多因素控制下的城市地下道路总体方案设计

邱 蒙

（武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉 430023）

1 概述

随着城市不断发展，城市交通的立体化、集约化、生态化程度不断提高，城市核心区的道路越来越多地采用隧道建设方式，形成地下道路，实现净化地面交通、联系地下到发交通体系等功能。

本文以武汉谌家矶大道工程中地下道路总体方案的设计为例，探讨在城市复杂建设条件下，受多因素制约的地下道路总体方案设计。

2 控制因素分析

城市地下道路工程往往是区域交通系统的重要组成部分。首先要考虑交通工程的系统问题，其次是工程层面，对竖向高程、平面线位、交通节点等方面进行分析。

该工程研究区域内规划有“一横、一纵、一环”地下道路系统，谌家矶大道隧道为其中的“一横”，隧道长度约2.2km，双向6车道，设计车速为50km/h。图1为区域地下道路分布图。

图1 区域地下道路分布图

2.1 竖向控制因素

谌家矶大道隧道段同时设置地面辅道，地面辅道高程在24~25m。该隧道竖向控制主要从以下几个方面考虑：

（1）隧道纵断面线形。需要满足规范指标和视距等要求[1]。

（2）隧道施工工法。不同工法对隧道埋深、安全净距等要求不同。

（3）保证地面管线的布置。该工程地面道路范围设置有综合管廊、雨污水管道，部分管线在局部位置需要从隧道顶部横穿道路，其中主要的重力流管道横穿是隧道重要的竖向控制因素。

（4）相关地下道路、构筑物。沿滠水河东路规划有远期过江通道，谌家矶大道隧道建设需要预留远期建设条件。谌家矶大道隧道与TOD（以公共交通为导向的开发）综合体地下环路设置地下互通联系，竖向高程应考虑衔接。

2.2 平面控制因素

谌家矶大道设计红线宽60m，隧道线位部分位于现状道路路幅范围内，现状道路宽度约40m，两侧局部分布有高层建筑。隧道穿越区域为规划核心区，地下环路区域为规划TOD核心区。

（1）满足用地限制条件，符合相关国土空间规划要求。

（2）统筹隧道与设计范围内其他地下构筑物关系，包括道路两侧的综合管廊、雨污水管等。

（3）保证隧道与既有地下构筑物、建筑物基础的安全间距。

（4）在TOD核心区段，现状道路路中及南侧绿化带分布有珍贵树木，移栽成活率低，隧道布置方案应考虑尽可能对其予以保护。

2.3 横断面控制因素

谌家矶大道隧道为双向6车道小客车专用地下道路，隧道的横断面确定受以下几种因素制约：

（1）隧道可穿越的竖向、横向空间在部分位置受到限制，其结构横断面布置和可采用的施工方法均受到制约。

（2）交通节点。根据TOD地下环路建设方案，地下环路沿TOD核心区环绕，整体位于谌家矶大道北侧，按逆时针方向行车，是服务于整个TOD核心区到发交通的重要通道。图2为隧道与TOD地下环路衔接示意图。

图2 隧道与TOD地下环路衔接示意图

地下环路通过2对匝道分别与谌家矶大道隧道上下行方向衔接。由于地下环路位于谌家矶大道北侧，为满足匝道衔接条件，谌家矶大道主线上下行隧道之间应具备一层层差，便于下行方向隧道与道路北侧地下环路匝道设置。

（3）不同施工方法的隧道断面有较大差异，比如采用明挖法、盾构法等施工方法，隧道结构断面形式均不相同。

3 方案论证

3.1 隧道工法分析

在谌家矶大道与滠水河东路相交处，根据过江通道总体布置，通道为隧道形式，该规划过江隧道顶部覆土厚度约为13m，谌家矶大道隧道不具备盾构法或暗挖法条件。图3为谌家矶大道隧道与规划过江通道交叉节点纵向关系。

图3 谌家矶大道隧道与规划过江通道交叉节点纵向关系

同时，因谌家矶大道隧道与TOD环路之间需要设置连接匝道，从而形成复杂的交通节点，因此从整体上分析，谌家矶大道隧道仅具备明挖法的实施条件。

3.2 隧道横断面

根据地下道路的建设条件，隧道横断面布置可分为两段分别进行考虑。

（1）起点（谌家矶二街）—滠水河东路段

该段地下道路线位大部分位于原地面道路路幅以外，受用地、交通等因素制约较小。而且，滠水河东路交叉口处受规划过江通道高程控制，仅具备单层明挖隧道建设条件，因此该段隧道横断面采用单层断面形式。

（2）滠水河东路—止点（平安铺路）段

该段隧道断面布置考虑因素：一是与北侧TOD地下环路衔接，隧道上下行方向需要设置层差，便于匝道设置；二是保护TOD段现状道路路中及南侧珍贵树木，采用双层隧道，增加深度，压缩结构宽度并将隧道布置于路幅北侧，避让保护树种。图4为隧道结构横断面方案。

图4 隧道结构横断面方案

结合以上控制因素，对三种结构断面形式（见图4）进行比选。表1为隧道结构横断面方案比选表。

表1 隧道结构横断面方案比选表

从交通节点设置、经济性及对重要目标的保护等方面综合考虑，该段推荐方案一，采用双层断面。

综上所述，谌家矶大道隧道采用了单层隧道-双层隧道结合的分段布置方案。单层隧道段满足了竖向控制、安全经济的要求，双层断面段满足了交通节点设置、珍贵树木保护等要求。图5为隧道分段横断面方案。

图5 隧道分段横断面方案

3.3 纵断面方案

谌家矶大道隧道纵断面方案中有两处限制性因素：一是规划过江通道，谌家矶大道预留规划过江通道实施条件；二是过街雨污水通道。根据区域排水系统，沿谌家矶大道南侧布置的雨、污水系统均经兴盛路交叉口过街，沿兴盛路向下游排放。由于雨污水管为重力流，该处雨污水过街位置及高程作为谌家矶大道隧道的纵断面限制因素。兴盛路路口过街污水管高程为18.433~18.475m，雨水箱涵高程为18.299~18.245m。

隧道纵断面方案为：从起点至滠水河东路，隧道采用单层断面，预留规划过江通道条件。过滠水河东路后，隧道转换为双层断面形式，并下穿过街雨水箱涵及污水干管。图6为隧道纵断面方案。

图6 隧道纵断面方案

3.4 总体方案

下穿隧道西起于谌家矶二街，连续穿越浦兴路、谌家矶四街、谌家矶五街等交叉口后，止于平安铺东路。隧道全长2200m，双向6车道。结合用地、竖向控制、与TOD地下环路衔接等因素，隧道采用“单层隧道+双层隧道”的断面形式。在双层隧道段设置4条衔接地下环路的匝道，服务到发TOD核心区的车辆。

4 结 语

城市地下道路设计过程中要全面考虑各种影响因素，论证控制条件对隧道实施的限制[2]。尤其在前期方案论证阶段，要充分进行控制因素的识别与分析，这样才能在方案论证阶段做到有的放矢，实现多因素控制下的地下道路总体方案设计。该工程在多因素、多目标导向下，形成了“单-双层隧道”转换的地下道路总体方案，实现了竖向控制、平面控制、交通节点设置等目标的兼顾。