豐路（嘉善塘—規(guī)劃甪里街段）沿線地塊尚未開發(fā)，用地條件較為寬松，考慮該路段兩側規(guī)劃有醫(yī)療衛(wèi)生及文化設施用地，同時輔路需與橫向道路連通，故建議該路段輔路適當加寬。經(jīng)與規(guī)劃部門對接，推薦該路段紅線寬度調(diào)整為47.5 m。其中，隧道敞開段結構寬度26.6 m，人行道寬度4 m，輔路車行道寬度按6.45 m 布置，如圖9 所示。

圖9 北側敞開段標準橫斷面（單位：m）

4.5 交通組織設計

對于機動車，可通過隧道兩端的南溪東路、規(guī)劃甪里街平面交叉口實現(xiàn)交通方向的轉換。出入沿線小區(qū)及現(xiàn)狀甪里街的車輛由地面輔路通行。

非機動車可從隧道兩端的敞開段騎行出入。對于人才公寓、沿河綠道、現(xiàn)狀甪里街的非機動車交通，可通過設置在河岸邊的人行梯道推行出入隧道，減少繞行。

慶豐路、沿河綠道及現(xiàn)狀甪里街上的行人可由設置在河道岸邊的樓梯出入隧道。同時在鳳凰洲公園設置一處樓梯，并在隧道頂板以上設置垂直于隧道走向的連接通道，連接兩側人行道，使兩側行人均可以通過樓梯出入鳳凰洲公園。

5 隧道設計

5.1 隧道建筑

慶豐路隧道屬于四類隧道。隧道內(nèi)的地下設備用房、風井和消防救援出入口的耐火等級為一級，地面重要設備用房及其他地面附屬用房的耐火等級不低于二級。

機動車道暗埋段裝飾采用搪瓷鋼板，腰線式設計，清爽大氣，指引司機前進，并提示司機行車的速度感。

機動車道暗埋段中部設置一處凈寬不小于1.2 m的人行橫通道，采用甲級防火門。

5.2 基坑、圍堰及主體結構設計

根據(jù)地質(zhì)情況，基坑開挖深度大于7 m 時，采用鉆孔灌注樁+三軸攪拌樁止水的圍護形式。基坑深度4～7 m 時采用SMW 工法樁圍護形式。基坑深度在2.5～4 m 時采用拉森鋼板樁圍護形式。基坑深度小于2.5 m 時，若有放坡條件，采用放坡開挖。

河道段圍堰采用“外側拉森Ⅳ型鋼板樁+內(nèi)側拉森Ⅳ型鋼板樁”圍堰型式，樁長15 m，堰體寬度4 m。設計堰頂高程根據(jù)河道警戒水位確定，在樁頂以下0.5 m 和2.5 m 處設兩道對拉桿。圍堰迎水側設袋裝土護底防沖刷。為方便圍堰巡視檢查，堰頂設混凝土便道。圍堰內(nèi)雙側預留基坑施工便道，寬度9.0 m。

主體結構采用明挖現(xiàn)澆施工。敞開段采用U 型槽結構；暗埋段采用單箱斷面布置，最大覆土深度約5.4 m。

暗埋段結構縱向節(jié)段長度選取60 m 以內(nèi)，敞開段結構節(jié)段長度選取在20 m 以內(nèi)，節(jié)段縫設置墊梁。

地基承載力不能滿足要求時，采取水泥攪拌樁復合地基加固。

敞開段采用灌注樁作為抗拔樁。暗埋段結構自重滿足抗浮要求，不設抗拔樁。

5.3 隧道通風設計

機動車道暗埋段屬于四類隧道，不需設置排煙設施。隧道長度與交通量乘積小于2×106，機動車道暗埋段采用自然通風。

非機動車道暗埋段屬于四類隧道，不需設置排煙設施。非機動車道采用射流風機誘導型的縱向通風方式。平時交通工況下，每孔開啟一臺射流風機，進行人非地道的通風換氣。射流風機根據(jù)使用時間輪流開啟。

綜合管廊設置平時通風系統(tǒng)采用機械送風、通風豎井自然進風的方式，兼作火災后事故通風系統(tǒng)。

5.4 隧道消防

隧道配備室外消火栓給水系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)、水成膜系統(tǒng)及滅火器。

室外消火栓給水系統(tǒng)采用低壓給水系統(tǒng)，布置于隧道敞開段。

室內(nèi)消火栓采用低壓給水系統(tǒng)，在機動車道孔每孔單側布置，間距40 m，給水管線由市政給水管線引入兩路。

水成膜系統(tǒng)采用常高壓系統(tǒng)，消防泵房與雨水泵房合建，消防泵進水引自室內(nèi)消火栓給水管線。水成膜泡沫滅火箱在機動車道孔每孔單側布置，間距40 m。

機動車道每孔單側每隔40 m，慢行道每孔單側每隔80 m，綜合管廊單側每隔20 m，設手提式磷酸銨鹽滅火器2 具。

5.5 隧道排水

本隧道長度較短，考慮便于運營維護，僅在隧道最低點附近設置一處泵房。同時通過電動閥門控制截留水量，截流11 mm 初期雨水進入市政污水管，大雨時提升至市政雨水管。雨水泵房與隧道合建。

各車道下方設置DN400～DN500 排水管，在敞開段中段、隧道洞口處及隧道最低處分別設置橫截溝，雨污水經(jīng)排水管及橫截溝匯入集水池，由水泵提升后排放至市政排水管道。

5.6 隧道供配電和照明

新建10 kV 變電所一處，申請兩路10 kV 電源作為常用電源，互為備用。

隧道敞開段，在兩側防撞護欄處設置引道壁燈，并在兩側輔路人行道設置8m 單挑路燈。暗埋段全線設置基本照明，在入口段、出口段及過渡段設置加強照明。

5.7 智慧隧道

通過視頻技術、物聯(lián)網(wǎng)技術，對隧道內(nèi)交通、環(huán)境、結構健康及設備設施狀態(tài)進行實時監(jiān)控，將各類信息集成在數(shù)字化、可視化、一體化的運維管理平臺。管理者可對隧道運行狀態(tài)進行綜合分析、統(tǒng)籌控制，同時基于監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立隧道健康檔案、完善各類預警預案，實現(xiàn)隧道智慧化管養(yǎng)。

（1）交通監(jiān)控。隧道洞口處每車道部署一路網(wǎng)絡高清攝像機，沿隧道縱向間隔100 m 部署一路攝像機。可實現(xiàn)人臉識別、車輛識別、違章違停監(jiān)測、軌跡跟蹤、擁堵監(jiān)測、事故監(jiān)測、實時報警、流量統(tǒng)計等功能，確保交通安全，提供執(zhí)法依據(jù)。

（2）環(huán)境監(jiān)控。在洞口和中間位置每孔分設3 個監(jiān)控點，部署能見度、空氣質(zhì)量、溫濕度、光照度傳感器，并與風機、照明等設備控制系統(tǒng)形成聯(lián)動。每孔最低處布設水浸傳感器，監(jiān)測隧道內(nèi)積水。

（3）結構健康狀態(tài)監(jiān)測。部署結構沉降、裂縫、傾斜、應力等傳感器，并與物聯(lián)網(wǎng)耦合器連接，實現(xiàn)對結構健康狀態(tài)的監(jiān)測。

（4）設備設施監(jiān)控。通過各類電力儀表，對供電設備及水泵、風機等用電設備進行運行狀態(tài)監(jiān)測。

6 地面道路設計

地面道路包含隧道接線道路及輔路兩部分。車行道采用瀝青混凝土路面，人行道采用花崗巖鋪裝。填浜路基及臺后路基采用泡沫輕質(zhì)土填筑，減少路基工后沉降。

錢家港橋上部結構采用矮T 梁，下部結構采用柱式橋墩、埋置式橋臺。

按規(guī)劃布設雨污水管道，同步實施各類市政公用管線。配套建設完善的無障礙設施、標志標線、信號燈、監(jiān)控、照明、綠化等附屬工程。

路燈桿采用綜合桿，將照明、標志、信號燈、監(jiān)控設施等桿件合并，集約化布設，提高道路品質(zhì)。

7 結語

水下隧道與跨河橋梁相比，往往造價更高、建設難度更大，但在一些特定的建設條件下，可能具有其獨特的優(yōu)勢。隨著城市經(jīng)濟與隧道施工技術的發(fā)展，越來越多的工程開始傾向采用隧道形式穿越河道。本文對嘉興市慶豐路隧道設計方案進行了全面介紹，為其他類似隧道工程的設計提供參考。