日照市海曲路地下道路工程設計

沈艷峰，劉英賢

[上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市200092]

0 引言

隨著經濟和社會的發展，土地資源日益緊缺，地面交通愈發擁堵，已不能滿足人們對美好生活的向往和追求。因此，越來越多的城市展開了對地下空間的綜合開發和利用，通過建設地下綜合體和地下交通系統，并將兩者有機地結合起來，有效推動了經濟和社會發展，人們的生活品質得到提升，交通出行更加便利。

日照市迎賓路是聯系高速公路與主城區、萬平口景區的主要交通干道。隨著日照機場建設及周邊地塊的開發，日照城區與機場的聯系進一步加強。為提高迎賓路交通運行效率，滿足日益增長的交通需求，日照市開展了迎賓路快捷化改造工程。

2017 年，日照高鐵時代到來，青連鐵路以及魯南高鐵日臨段相繼建成通車。為滿足魯南高鐵及青連鐵路接入的需求，日照市啟動了日照火車站改造工程，將日照站改造為大型綜合客運樞紐，與日照南站形成“北客南貨”的鐵路格局，實現日照站對日照市主城區、日照南站對日照港發展的支撐作用，從而實現日照市城市發展功能布局，促進地區社會經濟的有效發展。日照站的升級改造將吸引大量到發交通，交通疏解難度大。

基于以上需求，日照市開展了海曲路地下道路工程的研究與建設[1，2]。海曲路地下道路位于日照市的中心城區東港區海曲東路，西起迎賓路與海曲東路交叉口以西，下穿棗莊路、北京南路、煙臺路、威海路，在文登路以西接地。海曲路地下道路地理位置如圖1 所示。

圖1 海曲路地下道路地理位置圖

1 工程概況

日照市海曲路地下道路呈東西走向，西起迎賓路，沿海曲路下穿棗莊路、北京南路、煙臺路、威海路后接地。海曲路地道由主線和5 條匝道組成。地道主線全長2 388 m，雙向六車道規模。5 條匝道分別為：一對接地匝道（Z1、Z2）位于煙臺路西側；一對右進右出匝道（Z3）與日照綜合客運樞紐站北廣場地下夾層連通；一對東進東出匝道（Z4、Z5）與樞紐站北廣場負二層連通。在煙臺路與海曲路路口處設有日照綜合客運樞紐站北廣場地下人行通道。該人行通道從樞紐站北廣場接出，向北下穿海曲路，并從海曲路地道主線上方正交穿過；穿過海曲路后，在煙臺路路口分別向東、西兩個方向下穿煙臺路后接地，與海曲路地道Z4匝道平行布設，并位于Z4 匝道上方。

海曲路地下道路主線東西兩端的敞口段長度共269 m，底板最大埋深7.73 m，橫向寬度27.9 m。地道主線暗埋段總長約2 119 m，底板最大埋深約13.79 m，標準暗埋段橫向寬度29.1 m，主線與匝道分合流段最大橫向寬度60.85 m。

Z1 匝道和Z2 匝道為一對接地匝道，分別位于地道主線北側和南側，與地道主線平行，全線與地道主線共墻合建。Z1、Z2 匝道最大埋深均約10 m，橫向寬度約10 m。

Z3 匝道是地道西向東交通與樞紐站北廣場夾層的連通道，以樞紐站北廣場為界，分為西段和東段。Z3 匝道西段共約292 m，其中約198 m與Z2 匝道共墻合建，其余約94 m單獨建設；Z3 匝道東段共約201 m，其中約28 m單獨建設，其余約173 m與Z5匝道共墻合建。Z3 匝道最大埋深約10 m，橫向寬度約10 m。

Z4 匝道是地道東向西交通與樞紐站北廣場負二層的連通道，總長度約327 m。Z4 匝道分為3 段，其中分流段約121 m與地道主線合建；中段117 m與樞紐站北廣場地下人行通道東西出入口疊層共板合建；弧形下穿主線段長約67 m，與主線疊層共板合建；末段約22 m單獨建設。Z4 匝道最大埋深約19.8 m，橫向寬度約11 m。

Z5 匝道是樞紐站北廣場負二層與地道的連通道，總長度約282 m，其中從樞紐站負二層接出的約31 m單獨建設，其余約251 m與主線和Z3 匝道東段共墻合建。Z5 匝道最大埋深約18.1 m，橫向寬度約11 m。

樞紐站北廣場地下人行通道南北向下穿海曲路，并在煙臺路路口東西向下穿煙臺路后接地。人行通道下穿海曲路段與地道主線疊層共板合建，東西向下穿煙臺路至接地段與Z4 匝道疊層共板合建。

海曲路地下道路平面布置如圖2 所示。

圖2 海曲路地下道路平面布置圖

2 工程地質與水文地質條件

2.1 工程地質條件

擬建場地上部土層主要以第四紀全新統人工填土、上更新統砂質黏性土為主，下部基巖為中生代燕山晚期花崗巖，局部存在輝綠巖。海曲路地道所在區域從上至下巖土層分布為：①填筑土、②砂質黏性土、③全風化花崗巖、④強風化花崗巖、⑤中風化花崗巖、⑥微風化花崗巖。工程地質縱剖面如圖3 所示。

圖3 海曲路地下道路地質縱剖面圖

2.2 水文地質條件

擬建場區為低山丘陵地貌，未見地表水分布，場區地下水主要類型為第四系松散土層孔隙水和基巖裂隙水。

勘察期間，地下水穩定水位埋深1.1～8.8 m，主要賦存于基巖強風化～中等風化帶。巖石呈砂土狀、角礫狀、柱狀，風化裂隙發育，呈層狀分布，具統一水面，地下水位隨地形的升高而增大。基巖強風化帶與上部第四系地層無穩定連續隔水層，風化裂隙水與第四系松散土層孔隙水具有一定的水力聯系。強風化帶具有中等透水性，富水性一般；節理發育帶，裂隙張開性好，導水性較強，富水性中等。

3 主要技術標準

（1）道路等級：城市主干路（連續流）；

（2）地道規模：主路雙向6 車道，匝道單向2 車道；

（3）設計速度：主路60 km/h，匝道40 km/h；

（4）行車限界高度：4.5 m；

（5 地道縱坡：0.5%～4.0% ；

（6）結構設計使用年限：100 a；

（7）地道安全等級：一級；

（8）抗震要求:設防烈度7 度，按8 度釆取抗震措施；

（9）隧道類別：二類隧道；

（10）耐火等級：一級。

4 隧道總體設計方案

4.1 地道平面設計

地道中心線基本擬合現狀海曲路地面道路中心線。全線設置三處平曲線，半徑為600 m、15 000 m和15 000 m，緩和曲線長50 m，滿足60 km/h 平面線形要求。

設置平行式接地匝道一對，分別為Z1 和Z2，位于煙臺路西側；Z1 為入口匝道，Z2 為出口匝道，Z1和Z2 中心線平行于地道主線，不設平曲線。

設置匝道Z3 銜接樞紐北廣場夾層，設計車速為20～40 km/h。Z3 共設置有4 處平曲線，半徑40 m，其中2 處位于樞紐范圍內，2 處位于匝道設計范圍內。

匝道Z4 和Z5 均銜接樞紐北廣場負二層，其中，Z4 是接入匝道，Z5 為接出匝道。Z4 和Z5 在設計范圍內各設有1 處平曲線，半徑40 m，按照30 km/h 匝道設計標準。

地道的絕大部分平面在地面道路投影面范圍內，Z1 的加速車道段部分位于海曲路北側人防廣場的地坪鋪裝以下，根據既有的資料初步判斷與人防地下結構無關，Z2 的減速漸變段臨近海曲路南側清風湖，結構設計須考慮地道偏壓問題。

4.2 地道縱斷面設計

主線地道縱斷面設有9 處變坡點，最大縱坡4%，最小縱坡0.5% ；最小凸形豎曲線半徑1 500 m，位于接地點位置，最小凹型豎曲線半徑1 500 m；最小豎曲線長度為63.066 m。縱斷面線形滿足設計車速60 km/h 對應線形標準。

Z1、Z2 為接地匝道，最大縱坡為4.5% ；最小豎曲線凸型半徑為900 m，最小凹型豎曲線半徑為1 200 m，最小曲線長度為44.4 m；均滿足40 km/h 的匝道線形要求。

Z3、Z4 和Z5 均為地道與樞紐地下空間銜接的匝道，設計車速為20～40 km/h，最大縱坡為4.2%，最小凹型豎曲線半徑為1 100 m，最小凸形豎曲線半徑為1 150 m，最小豎曲線長度為40.50 m，均滿足相應的線形標準。

4.3 地道橫斷面布置

主線敞開段橫向布置寬度25.9 m，包括0.3 m（設備空間）+0.25 m（側向安全凈寬）+0.5 m（路緣帶）+3.5 m×3（車行道）+0.5 m（路緣帶）+0.25 m（側向安全凈寬）+0.35 m（設備空間）+0.6 m（中隔墻）+0.35 m（設備空間）+0.25 m（側向安全凈寬）+0.5 m（路緣帶）+3.5 m×3（車行道）+0.5 m（路緣帶）+0.25 m（側向安全凈寬）+0.3 m（設備空間）。主線暗埋段橫向布置寬度26.5 m，包括0.6 m（設備空間）+0.25 m（側向安全凈寬）+0.5 m（路緣帶）+3.5 m×3（車行道）+0.5 m（路緣帶）+0.25 m（側向安全凈寬）+0.35 m（設備空間）+0.6 m（中隔墻）+0.35 m（設備空間）+0.25 m（側向安全凈寬）+0.5 m（路緣帶）+3.5 m×3（車行道）+0.5 m（路緣帶）+0.25 m（側向安全凈寬）+0.6 m（設備空間）。主線豎向布置為：凈高4.5 m，上側設備空間0.65 m。主線敞開段和暗埋段橫斷面分別如圖4 和圖5 所示。

圖4 主線敞開段橫斷面圖（單位：mm）

圖5 主線暗埋段橫斷面圖（單位：mm）

Z1 和Z2 橫向布置寬度8.5 m，包括0.25 m（設備空間）+0.25 m（側向安全凈寬）+0.25 m（路緣帶）+3.5 m×2（車行道）+0.25 m（路緣帶）+0.25 m（側向安全凈寬）+0.25 m（設備空間）；豎向布置：凈高4.5 m，上側設備空間0.65 m。圖6 為匝道Z1 和Z2 敞開段橫斷面圖，圖7 為匝道Z1 和Z2 暗埋段橫斷面圖。

圖6 匝道Z1 和Z2 敞開段橫斷面圖（單位：mm）

圖7 匝道Z1 和Z2 暗埋段橫斷面圖（單位：mm）

樞紐銜接匝道Z3、Z4 和Z5 橫向布置寬度8.35 m，包括0.40 m（設備空間）+0.25 m（側向安全凈寬）+0.25 m（路緣帶）+3.25 m×2（車行道）+0.25 m（路緣帶）+0.25 m（側向安全凈寬）+0.45 m（設備空間）；豎向布置：凈高3.5 m，上側設備空間0.65 m（見圖8）。

圖8 匝道Z3、Z4 和Z5 橫斷面圖（單位：mm）

4.4 結構工程

4.4.1圍護結構

根據日照地區經驗，結合地道的挖深、土層條件、周邊敏感建筑情況，以及地下水位情況，對于基坑深度H≤6 m且周圍環境較好的區段采用放坡開挖的方式；對基坑深度6＜H≤12 m且周邊條件較好時，采用土釘放坡的支護形式，對于基坑深度H≥12 m或周邊存在重要管線或建筑時，采用樁錨支護的形式。

4.4.2主體結構

主線地道敞開段和匝道Z1、Z2 敞開段采用U 型槽結構，暗埋段采用雙孔或多孔箱涵結構。U 型敞開段和覆土較薄的暗埋段結構自身抗浮難以滿足設計要求時，對于基底位于②層砂質黏性土、③層全風化花崗巖、④層強風化花崗巖的區段采用抗拔樁；對于基底位于⑤層微風化花崗巖的區段采用抗拔錨桿。對于暗埋段大跨度段和覆土較厚的區段，采用增加結構空腔或抬高頂板的方式。

4.4.3結構防水

采用外包防水+自防水；采用防水混凝土，強度不低于C 35，抗滲等級P8。

4.5 通風空調系統

隧道采用縱向通風方式。主隧道的廢氣采用洞口直接排放方式，聯系地下空間的匝道，隧道廢氣采用地面低風井排放方式，低風井結合地面出入口設置。火災工況，主隧道采用射流風機縱向通風方式，匝道采用射流風機+軸流風機的縱向通風排煙方式，控制煙氣縱向風速大于火災臨界風速要求，防止煙氣向上游逆流，保證火災點上游不受煙氣影響，使之處于無煙控制區，并有新風從上游洞口補入。

4.6 排水與消防

排水系統包含雨水排水系統和廢水排水系統。在主線地道和和匝道Z1、Z2 出入口設置橫截溝和雨水泵房，收集從地道敞開段進入的雨水并加壓排至地面市政雨水排水系統。地道的每個最低點處均設置有橫截溝和廢水泵房，用于收集地道內消防廢水、沖洗水和結構滲漏水，并加壓排至地面市政污水排水管網。

消防系統包含消火栓系統、泡沫消火栓系統、自動噴淋系統（僅在連接火車站樞紐地下環路的Z3、Z4、Z5 聯絡匝道設置）、滅火器系統、氣體滅火系統，以及地面消防設施。在地道設備用房內設置消防泵房及消防水池。消防水池補水采用市政給水管供水。

4.7 供配電及照明系統

地道沿線共設置3 座10/0.4 kV 地下變電所，與管理用房、設備用房等合建。

4.8 監控系統

海曲路地道監控系統包括中央控制管理、環境檢測及設備監控、交通監控、視頻監控、火災自動報警及消防聯動、有線電話和有線廣播、無線通信、供電與防雷接地等子系統。

5 復雜節點結構方案

該工程地道同時承擔疏解過境交通和連接樞紐的任務，匝道眾多，方案布置和邊界條件復雜，存在大跨度、濱湖段、匝道Z4 弧形下穿主線等復雜節點。

5.1 大跨度結構方案

地道主線與匝道分合流段跨度增大，單孔最大凈跨度達到約24 m，頂板覆土厚度2.5～3.0 m。針對大跨度雙孔箱涵結構，對增大凈高、增加結構空腔和雙聯折板拱三種方案進行分析和比較。

5.1.1方案一：增大凈高方案

采用加大凈高的方式，將頂板覆土厚度減小至2.0 m左右。此時箱涵頂板厚度為1 400 mm，側墻厚度為1 300 mm，中墻厚度為700 mm，底板厚度為1 500 mm（見圖9）。對跨度最大處進行計算分析，結構裂縫計算和強度計算均能滿足設計要求。

圖9 方案一橫斷面圖（單位：mm）

5.1.2方案二：增加結構空腔

采用增加結構空腔（空腔凈高不小于1.5 m）的方式，將頂板覆土厚度減小至1.0 m左右。此時箱涵頂板厚度為1 300 mm，側墻厚度為1 300 mm，中墻厚度為700 mm，底板厚度為1 500 mm（見圖10）。對跨度最大處進行計算分析，結構裂縫計算和強度計算均能滿足設計要求。

圖10 方案二橫斷面圖（單位：mm）

5.1.3方案三：雙聯折板拱

采用雙連拱的方式，將頂板覆土厚度減小至不超過2.0 m。此時箱涵頂板厚度為1 400 mm，側墻厚度為1 300 mm，中墻厚度為700 mm，底板厚度為1 500 mm（見圖11）。對跨度最大處進行計算分析，結構裂縫計算和強度計算均能滿足設計要求。

圖11 方案三橫斷面圖（單位：mm）

經綜合考慮工程量、施工難度和工期、運營維護等多方面因素，確定采用方案一。

5.2 濱湖段地道結構方案

主線地道在北京路以東南鄰清風湖堤岸（見圖12），局部侵入清風湖內，地道南側墻體外無回填，結構整體處于側土壓力不平衡狀態。該區段位于主線和匝道分合流區段，主體結構整體寬度29.1～40.6 m，底板埋深11.7～13.5 m，基底位于第⑥層微風化花崗巖層。為保證結構的安全和適用，需重點解決地道主體結構抗滑移穩定性問題，同時控制地道結構橫向變形，并做好防水輔助措施。

圖12 臨湖段平面圖

為保證結構抗滑移穩定性，底板設置兩處抗剪凸榫嵌入微風化巖層，作為抗滑移附加措施。同時為了控制結構橫向變形滿足設計要求，結構須具備一定的整體剛度。為減小地道滲漏水風險，在清風湖圍堰與地道主體結構之間約2 m的空間內采用不透水材料回填壓實。經過計算分析和方案比較，確定該段主要構件尺寸為：頂板厚1.4 m，底板厚1.5 m，側墻厚1.3 m，中墻厚0.7 m，凸榫深入巖層1.5 m，凸榫橫向最小寬度1.5 m。該段橫斷面如圖13 所示。

圖13 臨湖段橫斷面圖（單位：mm）

5.3 匝道Z4 弧形下穿主線

匝道Z4 由東向西再轉向南下穿地道主線后接入樞紐北廣場負二層，為樞紐地下空間進口匝道。Z4弧形下穿主線，與主線共板合建。該節點平面圖和縱斷面圖如圖14 和圖15 所示。

圖14 匝道Z4 下穿主線平面圖（單位：mm）

圖15 匝道Z4 下穿主線縱斷面圖（單位：mm）

匝道Z4 在主線南北兩側埋深較大，頂覆土厚度均達到了11.0 m。主線北側Z4 上部設置結構空腔，空腔頂板與地道主線頂板同標高，有效減小荷載作用，提升整體性，且方便施工。主線南側Z4 上部設置半圓拱架空層，在極大改善結構整體受力的同時，作為管線通廊使用。主線橫斷面圖和匝道Z4 橫斷面圖如圖16 和圖17 所示。

圖16 匝道Z4 下穿主線橫斷面圖（單位：mm）

6 結語

海曲路地下道路是日照市迎賓路快捷化改造的重要組成部分，同時也是將日照站改造為大型綜合客運樞紐的重要市政交通配套工程。目前，該工程主體結構已基本完成，進入安裝階段。該工程投入運營將使市民交通出行更加便利，綜合客運樞紐與城市交通之間的換乘更加高效便捷，為日照市社會經濟發展提供助力。

圖17 主線南側匝道Z4 橫斷面圖（單位：mm）