城市水下沉管隧道路線設計要點

張圣

（廣州市市政工程設計研究總院 廣東廣州 510060）

沉管隧道具有埋深較淺、易與兩端道路銜接、工程造價及后期營運養護費用相對較少、可多工作面同時作業等優點。近年來，隨著技術的不斷發展，沉管隧道已成為上海、廣州、武漢等濱海臨江城市修建水下道路的主要工程方案之一。目前，我國尚未頒布針對水下沉管隧道路線設計的相關規范，本文結合廣州如意坊沉管隧道工程實例及國內外研究，簡要總結城市水下沉管隧道路線設計要點。

1 如意坊隧道總體設計

如意坊放射線作為廣州市內環路七條放射線之一，道路等級為城市快速路，紅線寬度60m，雙向6車道，設計速度60km/h，總體呈南北走向。一期工程路線起于內環路如意坊立交預留匝道，經環形匝道降低標高，在現新風港位置以隧道形式下穿珠江，過江后，在芳村塞壩涌口附近位置上岸，以地面道路及左轉匝道的形式同芳村大道進行交通轉換。如意坊隧道作為一期工程重要節點之一，下穿珠江沙貝海及白沙河航道，設計速度50km/h，采用沉管法施工。隧道全長1511m，明挖敞開段長396m，明挖暗埋段長497m，江中沉管段總長618m，由6段等長管節布置。

圖1 如意坊隧道平面圖

1.1 如意坊隧道平、縱面設計

如意坊隧道水下沉管段平面線形為直線，與航道接近正交。縱斷面東岸（接內環高架）隧道最大縱坡為4.056%；西岸（接芳村大道）隧道最大縱坡為4.683%，江中段設置三個變坡點：變坡點1位于管節E1起點、變坡點2位于管節E3、E4接頭位置、變坡點3位于管節E5、E6接頭位置，凹形豎曲線最小半徑為1500m，豎曲線最小長度為65.7m。

圖2 如意坊隧道縱斷面圖

1.2 如意坊隧道橫斷面設計

根據相關規范，隧道建筑限界和隧道結構凈空確定如下：

表1 如意坊隧道限界組成表

沉管段采用單箱三室結構設計形式，如圖3所示，采用兩個車行孔，一個管廊孔，單孔車行道水平凈寬12.7m，中間管廊孔凈寬1.6m。在橫向空間上，車行孔滿足雙向六車道行駛，在行車道外側設置檢修道供日常檢修人員使用；管廊孔分上下兩層，滿足供隧道使用的管線布設及日常檢修空間，同時作為臨時避難和逃生通道。在豎向空間上，應滿足行車要求和設備布設余量，其中設備包括機電設施、給排水設施和交通設施等。隨著我國交通事業的快速發展，地下道路由單點進出逐步發展為多點進出，對交通設施的要求也越來越高，除車道控制信號燈安裝位置一般要求不小于0.8m外，其余設備安裝高度小于0.5m。

圖3 如意坊隧道橫斷面圖（沉管段）

2 城市水下沉管隧道路線設計要點總結

2.1 平面設計

沉管隧道平面選線應盡量避開水流流速較大、河床沖刷明顯區域，且與航道及堤岸治導線盡量保持正交[4]，同時應避開局部溝槽，宜選擇在軟土地層進行施工。在沉管隧道平面線形設計時，建議采用直線，當受地形地質等條件限制時，也可采用不設超高的圓曲線。若圓曲線半徑過小，隧道需設置超高、加寬，導致結構斷面不斷變化，增加施工難度及工程造價；且視距無法得到保證，不利于安全行車。位于曲線段的沉管隧道，還應綜合考慮沉管分節的長度與布置、管段浮運、接頭防水性能等方面。

2.2 縱斷面設計

沉管隧道頂部一般位于水下最深沖刷線以下1～2m[5]，應滿足防錨層敷設要求。隧道內縱坡不宜小于0.5%，設計速度≥50km/h時縱坡不宜超過5%。變坡點應布置在管節的中部或者接頭處且個數不宜過多[6]。位于豎曲線處的管節，頂板厚度會發生變化（凹形豎曲線加大、凸形豎曲線減小），增加管節制作和浮運沉放的難度，因此豎曲線不應過長，宜采用《城市道路路線設計規范》極限值規定的1.2～1.5倍。

2.3 橫斷面

城市水下沉管隧道建設成本較高，任何橫斷面要素的微小變化都會對工程造價和可實施性產生較大影響，設計應重點考慮建筑限界（含凈高、機動車道寬度、路緣帶寬度、安全帶寬度、檢修道寬度、緣石外露高度及建筑限界頂角高度等）、隧道內的結構裝飾層厚度、隧道上方的交通指示牌高度、隧道風機的設備限界等因素。隧道結構斷面尺寸宜統一，避免增加施工難度。

3 結語

城市道路水下沉管隧道作為城市道路下穿江河的工程方案之一，具有系統性強、涉及面廣、工程復雜的特點。本文結合工程案例開展有限的技術探索，許多方面仍有待深入研究。

[1《]城市地下道路工程設計規范》（CJJ221-2015）[S].

[2《]城市道路工程設計規范》（CJJ37-2012）[S].

[3《]公路隧道設計規范》（D70-2004）[S].

[4《]沉管法隧道設計規范》（GB50-2017）[S]；

[5]李翔.淺析水下隧道施工工法及其路線設計應注意的問題[J].科技風，2012（05）：117～118.

[6]肖明清.水下隧道設計技術[M].北京：中國鐵道出版社，2016.