城市地下公路隧道初设阶段设计方案

【摘要】随着城市建设的高速发展，作为有效缓解地面交通拥堵的重要手段之一，地下公路隧道建设的需求日益增多。城市老旧城区环境复杂，给工程设计施工带了极大的风险。论文以深圳春风隧道工程为背景，对工程初步设计阶段隧道洞口的位置、始发工作井的选择、竖向设计等进行了梳理及分析，并确定总体设计方案，以期为同类型工程提供参考和借鉴。

【关键词】隧道工程；超大直径盾构；复杂地层；初步设计

1工程概况

春风隧道工程跨越深圳市福田区和罗湖区，隧道段西起滨河大道上步立交东侧，起点为鹿丹村段，沿现状滨河大道地下通行，陆续下穿、侧穿城市主城区繁华地段，终于新秀立交西侧（见图1）。隧道全线为双向四车道，采用上下叠层结构布置形式，主要采用明挖暗埋法和盾构法施工。隧道东西侧各设1处工作井。自西向东，隧道分别由西侧隧道敞开引道段、西侧明挖暗埋段、西侧工作井、盾构段、东侧工作井、东侧明挖暗埋段、东侧隧道敞开引道段组成。线路全长5.078km，其中，隧道长4.82km，工程采用1台直径为15.8m的泥水平衡盾构机。工程地质条件复杂，岩性多样，完整性差，呈现软硬不均特性[1]。

2工程建设必要性

现状滨海大道、滨河大道主路为双向八车道，沿河南路主路仅为双向六车道，而连接滨河大道与沿河南路的春风高架段为双向四车道，成为整个南环快速路系统的交通瓶颈。目前，道路已不能满足现有的交通量需求，成为整个快速系统最主要的交通拥堵点，对路网的运行造成极为不利的影响。在新的城市发展形势下，罗湖片区过境交通需求也随之增长，进一步增加了快速路系统的交通压力。同时，过境交通长时间占用城市道路，带来了严重的车辆尾气和噪声污染等城市环境问题。排队车流及噪声污染成为市民不断投诉的热点。春风隧道的建设将有效缓解项目所在区域的交通拥挤状况，提升城市总体环境质量，保障和促进区域社会经济的协调发展。

3总体设计方案

3.1隧道起、终点布设

根据现状道路的条件，可作为隧道起点设置有上步南立交与红岭南立交之间或者华强南立交与上步南立交之间。华强南立交与红岭南立交距离上步南立交均在1km以内，3座立交间的路段交通组织及周边条件基本相同，隧道起点设置在华强南立交与上步南立交之间，既增大了工程规模，又需迁改2条现状雨水箱涵，且与沿一线规划的进出口冲突。从节省工程造价、降低工程难度出发，将隧道起点设置在上步南立交与红岭南立交之间。由于新秀立交以北段为东部过境高速公路市政连接线配套工程的范围，目前该工程正在实施，并且新秀立交地下为地铁2号线及5号线不具备隧道下穿的条件。隧道终点应设置在沿河高架以东至新秀立交以南路段，与沿河南路衔接。

3.2隧道进出口与现状道路衔接的位置关系

春风隧道与现状道路系统共同构成罗湖区南部东西向复合通道后，主要承担过境交通功能，不与地面道路辅道转换，地面道路除了承担过境交通，更多的是服务于周边交通出行，与辅路交通转换。为减少路面道路与辅路交通转换的影响，将春风隧道进出口设置在地面道路主线的内侧，较少对地面道路外缘现状管线的改迁。

3.3隧道上下层进出地面的方式

隧道起点现状道路为滨河大道，北侧为滨河新村，南侧为滨河污水处理厂，两侧建筑较密集。隧道进出口设置在路面道路主线内侧，滨河大道需向两侧偏移，道路两侧扩宽的空间十分紧张。因此，起点段采用上下层进出地面的方式。首先考虑西往东方向道路设置在下层隧道，其隧道洞口比东西方向早入地，上层隧道U形槽段则顶到上步立南立交匝道出口位置，滨河大道向外偏移将占用原上步南立交匝道位置。因此，设计方案将东西向设置在下层，滨河大道在红岭南立交前完成偏移，上层隧道敞开段距离上步南立交匝道约170m，无须对上步南立交进行改造。隧道终点为现状沿河南路，南侧为沿河路高架桥，北侧为新秀立交，东侧为绿化带及海关宿舍的建筑，西侧主要为行知职业技术学校、三九酒店等建筑。两侧建筑较密集，道路用地较紧张。首先，考虑上下层隧道先后出地面，由于起点段隧道上层为西向东，终点段隧道上层也为西到东方向，西东方向的隧道敞开段距离新秀立交沿河路不到5m，不利于两项目衔接及交通组织，需要拆除加油站及三九酒店地下停车场进口道。因此，隧道终点段出地面方式为上下层同时出地面，隧道通过东侧盾构工作井后，上下层逐渐水平分离，上下层同时进出地面与新秀立交衔接。隧道敞开段与新秀立交距离有200m。由于隧道上下层同时出地面，需要将现状沿河路同时往道路两侧偏移，并县拆除行知职业技术学校2栋宿舍楼、加油站及三九酒店地下停车场进口道。此方案虽然占地较前者多，多了行知职业技术学校1栋宿舍楼的拆迁，但敞开段距新秀立交较远，有利于地下道路与地面道路以及两项目的交通组织，保障交通安全。

3.4隧道中间段设置进出口的论证

春风隧道建成后将与春风高架、沿河高架共同构成罗湖区南部东西向复合通道，沿线区域交通出行主要依靠春风高架、沿河高架实现，春风隧道主要承担过境交通功能。将来沿一线在罗湖火车站附近设有进出口，罗湖南片区交通出行可由春风高架、沿河高架以及沿一线实现，隧道中间段无设置进出口必要性。此外，春风隧道中间段下穿地铁，建筑物等受控因素较多，隧道埋深大，多位于地面以下30~40m，隧道中间地面建筑物密集，已没有设置隧道进出口的条件。综合上述原因，设计方案未在隧道中间段设置进出口。

3.5竖向设计

春风隧道工程竖向设计起于滨河大道上步立交东侧与滨河大道衔接，先后下穿红岭立交、地铁9号线鹿丹村站人行通道、布吉河、深圳海关办公及宿舍楼、罗湖火车站、地铁1号线、深圳边检办公及宿舍楼、文锦渡口岸停车场等，终点接新秀立交。路线全长约5.08km。隧道内最大纵坡为4.9%。为保证隧道与建筑基础底的安全间距，隧道平均埋深为35.50m，最深处为45.65m。地面道路竖向设计主要以现状道路衔接标高为依据，同时，考虑道路防洪和排水的要求，最小纵坡不小于0.3%。

3.6盾构井始发位置比选

本工程隧道盾构工作井设置在东西两侧。西侧工作井位于滨河污水处理厂北侧，东侧工作井位于沿河路与北斗路交叉口东侧，本工程预计每天约产生6000~7000m3废弃方，一般始发井盾构施工场地含集土坑、弃浆池、泥水处理系统、干料堆场、泥水储存池、管片堆场等。采用陆路运输渣土，需1.7×104m2以上的施工场地。3.6.1方案1：西侧工作井为始发井西侧工作井位于滨河污水处理厂北侧，目前，滨河污水处理厂及鹿丹村旧改项目用地之间现有空地面积约1.3×104m2，施工场地除占用该空地外，另需临时占用其他用地约4000m2。现状空地西侧为滨河处理厂广场及篮球场，空地东侧为鹿丹村旧改项目用地，可协调此处约4000m2作为隧道盾构始发井施工场地的部分用地。3.6.2方案2：东侧工作井为始发井东侧工作井位于沿河路与北斗路交叉口东侧，始发井工作场地需要临时占用车管所、交管大楼、运通大厦、龙园苑、鸿锦阁的用地，且需拆迁建筑，拆迁总面积为41180m2。3.6.3方案比选东、西工作井施工场地均处交通繁忙路段，废弃泥浆及渣土通过陆运方式将对该地区交通产生较大影响。方案1（见图2）始发井与渣土堆场及办公区被滨河大道西向东车道隔开，施工与现状交通存在矛盾。为了避免对交通的影响，建设联络通道及管线跨越滨河大道将施工泥浆运至施工场地堆料场。此外，深圳河西往东可通至布吉河汇流处，可通航300t运输船，本方案可以通过河道运输施工泥浆，对沿线道路交通影响较小。方案2（见图3）无利用航道条件，泥浆仅能通过车辆进行运输，泥浆运输压力较大，陆运对道路交通影响极大，并且此方案存在大量征地、还建，会对工期产生不利影响。通过综合比较，设计方案将西侧工作井作为始发井。

4结语

春风隧道是深圳市第一条采用单洞双层形式的超大直径盾构隧道，地处老城区，交通流量大、周边环境复杂、施工场地狭窄，建构筑物、管线多，对工程的勘察、设计、施工带来极大挑战。本文就工程初步设计阶段对工程隧道起终点布设、进出口与现状道路衔接、隧道上下层进出地面方式、隧道中间段进出口设置、竖向设计、盾构始发井位置比选进行梳理分析，确定了隧道工程总体设计方案，为后续道路、隧道等设计细化提供支持，也为今后类似城市繁华地段大断面地下公路隧道工程设计提供经验和思路。

【参考文献】

[1]熊清林,莫衍超.复杂条件下超大直径城市盾构隧道勘察关键技术探讨:以春风隧道为例[J].工程建设与设计,2019(16):90-91.

作者：刘翔宇 单位：北京市市政工程设计研究总院有限公司