城市隧道、轨道交通、综合管廊三合一工程方案分、合建研究

受可开发空间及周边环境等条件限制，近年来城市地下基础设施开发呈现出多种工程同路由建设的特点。城市核心区多功能大型线形地下工程总体方案应结合功能、线路、防灾救援、地质条件、环境影响、经济性、工期等多种因素综合研究、设计。浙江义乌商城大道城市隧道、轨道交通、综合管廊三合一工程是世界上首个三者结构合建的工程，本文介绍了其在总体设计阶段的分、合建方案比选研究思路，可为类似工程提供参考。

建设背景

随着城市核心区土地趋于紧张，现代城市化发展呈现出立体化的趋势，关键性路由的开发价值引起广泛重视。多种线形工程合建的思路起源于19世纪末的法国、德国等地，首先应用于公铁两用桥梁，而地下大型线形工程采用合建的案例较少。地下工程采用合建形式在技术上须解决功能兼顾、线路拟合、防灾疏散、结构抗震、防水、振动影响、运营管理等方面问题。

我国采用公铁合建的地下工程主要为越江隧道工程。上海长江隧道江中段采用盾构法施工，外径15.0m，内径13.7m，顶部为排烟风道、中部为三车道沪崇苏高速公路层、下部为预留轨道层，长度为7471m。武汉三阳路隧道外径15.2m，内径13.9m，顶部为排烟风道，中部为三车道城市主干路，下部为武汉轨道交通7号线，合建盾构段长度为2590m。

图1 城市隧道与地铁车站合建典型剖面

图2 商城大道隧道工程平面布置图

图3 地质纵断面图

在城市核心区，长距离合建的项目较少，例如在建的上海东西通道工程、杭州天目山路提升改造工程，均为城市隧道与车站合建、与区间分建的工程，车站范围内隧道位于地下一层、地下两层岛式车站位于二、三层（图1）。盾构隧道须在明挖隧道土建完工后施工，工期长、投资大。

义乌市商城大道隧道工程是世界上首个城市隧道、轨道交通、综合管廊合建的大型地下工程。该工程位于义乌市商贸核心区，服务功能强，技术难点多，周边环境复杂，缺乏类似经验。三种工程在商城大道段共路由，红线宽为60m，其功能定位、线路、结构形式等各有特点，因此在总体设计阶段开展了分、合建方案研究。

工程概况

工程位置及概况

商城大道隧道西起雪峰东路西，东至春风大道东，穿越商贸核心区，长约5.8km，设置10条进出匝道及6条地库联通道，地下道路中心线在平面上与地面道路重合。金义东市域轨道交通工程全长约107km，设站31座，在商城大道设有国际商贸城站、浙大附属医院站，共路由段长约3.8km。综合管廊西起国贸大道，东至望道变，全长约4.2km，采用双舱断面。平面布置如图2所示。

主要技术标准

地下道路等级为城市主干道，双向六车道规模，设计车速60km/h，主线标准断面车道宽度为3×3.5m，车道限高4.5m。

金义东市域轨道交通全线最高速度目标值为120km/h，采用B型车6辆编组，直流1500V接触轨受电。

综合管廊为干支混合型管廊，高压电力舱入廊管线有110kV、220kV电缆，综合舱有10kV电力、DN1000给水管及通信线缆。

工程地质条件

场地分布地层主要有第一层1-1杂填土、第二层3-2粉质黏土、第六层a-2强风化泥质粉砂岩、第六层a-3中风化泥质粉砂岩。地下水常水位埋深1.9m至11.3m。覆盖层厚度在3m～8m之间，结构基底基本置于中风化泥质粉砂岩层中（图3）。场地地震基本烈度为6度，本工程经过2条构造破碎带，无其他不良地质作用，场地稳定性较好，适宜工程建设。

总体设计思路

城市隧道、轨道交通、综合管廊三者共同利用商城大道路由，以竖向合建为主，平面合建为辅，充分满足功能需求。

商城大道是义乌市东西向联系的交通要道，承担着东西向中长距离交通以及对外集散的交通功能。由于地处国际商贸城，商城大道潮汐交通特征明显，交通组成复杂。由于匝道众多，地面道路层与地下道路层转换频繁，且隧道与周边地库联通，隧道应布置于地下一层。

图4 方案1车站典型剖面

图5 方案1纵断面示意图

图6 方案2车站典型剖面

图7 方案2纵断面示意图

综合管廊布置较多逃生口、通风口、投料口等出地面建筑，且设置多处管线引出端，埋设不宜过深。管廊与轨道区间同层布置结构较合理，但从管廊使用功能、线路拟合度、地质条件考虑，推荐采用管廊与隧道同层布置方案。

商城大道段金义东市域轨道交通车站站间距为1.8km，不设置区间风井，轨道交通可布置于地下一层至三层。

城市隧道、轨道交通、综合管廊分、合建方案

在城市隧道和综合管廊方案相对稳定的基础上（城市隧道和综合管廊均布置于地下一层），本节以车站布置形式为切入点，开展工程总体方案分、合建比选研究。

方案1：合建（岛式车站）

两座车站均位于商城大道路中，采用岛式车站，车站布置于隧道下方地下二、三层（图4）。合建段轨道交通区间采用明挖工法，最小坡长250m，最大坡度28‰（图5）。

方案2：合建（侧式车站）

两座车站均布置于商城大道路中，采用侧式车站，车站布置于隧道下方地下二层，下设过轨通道（图6）。合建段段轨道交通区间采用明挖工法，最小坡长340m，最大坡度20.3‰（图7）

方案3：分建（浙大附属医院站为高架站）

国际商贸城站布置于商城大道北侧停车场地块内，采用地下两层岛式车站，出入口通道上跨商城大道隧道（图8）。浙大附属医院站采用路中高架站。区间采用盾构隧道、明挖隧道、桥梁形式，最小坡长350m，最大坡度25‰。（图9）

方案4：分建（浙大附属医院站为地下站）

国际商贸城站布置与方案3相同，浙大附属医院站布置于商城大道北侧，采用地下两层岛式车站，出入口通道上跨商城大道隧道。区间采用盾构隧道形式，出浙大附属医院站后转为高架形式，最小坡长350m，最大坡度25‰（图10）。

表1 分、合建方案比选表

图8 方案3地下车站典型剖面

图9 方案3纵断面示意图

方案比选

商城大道共路由区段在三个工程中均为控制性节点，分、合建比选研究对工程总体方案优劣起到至关重要的作用。在满足城市隧道与综合管廊的功能前提下，从轨道交通车站功能、线形、用地及工程可实施性、工期、经济性等方面对总体方案进行比选，详见表1。

图10 方案4纵断面示意图

方案2在满足各工程服务功能的条件下，线形顺直，对周边影响小，投资小，工期短，体现了三者合建的特点及优势，作为推荐方案。

防灾特点

城市隧道、轨道交通、综合管廊三者消防要求不同，因此消防系统应独立设计。

三者在同时发生火灾或同时发生两处火灾的几率较小，按全线同一时间仅发生一处火灾考虑。商城大道隧道交通系统及通风排烟系统复杂，因此隧道与周边地库消防系统相互独立，隧道不作为周边地库及地下环路的消防疏散通道。

三个系统不仅要满足各自消防要求，还须确保合建结构的抗火性能可满足火灾规模持续2小时，使火灾影响控制在系统内部，对其他两个工程正常运营无影响。