城市地下公路隧道初設(shè)階段總體設(shè)計方案探討

劉翔宇

（北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，北京 100082）

1 工程概況

春風(fēng)隧道工程跨越深圳市福田區(qū)和羅湖區(qū)，隧道段西起濱河大道上步立交東側(cè)，起點為鹿丹村段，沿現(xiàn)狀濱河大道地下通行，陸續(xù)下穿、側(cè)穿城市主城區(qū)繁華地段，終于新秀立交西側(cè)（見圖1）。隧道全線為雙向四車道，采用上下疊層結(jié)構(gòu)布置形式，主要采用明挖暗埋法和盾構(gòu)法施工。隧道東西側(cè)各設(shè)1 處工作井。自西向東，隧道分別由西側(cè)隧道敞開引道段、西側(cè)明挖暗埋段、西側(cè)工作井、盾構(gòu)段、東側(cè)工作井、東側(cè)明挖暗埋段、東側(cè)隧道敞開引道段組成。線路全長5.078 km，其中，隧道長4.82 km，工程采用1 臺直徑為15.8 m 的泥水平衡盾構(gòu)機。工程地質(zhì)條件復(fù)雜，巖性多樣，完整性差，呈現(xiàn)軟硬不均特性[1]。

圖1 春風(fēng)隧道總平面圖

2 工程建設(shè)必要性

現(xiàn)狀濱海大道、濱河大道主路為雙向八車道，沿河南路主路僅為雙向六車道，而連接濱河大道與沿河南路的春風(fēng)高架段為雙向四車道，成為整個南環(huán)快速路系統(tǒng)的交通瓶頸。目前，道路已不能滿足現(xiàn)有的交通量需求，成為整個快速系統(tǒng)最主要的交通擁堵點，對路網(wǎng)的運行造成極為不利的影響。在新的城市發(fā)展形勢下，羅湖片區(qū)過境交通需求也隨之增長，進一步增加了快速路系統(tǒng)的交通壓力。同時，過境交通長時間占用城市道路，帶來了嚴重的車輛尾氣和噪聲污染等城市環(huán)境問題。排隊車流及噪聲污染成為市民不斷投訴的熱點。春風(fēng)隧道的建設(shè)將有效緩解項目所在區(qū)域的交通擁擠狀況，提升城市總體環(huán)境質(zhì)量，保障和促進區(qū)域社會經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3 總體設(shè)計方案

3.1 隧道起、終點布設(shè)

根據(jù)現(xiàn)狀道路的條件，可作為隧道起點設(shè)置有上步南立交與紅嶺南立交之間或者華強南立交與上步南立交之間。華強南立交與紅嶺南立交距離上步南立交均在1 km 以內(nèi)，3 座立交間的路段交通組織及周邊條件基本相同，隧道起點設(shè)置在華強南立交與上步南立交之間，既增大了工程規(guī)模，又需遷改2 條現(xiàn)狀雨水箱涵，且與沿一線規(guī)劃的進出口沖突。從節(jié)省工程造價、降低工程難度出發(fā)，將隧道起點設(shè)置在上步南立交與紅嶺南立交之間。由于新秀立交以北段為東部過境高速公路市政連接線配套工程的范圍，目前該工程正在實施，并且新秀立交地下為地鐵2 號線及5 號線不具備隧道下穿的條件。隧道終點應(yīng)設(shè)置在沿河高架以東至新秀立交以南路段，與沿河南路銜接。

3.2 隧道進出口與現(xiàn)狀道路銜接的位置關(guān)系

春風(fēng)隧道與現(xiàn)狀道路系統(tǒng)共同構(gòu)成羅湖區(qū)南部東西向復(fù)合通道后，主要承擔(dān)過境交通功能，不與地面道路輔道轉(zhuǎn)換，地面道路除了承擔(dān)過境交通，更多的是服務(wù)于周邊交通出行，與輔路交通轉(zhuǎn)換。為減少路面道路與輔路交通轉(zhuǎn)換的影響，將春風(fēng)隧道進出口設(shè)置在地面道路主線的內(nèi)側(cè)，較少對地面道路外緣現(xiàn)狀管線的改遷。

3.3 隧道上下層進出地面的方式

隧道起點現(xiàn)狀道路為濱河大道，北側(cè)為濱河新村，南側(cè)為濱河污水處理廠，兩側(cè)建筑較密集。隧道進出口設(shè)置在路面道路主線內(nèi)側(cè)，濱河大道需向兩側(cè)偏移，道路兩側(cè)擴寬的空間十分緊張。因此，起點段采用上下層進出地面的方式。首先考慮西往東方向道路設(shè)置在下層隧道，其隧道洞口比東西方向早入地，上層隧道U 形槽段則頂?shù)缴喜搅⒛狭⒔辉训莱隹谖恢茫瑸I河大道向外偏移將占用原上步南立交匝道位置。因此，設(shè)計方案將東西向設(shè)置在下層，濱河大道在紅嶺南立交前完成偏移，上層隧道敞開段距離上步南立交匝道約170 m，無須對上步南立交進行改造。

隧道終點為現(xiàn)狀沿河南路，南側(cè)為沿河路高架橋，北側(cè)為新秀立交，東側(cè)為綠化帶及海關(guān)宿舍的建筑，西側(cè)主要為行知職業(yè)技術(shù)學(xué)校、三九酒店等建筑。兩側(cè)建筑較密集，道路用地較緊張。首先，考慮上下層隧道先后出地面，由于起點段隧道上層為西向東，終點段隧道上層也為西到東方向，西東方向的隧道敞開段距離新秀立交沿河路不到5 m，不利于兩項目銜接及交通組織，需要拆除加油站及三九酒店地下停車場進口道。因此，隧道終點段出地面方式為上下層同時出地面，隧道通過東側(cè)盾構(gòu)工作井后，上下層逐漸水平分離，上下層同時進出地面與新秀立交銜接。隧道敞開段與新秀立交距離有200 m。由于隧道上下層同時出地面，需要將現(xiàn)狀沿河路同時往道路兩側(cè)偏移，并縣拆除行知職業(yè)技術(shù)學(xué)校2 棟宿舍樓、加油站及三九酒店地下停車場進口道。此方案雖然占地較前者多，多了行知職業(yè)技術(shù)學(xué)校1 棟宿舍樓的拆遷，但敞開段距新秀立交較遠，有利于地下道路與地面道路以及兩項目的交通組織，保障交通安全。

3.4 隧道中間段設(shè)置進出口的論證

春風(fēng)隧道建成后將與春風(fēng)高架、沿河高架共同構(gòu)成羅湖區(qū)南部東西向復(fù)合通道，沿線區(qū)域交通出行主要依靠春風(fēng)高架、沿河高架實現(xiàn)，春風(fēng)隧道主要承擔(dān)過境交通功能。將來沿一線在羅湖火車站附近設(shè)有進出口，羅湖南片區(qū)交通出行可由春風(fēng)高架、沿河高架以及沿一線實現(xiàn)，隧道中間段無設(shè)置進出口必要性。此外，春風(fēng)隧道中間段下穿地鐵，建筑物等受控因素較多，隧道埋深大，多位于地面以下30～40 m，隧道中間地面建筑物密集，已沒有設(shè)置隧道進出口的條件。綜合上述原因，設(shè)計方案未在隧道中間段設(shè)置進出口。

3.5 豎向設(shè)計

春風(fēng)隧道工程豎向設(shè)計起于濱河大道上步立交東側(cè)與濱河大道銜接，先后下穿紅嶺立交、地鐵9 號線鹿丹村站人行通道、布吉河、深圳海關(guān)辦公及宿舍樓、羅湖火車站、地鐵1 號線、深圳邊檢辦公及宿舍樓、文錦渡口岸停車場等，終點接新秀立交。路線全長約5.08 km。隧道內(nèi)最大縱坡為4.9%。為保證隧道與建筑基礎(chǔ)底的安全間距，隧道平均埋深為35.50 m，最深處為45.65 m。地面道路豎向設(shè)計主要以現(xiàn)狀道路銜接標高為依據(jù)，同時，考慮道路防洪和排水的要求，最小縱坡不小于0.3%。

3.6 盾構(gòu)井始發(fā)位置比選

本工程隧道盾構(gòu)工作井設(shè)置在東西兩側(cè)。西側(cè)工作井位于濱河污水處理廠北側(cè)，東側(cè)工作井位于沿河路與北斗路交叉口東側(cè)，本工程預(yù)計每天約產(chǎn)生6 000～7 000 m3廢棄方，一般始發(fā)井盾構(gòu)施工場地含集土坑、棄漿池、泥水處理系統(tǒng)、干料堆場、泥水儲存池、管片堆場等。采用陸路運輸渣土，需1.7×104m2以上的施工場地。

3.6.1 方案1：西側(cè)工作井為始發(fā)井

西側(cè)工作井位于濱河污水處理廠北側(cè)，目前，濱河污水處理廠及鹿丹村舊改項目用地之間現(xiàn)有空地面積約1.3×104m2，施工場地除占用該空地外，另需臨時占用其他用地約4 000 m2。現(xiàn)狀空地西側(cè)為濱河處理廠廣場及籃球場，空地東側(cè)為鹿丹村舊改項目用地，可協(xié)調(diào)此處約4 000 m2作為隧道盾構(gòu)始發(fā)井施工場地的部分用地。

3.6.2 方案2：東側(cè)工作井為始發(fā)井

東側(cè)工作井位于沿河路與北斗路交叉口東側(cè)，始發(fā)井工作場地需要臨時占用車管所、交管大樓、運通大廈、龍園苑、鴻錦閣的用地，且需拆遷建筑，拆遷總面積為41 180 m2。

3.6.3 方案比選

東、西工作井施工場地均處交通繁忙路段，廢棄泥漿及渣土通過陸運方式將對該地區(qū)交通產(chǎn)生較大影響。方案1（見圖2）始發(fā)井與渣土堆場及辦公區(qū)被濱河大道西向東車道隔開，施工與現(xiàn)狀交通存在矛盾。為了避免對交通的影響，建設(shè)聯(lián)絡(luò)通道及管線跨越濱河大道將施工泥漿運至施工場地堆料場。此外，深圳河西往東可通至布吉河匯流處，可通航300 t 運輸船，本方案可以通過河道運輸施工泥漿，對沿線道路交通影響較小。方案2（見圖3）無利用航道條件，泥漿僅能通過車輛進行運輸，泥漿運輸壓力較大，陸運對道路交通影響極大，并且此方案存在大量征地、還建，會對工期產(chǎn)生不利影響。通過綜合比較，設(shè)計方案將西側(cè)工作井作為始發(fā)井。

圖2 方案1 始發(fā)井場地布置

圖3 方案2 作始發(fā)井場地布置

4 結(jié)語

春風(fēng)隧道是深圳市第一條采用單洞雙層形式的超大直徑盾構(gòu)隧道，地處老城區(qū)，交通流量大、周邊環(huán)境復(fù)雜、施工場地狹窄，建構(gòu)筑物、管線多，對工程的勘察、設(shè)計、施工帶來極大挑戰(zhàn)。本文就工程初步設(shè)計階段對工程隧道起終點布設(shè)、進出口與現(xiàn)狀道路銜接、隧道上下層進出地面方式、隧道中間段進出口設(shè)置、豎向設(shè)計、盾構(gòu)始發(fā)井位置比選進行梳理分析，確定了隧道工程總體設(shè)計方案，為后續(xù)道路、隧道等設(shè)計細化提供支持，也為今后類似城市繁華地段大斷面地下公路隧道工程設(shè)計提供經(jīng)驗和思路。