浅析城市交叉口下穿隧道影响因素及对策

王晋

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

浅析城市交叉口下穿隧道影响因素及对策

王晋

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

以成都中环龙兴隧道工程为例，针对影响城市下穿隧道项目建设的控制因素进行阐述，并结合近年来城市下穿隧道建设情况，提出在城市下穿隧道项目设计过程中应着重考虑的控制条件及对策。

交叉口；下穿隧道；影响因素

0 引 言

随着社会经济的发展，城市机动车保有量呈爆发式增长，原有道路网络已远远不能满足交通出行需求，城市交通设施面临巨大的压力。针对上述情况，很多大城市均提出多项缓堵保畅措施，归纳起来主要体现在两个方面：一方面是加快城市道路建设，提高城市路网密度，完善路网结构，提高城市管理水平；另一方面是针对现有道路进行升级改造，充分利用已有交通设施提高道路通行能力及服务水平，其中对现有交叉口的改造是城市道路功能提升的重要途径。道路交叉口是城市交通网络的重要组成部分，也是道路交通的瓶颈，对交叉口的处理方式是否合理直接关系到相交道路乃至区域路网交通功能的发挥。在城市路网趋于饱和的情况下，对交叉口进行立体化改造能取得立竿见影的效果。下穿隧道由于具有机动车不受干扰、快速通过、地面仍保留原有交通转化功能、对周边景观影响较小等优点，成为交叉口立体化改造的重要形式[1]。但是城市老城区用地普遍紧张，城市发展中地铁、电力等多项基础设施均需利用现有道路走廊，处理好下穿隧道建设与这些制约因素的关系，这是此类改造项目的重点和难点。

本文结合笔者在成都中环龙兴隧道设计过程中的工程实例，分析城市下穿隧道建设的影响因素及对策措施。

1 项目概况

中环龙兴隧道位于成都市锦江区中环路与龙兴大道交叉节点，沿中环路方向下穿龙兴大道，呈西南—东北走向，定位为城市主干路，工程范围长约570 m，其中隧道暗埋段长130 m。

成都中环路是介于二环高架路与三环快速路之间的准环状道路，龙兴大道为放射性进出城通道，两条道路均为双向6车道城市主干路，设计车速 50 km/h，道路红线宽度 40 m。目前，龙兴大道及该段中环路交通压力较大。该节点现状为平交路口，高峰期经常出现拥堵，受限于铁路桥等因素，道路交通组织极为困难，路口四周路段特别是铁路桥经常出现大量拥塞车辆，不仅使该区域进出城交通不畅，成为中环线城东方向的交通瓶颈，同时也对铁路桥的安全造成了一定影响。因此对该节点进行改造，修建下穿隧道，使东西向交通顺畅，龙兴大道截流功能减弱，地面左右转向交通将便于组织。

2 项目影响因素

龙兴隧道沿中环路实施，对该项目实施以及交通组织产生影响的主要有交叉口西北角的居民小区、东北角的四川师范大学、中环路南侧基本平行于中环路的成昆铁路、与交叉口相接的龙兴大道跨成昆铁路桥。

以上控制条件均为城市建成区下穿隧道建设项目在用地方面常见的限制条件。随着设计工作的深入，发现对下穿隧道影响较大的还有沿中环路的电力隧道以及远期规划沿龙兴大道的成都地铁13号线。由此可见，影响该项目建设的不仅有平面用地的限制，还有电力隧道及地铁竖向空间的限制。

2.1 成昆铁路

该项目影响范围内成昆铁路平行于中环路。成昆铁路以路堑的形式基本平行于中环路，中环路高程约为521～523 m，成昆铁路高程约为512～514 m。现有龙兴大道跨成昆铁路桥位于该节点南侧，桥台距离交叉点仅30 m。

铁路路堑存在多年，其边坡为自然坡，植被覆盖率高，能够长期自稳。由于南侧铁路路堑边坡的存在，隧道基坑开挖应避免扰动铁路路堑。龙兴大道跨成昆铁路桥距离交叉点较近，交叉点位于隧道基坑最深位置，施工期间需采取合理的支护方式严格控制对桥梁的影响，保障铁路运营安全。

2.2 中环路电力隧道

该节点规划有2.2 m×2.0 m（宽×高）电力隧道。隧道主线部分沿中环路布设，位于该项目隧道南侧，全长约682.5 m；沿龙兴大道为支线隧道，长约55.2 m。电力隧道主线与支线在该节点范围内十字交叉，设置一个十字井，电力隧道支线从市政隧道下方穿越后与龙兴大道西侧现有电力隧道顺接。

2.3 地铁13号线

根据成都地铁规划，远期规划地铁13号线线位沿南北向龙兴大道布设，与中环龙兴隧道呈平面交叉关系，但由于是远期规划，地铁具体位置现阶段还不能确定。该节点北侧约240 m位置为地铁7号线与13号线的换乘站，7号线站点已完成建设，因此根据地铁最大纵坡 30‰的限制，13号线在 240 m范围高程调整余地不大。

2.4 施工期间交通组织

中环路作为成都环状路网的重要一环，该节点交通压力较大。项目施工期间不能完全将中环路阻断施工，设计过程中需综合考虑施工工期、施工难度及项目建设的社会影响来制定施工期间的交通组织方案。

2.5 其他

该节点早期即规划为下穿隧道，因此本次工程范围内除交通信号灯光缆外其他管线均未敷设，在工程范围外已设置雨污水管及电力浅沟，该工程范围内管线敷设后与两侧既有管线连接。

3 工程方案

3.1 横断面设计

城市交叉口下穿隧道一般采用矩形结构，在满足车辆行驶安全舒适的前提下还应满足防灾、运营设备布设、美观及方便检修等诸多要求。隧道横断面一般由侧墙、中墙、车行道、路缘带、余宽、检修道、排水边沟、装饰层组成。

根据龙兴隧道的功能定位及交通量预测分析，采用双向6车道断面形式，其中隧道段采用双向4车道，两侧各设置7 m宽地面辅道。

敞口段断面形式：3.75 m（人行道）+7.0 m（辅道）+18.5 m（主线）+7.0 m（辅道）+3.75 m（人行道）= 40 m。

框架段断面形式：0.8 m（侧墙）+0.15 m（装饰层）+0.75 m（检修带）+7.25 m（机动车道）+0.25 m（侧向余宽）+0.15 m（装饰层）+0.6 m（中墙）+0.15 m（装饰层）+0.25 m（侧向余款）+7.25 m（机动车道）+ 0.75 m（检修带）+0.15 m（装饰层）+0.8 m（侧墙）=19.3 m。

3.2 平面设计

隧道的平面线形原则上采用直线，避免曲线，并且隧道洞口连接段应与路线线形相协调，技术指标应符合路线布设及总体设计的相关规定。该项目范围内，中环路线形为直线，完全满足隧道平面线形布置要求。

中环路北侧地块开发程度较高，南侧为铁路，用地限制较为严格。为了尽量利用现状道路，避免突破规划道路红线，同时避绕各种控制条件，本次设计主线中心线与道路现状中心线重合。

地面辅道宽度为7 m，路口段通过局部压缩人行道的方式，将进口道拓宽至 8.75 m（3 m左转及掉头车道 +3.25 m直右车道 +2.5 m非机动车道 =8.75 m）。

3.3 纵断面设计

纵断面设计中控制因素较多，主要涉及到隧道埋深、结构尺寸、车道净空、过路管线及覆土厚度几个因素[2]。该项目由于隧道下方还有电力隧道及地铁13号线穿越，还需综合考虑以上两个控制因素对纵坡设计的影响。

根据《城市道路路线设计规范》（CJJ 193—2012），隧道的道路最大纵坡不宜大于3.0%，困难时不应大于5.0%[3]。结合实际经验，针对城市交叉口下穿隧道，考虑到行车舒适性和工程造价等多方面因素，该项目最大纵坡取4.5%。辅道纵坡结合两侧地块开发情况与原中环路纵坡保持一致。

根据《城市道路工程设计规范》（CJJ 37—2012），机动车道最小净高4.5 m[4]，结合实际建设、使用经验，隧道内净高在条件允许的情况下适当加大。除此之外，还需要考虑道路远期加铺罩面预留一定余高，同时还需考虑隧道通风、照明、装饰、交通设施等空间。因此，该项目隧道车道净空采用5 m，结构净高采用5.5 m。

3.4 结构设计

根据总体设计要求，隧道为双向4车道，单箱双室结构，隧道总长380 m，其中桩号K0+220～K0+350范围130 m为暗埋段，其余为敞开段。

隧道箱室沿道路纵向划分为若干个节段，每节段长20～25 m。各节段间设置榫槽、剪力筋等构造以减小和调整不均匀沉降。暗埋段采用钢筋混凝土箱型框架结构，敞开段采用U形断面钢筋混凝土结构。

3.5 支护设计

基坑支护根据基坑开挖深度以及周边环境条件，确定基坑安全等级。该工程隧道基坑最大开挖深度约为11 m，依据现有的基坑施工方法、地质情况，结合拟建场地周边的实际情况，参考当地成熟的施工经验，该工程基坑方案采用放坡开挖、钻孔灌注桩的围护方案。

考虑基坑为狭长形基坑，设置管井井点结合轻型井点进行施工期间降水，保证基坑施工期间地下水位处于坑底0.5～1 m以下。同时降水也为主体隧道结构的施工提供良好施工环境。

3.6 排水设计

隧道内两侧设置边沟及雨水收水口，收集地道两端敞开段路面、侧壁雨水及入渗地下水，汇流至地道最低点，然后通过雨水管道接入隧道雨水泵站，经泵站提升后单独敷设管道排河。

4 项目影响因素的对策措施

4.1 成昆铁路

该项目南侧红线外约5 m范围为铁路用地，铁路设置隔离墙，铁路以路堑形式位于中环路南侧。

根据地勘报告揭露该项目均处于膨胀土发育地区，对此成都市建设工程施工安全监督站专门出台相关文件，文件中明确规定：（1）处于膨胀土分布区域基坑，场地属三级阶地的，不得使用锚索（杆）作为基坑支护体系受力构件。（2）处于膨胀土分布区域基坑，场地属三级阶地的，护壁桩净间距不大于 800 mm。因此，该工程船槽开挖应采用排桩支护体系，以确保船槽基础施工期间的安全。

隧道南侧基坑原设计采用放坡结合土钉支护的围护方式，但根据地勘报告揭露，该项目处于膨胀土发育地区，因此南侧基坑采用钻孔桩+内支撑的围护结构形式。对于南侧红线以外的现有4 m高左右自然边坡，应着重做好坡面防护及施工期间雨水收集工作，拟采用在坡顶设置截水沟、坡面喷混凝土硬化、坡底设置集水井，并配置足够数量的抽水泵，制订雨季施工预案等措施，保证隧道边坡自身稳定性，从而能够保证基坑安全。

中环路及龙兴大道交叉口位置，隧道南侧边线距离龙兴大道跨线桥桥台的最小净距约 5 m。该段南北侧围护结构均采用钻孔灌注桩并设置三道内支撑，保证施工期间跨线桥的运营安全。

4.2 中环路电力隧道

中环路及龙兴大道均规划有2.2 m×2.0 m（宽×高）电力隧道。中环路电力隧道为主线，沿隧道南侧布设。电力隧道在下穿隧道范围内十字交叉。龙兴大道电力隧道为支线，支线下穿市政隧道后，沿龙兴大道西侧布设。

电力隧道在隧道敞口段高程与市政隧道关系如图1所示。

图1 不同路段电力隧道与市政隧道位置关系图（单位：mm）

市政隧道大部分基坑深度与电力隧道接近，电力隧道主线支线交叉处由于支线需从市政隧道下方穿越，因此该段电力隧道基坑深于市政隧道。由于两隧道最小净距仅为0.6 m，因此该项目实施过程中两隧道基坑同时进行设计和施工，以降低工程风险，减小工程之间协调难度，节约工程造价。

由于该项目隧道与电力隧道建设分属不同的业主，因此还存在施工界面划分的问题。原则上电力隧道深于市政隧道的路段，市政隧道将电力隧道纳入自身支护范围以内一并支护，电力隧道实施后回填至电力隧道顶端；电力隧道浅于市政隧道的路段，基坑回填及支护均由市政隧道统一考虑。

该段基坑安全等级定义为一级，拟采用钻孔灌注桩+内支撑的围护结构方式。该方案围护结构刚度大，基坑变形小，基坑安全更有保障，且内支撑不占用基坑外侧空间，对管线及周边地下建筑物影响小。

4.3 地铁13号线

地铁13号线规划走向沿龙兴大道布设，但由于是远期方案，最终地铁线位不能确定，地铁单位仅提供控制范围作为该项目的边界条件，因此该项目的实施也只能从竖向高程上给13号线预留空间。

13号线线位范围及两侧各20 m的控制范围，基本覆盖了龙兴隧道暗埋段的全段。地铁单位要求控制区域内任何构筑物（锚杆、锚索、维护桩等临时设施）的高程不得低于507.50 m。

隧道暗埋段最低点标高为514.11 m，地铁控制范围内灌注桩底标高最深为509.00 m，能够满足地铁13号线的高程控制要求。中环路电力隧道主线支线在该节点处有十字井，且位于暗埋段下方桩号K0+245位置，该处灌注桩底标高为510.00 m。电力隧道净空2.2 m×2.0 m（宽×高），结构厚度及垫层总高2.8 m，由此得出电力隧道最低点高程已达507.20 m，不能满足地铁预留的要求。

在设计过程中，与电力隧道设计单位协调，电力部门及地铁单位将电力隧道主线紧贴市政隧道结构实施，十字井平面位置向西偏移约30 m，龙兴大道电力隧道支线也随之调整线位。这样调整优点有三点：一是电力隧道与市政隧道一并考虑基坑开挖及支护，以节约投资；二是将电力隧道十字井位置移出地铁控制范围，避免与地铁在高程上的冲突；三是向西偏移电力隧道，直线从市政隧道的敞口段下方穿越，电力隧道高程可提高，减少土方及支护的工程量。图2为电力隧道与地铁13号线关系。

图2 电力隧道与地铁13号线关系图

4.4 施工期间交通组织

由于该项目周边路网密度不足，施工期间如完全阻断中环路，一是将造成周边道路的拥堵，二是绕行距离过长，所以施工期间交通组织采用中环路施工范围内单向通行的方案。

中环路南侧受电力隧道及成昆铁路边坡的影响，南侧不具备条件进行单向通行，因此对北侧原4 m人行道进行改造，并结合原中环路北半幅路面，形成7 m单向车行道+2 m人行道共9 m的施工便道。

施工工序分为三个步骤。

步骤一：中环路改造北侧人行道形成施工便道。

步骤二：围护龙兴大道西侧敞开段及暗埋段进行施工。该工序期间，北侧单向两车道（东→西）施工期间保持正常通行，西→东方向车辆可在中环路距离该项目 2 km处经锦华路→琉璃立交→三环路绕行或者通过周边小区路网绕行。

步骤三：围护龙兴大道东侧敞开段及暗埋段进行施工。该工序期间，北侧单向两车道（西→东）施工期间保持正常通行，东→西方向可在中环路距该项目1 km处经菱窠路绕行或者在距该项目 2 km处经驿都大道→航天立交→三环路绕行。

4.5 其他

本交叉口范围内沿成龙大道穿越中环路的管线有DN300给水管、D219燃气管以及部分交通信号灯光缆，其最不利位置隧道顶板覆土达到2.27 m，横过路管线均能满足净距及安全要求。施工期间须对以上管线临时迁改或进行保护。

5 结语

如今城市交叉口的改造优化越来越多地采用立体交通形式。下穿隧道对城市景观影响小，噪声干扰小,因此近年在城市道路建设中的运用逐渐增多。下穿隧道在设计过程中要全面考虑各种影响因素，充分论证控制条件对隧道实施的限制。前期调查要面面俱到，在重视隧道自身结构、排水设计的同时认真分析周边条件对隧道的安全、施工带来的影响，采用合理有效的应对措施，在受限的建设条件下经济合理、安全可控地进行项目建设。

[1]刘新民.城市汽车地下通道设计的几点体会[J].城市道桥与防洪，2010（2）：107-112.

[2]CJJ 221-2015,城市地下道路工程设计规范[S].

[3]CJJ 193.2012,城市道路路线设计规范[S].

[4]CJJ 37-2012,城市道路工程设计规范[S].

U412.35

B

1009-7716（2016）05-0014-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.005

2016-02-03

王晋（1982-），男，四川成都人，工程师，从事道路设计工作。