東旱門過江隧道工程設計

桂建剛

(杭州城建設計研究院有限公司，浙江杭州 310000)

0 引言

東旱門過江隧道位于余姚市東旱門路，下穿最良江。最良江因河道通航等級提高，原有過江東旱門橋不能滿足通航要求必須拆除，為了更好地打通最良江兩岸機動車、行人及非機動車過江交通功能，優化和完善城區跨越最良江及沿線兩岸的路網結構，通過多方案的綜合比選，最后確定在原東旱門橋址處修建下穿最良江的隧道方式過江，使過江功能與最良江兩岸環境景觀相統一，從整體上達到提升城市道路的檔次和品位的目的。

1 工程地質及周邊環境

1.1 工程地質條件

場地為第四系沉積物，屬海積、沖積平原，濱海(湖沼)相軟土。該區域地層主要為:①雜填土，該土層碎石含量高，局部有大塊石，②淤泥質粘土，③粉質粘土，④粉質粘土，⑤淤泥質粉質粘土，⑥粘土，⑦粉質粘土。

場地的地下水位埋深為1.80 m～2.00 m，屬淺層孔隙型潛水。

1.2 周邊環境

隧道兩側為高檔居民住宅區，小區建筑多為5層鋼筋混凝土框架結構，距離隧道基坑較近，最近距離約7 m。最良江兩岸為高檔景觀綠化，環境幽靜。

2 工程設計

隧道南起萬年橋東路，采用隧道形式穿越南蘭江路、最良江、北蘭江路，北接世南東路，全長約623.699 m。隧道具有機動車、非機動車及行人過江功能;機動車道為雙向兩車道，機動車與非機動車在江底段共管通行，在隧道進入岸邊地塊后，機動車與非機動車分離，非機動車與行人以斜坡推行+臺階踏步方式出地面。

2.1 線路設計

2.1.1 平面線路設計

根據道路總體規劃要求，隧道U形槽敞口段不得跨越萬年橋東路與世南東路，而且隧道建成后，其兩側地面輔道必須保持雙向兩車道+兩條非機動車道通行條件;因此，隧道內機動車道不得超過兩條，以確保地面道路通行寬度;隧道U形槽段結構中心線應與東旱門路中心線一致，以保持兩側地面道路寬度均衡。

線路設計起點為萬年橋東路與東旱門路交叉口，樁號為0+ 000;設計終點為世南東路與東旱門路交叉口，樁號為 0+ 623.699，總長約為623.699 m。分別在樁號0+196.784，0+ 373.681及0+529.464處設置了圓曲線，圓曲線半徑分別為R1= 5 000 m，R2=2 500 m，R3=5 000 m。

2.1.2 縱斷面線路設計

隧道內機動車縱坡要素受如下因素控制:1)地面道路高程與江底高程相差約5.3 m;2)隧道頂板上部必須保持厚度不小于1 m的覆土;3)機動車隧道內凈空要求不小于4.0 m;4)隧道兩端道路交叉口距離江邊約240 m～300 m。隧道拉縱坡條件局促，經綜合考慮，將全隧道機動車縱坡設計為“V”字形，最低點設置于江中心下方。

U形槽起點0+035，以－4.450%的坡度下行，至0+140處設一變坡點(豎曲線半徑R=4 000 m)，然后以－5.450%的坡度下行，至江底中心0+280處設一“V”字形變坡點(豎曲線半徑R= 700 m)，再以3.873%的坡度上行，至0+477處設一變坡點(豎曲線半徑R=6 000 m)，繼續以4.450%的坡度上行出隧道。

2.2 隧道建筑限界

該隧道設計為雙向兩車道。隧道機動車道凈寬8.5 m，凈高4.0 m，其中行車道寬2×3.5 m，為保證行車道的充分利用，增加行車的安全感，在行車道兩側增設路緣帶2×0.5 m，兩側余寬2× 0.5 m。為了最大限度地減少行人的空間壓抑感，保證過江行人的舒適度，隧道非機動車道凈寬按4.0 m，凈高按2.5 m考慮。

隧道輪廓設計考慮了滿足設置排水溝、電纜安設、照明、消防、通訊及裝修等需要;并且還在江中段行人及非機動車通道下預留管廊，供市政管線過江使用。

2.3 隧道結構設計

該隧道因考慮行人過江功能，江中段和江岸段功能不同，結構上采用不同的形式。江中段設計成三跨兩柱式矩形結構，中間跨為機動車道，兩側為行人及非機動車過江通道;江岸段設計成直墻圓拱形結構，拱形結構有利于結構受力。隧道邊墻與圍護樁形成疊合墻結構，達到擋土、止水、抗浮、減小差異沉降和保護周邊建(構)筑物等多重目的。

結構采用C30防水鋼筋混凝土，抗滲等級為P8。江中段結構側墻50 cm厚，頂板80 cm厚+2 cm厚A3鋼板，底板為70 cm厚。江岸段結構側墻50 cm厚，頂、底板均為70 cm厚。

2.4 基坑圍護設計

最良江為余姚市汛期排洪的主要河道之一，為了保證河道來年汛期的排洪功能，江中段基坑必須特殊設計。該段采用蓋挖逆做法進行設計。即先施工全套管鉆孔咬合樁(成樁效果好，擋土止水可靠)、中間豎向支撐，再施工隧道結構頂及結構防水，恢復河道通航，然后在結構頂板的保護下從岸邊明挖基坑向江中段暗挖施工，完成剩余結構，見圖1。

江岸段基坑采用明挖法施工。基坑離兩邊居民住宅樓較近，為了基坑施工過程中盡可能地減少對周邊環境的影響。該段基坑圍護結構采用成樁效果好的全套管鉆孔咬合樁(無泥漿排放污染，取土無振動、噪聲小)旋挖取土，利用結構自身頂板兼做橫撐(永臨結合，省去大量臨時混凝土支撐的施工和拆除工作，最大限度地縮短工期、節省投資及保護環境)，進行基坑開挖施工，如圖2所示。

圖1 江中段結構

圖2 江岸段結構

2.5 防水設計

隧道建成后，防水效果好壞直接影響隧道后期的使用功能。為了達到防水可靠、一勞永逸、不留后患的目的，隧道結構防水應以混凝土自防水為主，柔性防水層為輔，對變形縫、施工縫特殊部位采用多道防線處理的全封閉密閉防水。隧道防水等級按一級設計。具體防水措施:

1)結構自防水:采用C30防水鋼筋混凝土進行結構自防水，混凝土抗滲標號不低于P8。

2)外貼式防水層:江中段頂板利用20 mm厚鋼板防水，并在鋼板上方鋪設70 mm厚C30素混凝土保護層;底板下采用1.5 mm厚的PVC防水卷材(為確保防水板不破損，在防水板外側設有400 g/m2)，同時在底板防水板上面鋪設50 mm厚C15素混凝土保護層，以防鋼筋安裝時弄破防水板;側墻與圍護樁墻形成疊合墻結構，不再鋪設防水板，見圖1。江岸段頂板采用PVC防水卷材，防水層上鋪設70 mm厚的砂漿保護層;底板及側墻防水與江中段相同，見圖2。

3)施工縫防水:施工縫處預埋止水鋼板及注漿管，后續混凝土澆筑前先涂刷MC系列注漿材料，并在結構強度達到設計強度后，壓注MC系列注漿材料進行密閉止水。

4)變形縫:該隧道無變形縫設置。

3 工程設計的難點

該隧道工程設計存在以下幾方面的難點:

1)因河底標高及江邊至兩端交叉口間距離過短等地形條件限制，線路拉縱坡條件局促，可選余地小。本方案線路縱坡設計成“V”字形，坡度指標接近規范最大允許值。2)隧道兩側均為居民住宅樓，離隧道最近距離約7 m，且小區進出口大門朝向隧道。基坑施工時選用何種圍護結構及支撐體系能夠確保基坑安全，且使基坑開挖對周邊環境產生的影響最小。本方案圍護結構采用性價比高的全套管鉆孔咬合樁旋挖取土，該套成樁工法具有環保效果好(無泥漿排放、無振動、噪聲小)、對周邊環境影響小、成樁質量高、節約混凝土(充盈系數小)等優點。而且咬合樁與結構側墻可形成疊合墻結構，極大地提高了基坑及隧道結構的安全度和經濟性。3)江中段采用蓋挖逆作法施工，最大限度地減少江中段施工工期，確保汛期到來時恢復河道的過水防洪功能。4)基坑支撐體系全部采用隧道結構頂板，既提高了基坑安全度，又極大地節約了施工工期和工程造價。5)江中段結構防水設計，如何確保防水可靠。本方案采用結構頂板上外包2 cm厚鍍鋅鋼板，既達到防水可靠目的，又起到防止通航船只拋錨對隧道結構造成破壞的目的。

4 結語

東旱門過江隧道工程的成功建成，為今后城市過河交通橋隧方案選擇上拓寬了思路，相比橋梁方案，下穿隧道方案有利于保護河道原有景觀及周邊環境。全套管鉆孔咬合樁基坑圍護結構及隧道結構頂板兼做圍護支撐體系的技術，為今后城市明挖隧道建設提供了新的思路。

［1］ 舒曉建，郭 英，陳 力.余姚東旱門過江隧道線路設計［J］.城市道橋與防洪，2011(6)：26-28.

［2］ 東旱門過江隧道施工圖設計文件［Z］.杭州城建設計研究院有限公司，2007：7.