嘉興市慶豐路隧道建設(shè)工程設(shè)計

董占宇，姬永紅

（上海市政工程設(shè)計科學(xué)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(jì)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(qiáng)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(hù)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?xùn)|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(shè)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(cè)敞開段165 m+暗埋段426 m+北側(cè)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（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(shè)計，輔路按城市支路設(shè)計。

（2）設(shè)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(jī)動車道：≥4.5 m。

非機(jī)動車道、人行道：≥2.5 m。

（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載：城-A 級。

（5）設(shè)計年限。

道路交通量達(dá)到飽和狀態(tài)時的道路設(shè)計年限：20 a。

主體結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限：100 a。

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

（7）隧道敞開段設(shè)計暴雨重現(xiàn)期：50 a。

（8）綜合徑流系數(shù)：Ψ=0.90。

3 建設(shè)條件

3.1 沿線用地

平湖塘以南道路兩側(cè)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(cè)規(guī)劃為公園綠地和文化設(shè)施用地，東側(cè)規(guī)劃為醫(yī)療衛(wèi)生用地，目前該段道路兩側(cè)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(guān)規(guī)劃，現(xiàn)狀甪里街（云東路—老07 省道段）遠(yuǎn)期將取消。

圖4 區(qū)域路網(wǎng)

3.3 相關(guān)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(biāo)高-2.2 m（1985 國家高程，下同）。平湖塘規(guī)劃河底標(biāo)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(biāo)高-2 m。嘉善塘規(guī)劃河底標(biāo)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(guān)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(shè)計以橋梁形式跨越，梁底標(biāo)高按3.2 m 控制。

4 總體方案設(shè)計

4.1 建設(shè)規(guī)模

通過對機(jī)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(jī)動車雙向4 車道的建設(shè)規(guī)模，同時設(shè)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(shè)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(gòu)法及沉管法進(jìn)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(jì)，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(cè)敞開段165 m+暗埋段426 m+北側(cè)敞開段178 m）。隧道同時設(shè)置機(jī)動車道、非機(jī)動車道與人行道，機(jī)動車道與慢行道分孔布設(shè)。除在河道南、北兩岸設(shè)置人行梯道外，在鳳凰洲公園上也設(shè)置一處人行梯道與隧道內(nèi)人行道連通，以增強(qiáng)隧道的服務(wù)功能，提高鳳凰洲公園的可達(dá)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(xué)品機(jī)動車通行。

隧道縱斷面最低點附近（位于鳳凰洲公園）設(shè)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(cè)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(shè)計

隧道平面走向與規(guī)劃紅線一致，隧道內(nèi)設(shè)置一處平曲線，半徑為800 m，不需設(shè)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(jī)動車道南側(cè)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(cè)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(jī)動車道最大縱坡3.5%，最大坡長按規(guī)范相關(guān)要求執(zhí)行。非機(jī)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(shè)置“駝峰”，防止地表水進(jìn)入隧道。

隧道穿越河道段結(jié)構(gòu)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(cè)設(shè)置一孔綜合管廊，凈寬2.6 m。

圖7 暗埋段標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（單位：m）

慶豐路（南溪東路—平湖塘段）兩側(cè)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(yán)格按照紅線寬度42 m 控制。其中，隧道敞開段結(jié)構(gòu)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(cè)敞開段標(biāo)準(zhǔn)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(cè)規(guī)劃有醫(yī)療衛(wèi)生及文化設(shè)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(dāng)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(jié)構(gòu)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(cè)敞開段標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（單位：m）

4.5 交通組織設(shè)計

對于機(jī)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(zhuǎn)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(jī)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(jī)動車交通，可通過設(shè)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(shè)置在河道岸邊的樓梯出入隧道。同時在鳳凰洲公園設(shè)置一處樓梯，并在隧道頂板以上設(shè)置垂直于隧道走向的連接通道，連接兩側(cè)人行道，使兩側(cè)行人均可以通過樓梯出入鳳凰洲公園。

5 隧道設(shè)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(shè)備用房、風(fēng)井和消防救援出入口的耐火等級為一級，地面重要設(shè)備用房及其他地面附屬用房的耐火等級不低于二級。

機(jī)動車道暗埋段裝飾采用搪瓷鋼板，腰線式設(shè)計，清爽大氣，指引司機(jī)前進(jìn)，并提示司機(jī)行車的速度感。

機(jī)動車道暗埋段中部設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)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(hù)形式。基坑深度4～7 m 時采用SMW 工法樁圍護(hù)形式。基坑深度在2.5～4 m 時采用拉森鋼板樁圍護(hù)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(cè)拉森Ⅳ型鋼板樁+內(nèi)側(cè)拉森Ⅳ型鋼板樁”圍堰型式，樁長15 m，堰體寬度4 m。設(shè)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(shè)兩道對拉桿。圍堰迎水側(cè)設(shè)袋裝土護(hù)底防沖刷。為方便圍堰巡視檢查，堰頂設(shè)混凝土便道。圍堰內(nèi)雙側(cè)預(yù)留基坑施工便道，寬度9.0 m。

主體結(jié)構(gòu)采用明挖現(xiàn)澆施工。敞開段采用U 型槽結(jié)構(gòu)；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(jié)構(gòu)縱向節(jié)段長度選取60 m 以內(nèi)，敞開段結(jié)構(gòu)節(jié)段長度選取在20 m 以內(nèi)，節(jié)段縫設(shè)置墊梁。

地基承載力不能滿足要求時，采取水泥攪拌樁復(fù)合地基加固。

敞開段采用灌注樁作為抗拔樁。暗埋段結(jié)構(gòu)自重滿足抗浮要求，不設(shè)抗拔樁。

5.3 隧道通風(fēng)設(shè)計

機(jī)動車道暗埋段屬于四類隧道，不需設(shè)置排煙設(shè)施。隧道長度與交通量乘積小于2×106，機(jī)動車道暗埋段采用自然通風(fēng)。

非機(jī)動車道暗埋段屬于四類隧道，不需設(shè)置排煙設(shè)施。非機(jī)動車道采用射流風(fēng)機(jī)誘導(dǎo)型的縱向通風(fēng)方式。平時交通工況下，每孔開啟一臺射流風(fēng)機(jī)，進(jìn)行人非地道的通風(fēng)換氣。射流風(fēng)機(jī)根據(jù)使用時間輪流開啟。

綜合管廊設(shè)置平時通風(fēng)系統(tǒng)采用機(jī)械送風(fēng)、通風(fēng)豎井自然進(jìn)風(fēng)的方式，兼作火災(zāi)后事故通風(fēng)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(jī)動車道孔每孔單側(cè)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(jìn)水引自室內(nèi)消火栓給水管線。水成膜泡沫滅火箱在機(jī)動車道孔每孔單側(cè)布置，間距40 m。

機(jī)動車道每孔單側(cè)每隔40 m，慢行道每孔單側(cè)每隔80 m，綜合管廊單側(cè)每隔20 m，設(shè)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(hù)，僅在隧道最低點附近設(shè)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(jìn)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(shè)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(shè)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(cè)防撞護(hù)欄處設(shè)置引道壁燈，并在兩側(cè)輔路人行道設(shè)置8m 單挑路燈。暗埋段全線設(shè)置基本照明，在入口段、出口段及過渡段設(shè)置加強(qiáng)照明。

5.7 智慧隧道

通過視頻技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對隧道內(nèi)交通、環(huán)境、結(jié)構(gòu)健康及設(shè)備設(shè)施狀態(tài)進(jìn)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(jìn)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(yù)警預(yù)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(luò)高清攝像機(jī)，沿隧道縱向間隔100 m 部署一路攝像機(jī)。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(shè)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(fēng)機(jī)、照明等設(shè)備控制系統(tǒng)形成聯(lián)動。每孔最低處布設(shè)水浸傳感器，監(jiān)測隧道內(nèi)積水。

（3）結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)監(jiān)測。部署結(jié)構(gòu)沉降、裂縫、傾斜、應(yīng)力等傳感器，并與物聯(lián)網(wǎng)耦合器連接，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的監(jiān)測。

（4）設(shè)備設(shè)施監(jiān)控。通過各類電力儀表，對供電設(shè)備及水泵、風(fēng)機(jī)等用電設(shè)備進(jìn)行運行狀態(tài)監(jiān)測。

6 地面道路設(shè)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(jié)構(gòu)采用矮T 梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式橋墩、埋置式橋臺。

按規(guī)劃布設(shè)雨污水管道，同步實施各類市政公用管線。配套建設(shè)完善的無障礙設(shè)施、標(biāo)志標(biāo)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(biāo)志、信號燈、監(jiān)控設(shè)施等桿件合并，集約化布設(shè)，提高道路品質(zhì)。

7 結(jié)語

水下隧道與跨河橋梁相比，往往造價更高、建設(shè)難度更大，但在一些特定的建設(shè)條件下，可能具有其獨特的優(yōu)勢。隨著城市經(jīng)濟(jì)與隧道施工技術(shù)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(shè)計方案進(jìn)行了全面介紹，為其他類似隧道工程的設(shè)計提供參考。