蕪湖城南長江隧道總體設(shè)計

蕪湖城南長江隧道總體設(shè)計王立;王旭東【摘要】蕪湖城南長江隧道為安徽省首座長江隧道,也是蕪湖市城市快速路的一部分.本文主要介紹了過江隧道總體設(shè)計的思路和部分技術(shù)指標(biāo),包括隧道平面線形設(shè)計、縱斷面設(shè)計、橫斷面設(shè)計、交通組織及收費模式分析等.【期刊名稱】《工程與建設(shè)》【年(卷),期】2018(032)005【總頁數(shù)】4頁(P708-711)【關(guān)鍵詞】蕪湖城南長江隧道;總體設(shè)計;縱坡;交通組織;收費站;盾構(gòu)【作者】王立;王旭東【作者單位】安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司,安徽合肥230088;安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司,安徽合肥230088【正文語種】中文【中圖分類】U452.2工程背景蕪湖城南長江隧道為八百里皖江第一隧，位于蕪湖市長江大拐彎段。西起江北新區(qū)緯一路，東至江南弋江區(qū)大工山路，全長約6km，距下游在建商合杭高鐵大橋6km，距離下游現(xiàn)狀蕪湖長江大橋9km(圖1)。《長江經(jīng)濟(jì)帶綜合立交交通走廊規(guī)劃(2014-2020)》中蕪湖城南過江隧道被列安徽省內(nèi)17條過江通道之一[1]。圖1工程位置圖本項目的建設(shè)對緩解現(xiàn)有蕪湖長江大橋交通壓力，加快蕪湖市跨江發(fā)展戰(zhàn)略實施，密切蕪湖與合肥的聯(lián)系具有重大意義。隧道線位選擇設(shè)計過程中，結(jié)合規(guī)劃對本隧道的選址進(jìn)行了進(jìn)一步論證比較(圖2)。方案一：緯一路?大工山路走向可以充分利用大工山路的綠化帶設(shè)置隧道出入口，便于交通組織；同時大工山路現(xiàn)狀車流量不大，施工場地條件較好，工程影響小。4000m，工程造價高。其次隧道在南北江灘段彎道半徑較小，其中江南段隧道最小半徑為1000m，雖然可滿足規(guī)范要求，但隧道行車舒適性相對較低。方案二：緯一路?紅花山路走向該方案，隧道總長較方案一縮短235m，其中盾構(gòu)區(qū)縮短至3620m。最小彎道半徑可提高至1500m。從造價及行車舒適性而言，均具有一定優(yōu)勢。但紅花山路寬度為40m，且兩側(cè)地塊均已建成，建筑退讓較少，不具有進(jìn)一步拓寬條件。同時在紅花山路上進(jìn)一步實施高架快速路與隧道銜接將困難重重。因此，綜合考慮南岸接線道路后期快速化改造的難易程度，及快速路網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局等因素，確定緯一路?大工山路作為城南過江隧道的實施線位。圖2隧道線位比較3設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)道路等級：主線城市快速路。80km/h40km/h。車道數(shù)：主線雙向六車道。3.5m(小客)、3.75m(客貨)。(50.5m。(6)橫坡：隧道內(nèi)1%、隧道外1.5%。(7)道路凈空：4.5m。主線最小平曲線半徑1000m。凸/凹形豎曲線最小半徑4500m(10)主線最大縱坡：4%。交通量等級：重型交通等級。4工程建設(shè)條件場區(qū)地貌屬長江中下游沖積平原，地層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，地層上部為人工填土，第四系松散沉積物，下伏白堊系、侏羅系基巖。第四系松散沉積物無為側(cè)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂、粉土等，厚度30～50m；南岸側(cè)為淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土等，厚度30～40m?；鶐r風(fēng)化起伏較平緩，巖性軟單一，無為岸為白堊系粉砂巖，蕪湖岸為侏羅系凝灰角礫巖。長江區(qū)域在YK5+245～YK5+275(ZK5+280～ZK5+310)處發(fā)育F1層，斷層以北揭露的基巖變化較大，巖石抗壓強度存在較大差異，主要為白堊系紫紅色粉砂巖、灰白色石英砂巖、灰黑色泥質(zhì)粉砂巖呈互層狀分布；斷層以南為侏羅系凝灰角礫巖，巖性單一?？傮w設(shè)計方案平面設(shè)計線路沿緯一路敷設(shè)，過規(guī)劃化工東路路口后開始下穿，在S319以北、規(guī)劃濱江路以南設(shè)工作井，城南過江隧道經(jīng)過江北工作井后，盾構(gòu)區(qū)間依次穿越無為側(cè)長江大堤、1.66km北岸漫灘、1km寬長江主河槽、0.8km南岸漫灘、蕪湖側(cè)長江大堤、長江南路后在大工山路與長江南路交口東側(cè)設(shè)置江南接收井，之后采用明挖暗埋隧U190m架跨中山南路后與隧道銜接條件。SS平曲線的兩個彎道實現(xiàn)左右線間距在隧道外、盾構(gòu)井、江中段的過渡銜接。YK1+020YK6+9855.965km。暗埋段隧道長度4.515km2000m1000mZK1+020，終ZK6+976.0755.956km4.945km，兩處平曲線半1800m1100m?？v斷面設(shè)計控制條件(1)起終點高程現(xiàn)狀場地及道路高程。(2)道路最小排水縱坡的要求。(3)地下道路與地面連接匝道布設(shè)要求。(4)道路凈空4.5m。(5)盾構(gòu)井覆土厚度h≥0.5D(D為洞涇)。(6)大堤處洞頂與堤腳垂直間距不小于1D。江中盾構(gòu)隧道埋置深度施工期在現(xiàn)狀河床以下一般小于1.0D0.7D；運營期在河床沖刷包絡(luò)線以下的深度應(yīng)滿足抗浮要求，且應(yīng)滿足航道規(guī)劃2m)。減少盾構(gòu)穿越土巖復(fù)合地層的長度。明挖現(xiàn)澆暗埋段，頂板上覆土綠化時，頂板覆土厚度不小于2m?？v斷面設(shè)計關(guān)鍵點隧道防澇標(biāo)高隧道兩端均為內(nèi)澇低排區(qū)。其中南岸大工山路所在弋江區(qū)為蕪湖市城市建成區(qū)，場地平坦，標(biāo)高7～8m。為便于隧道接線與大工山路及兩側(cè)地塊的銜接，隧道防洪標(biāo)準(zhǔn)與城市防洪標(biāo)準(zhǔn)保持一致。當(dāng)出現(xiàn)超城市內(nèi)澇水位時，可緊急啟用隧道防淹門，確保隧道自身安全。北岸規(guī)劃為江北新城，但現(xiàn)狀均為水田、村莊。場地平坦，標(biāo)高5～6m，現(xiàn)狀為農(nóng)排防澇標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)劃防洪排澇水位尚不確定，為確保隧道安全使用，采用鄰近的合蕪高速公路最低點標(biāo)高作為隧道接線駝峰的最高標(biāo)高。駝峰以西的設(shè)計標(biāo)高適當(dāng)降低，便于后期城市建設(shè)。隧道縱坡度控制借鑒已通車的南京長江隧道、揚子江長江隧道、上海外灘隧道經(jīng)驗[2-4]，從控制工程規(guī)模方面考慮，本隧道最大縱坡采用4%，相應(yīng)坡長控制在700m以內(nèi)。1.66km3.5%。通過設(shè)置420m21.66km620m4420m2%，出洞接地段——坡長620m、坡度4%,通過以上調(diào)整實現(xiàn)了減少硬巖段盾構(gòu)長度、縮短U槽長度減少征地、預(yù)留后期高架起坡跨中山南路等多個目的。盾構(gòu)與地層關(guān)系隧址處地址狀況自上而下主要為淤泥質(zhì)軟土層、粉砂/細(xì)沙層、粉砂巖/角礫巖層。在中粉砂巖/角礫巖層中進(jìn)行掘進(jìn)施工，成本高、速度慢。江南由于過江后需要快速出洞，上下調(diào)整縱坡，優(yōu)化盾構(gòu)埋深的余地不大；江北段存在1.6km長的長江慢灘盾構(gòu)區(qū)，采用0.96%緩坡通過該段粉砂/細(xì)沙層，最大程度避讓下臥粉砂巖層，降低造價、縮短工期?？v斷面設(shè)計江北接線道路最小縱坡按0.5%控制，收費站設(shè)置在高點。在接近隧道段設(shè)置駝峰，隧道主線縱斷面于K1+883處(距離收費站廣場470m)以627m4%的縱坡入地。下穿北岸長江大堤后，設(shè)置1415m0.964%的緩坡,避免盾構(gòu)過早進(jìn)入硬巖層。然后接著以660m4%的縱坡進(jìn)入江底，隧道在江底設(shè)置640m1.35%的緩坡，之后沿620m4%的縱坡上坡，為避免過長的大縱坡，在K5+890處開始設(shè)置420m2%的緩坡下穿長江南岸大堤后，到達(dá)江南盾構(gòu)井，然后再以4%的坡度上坡直到地面。主線在江北、江南分別設(shè)置0.5%、0.4%的反坡，形成駝峰，避免雨水倒灌進(jìn)入隧道。全線共設(shè)變坡點10處，豎曲線最小半徑4500m(凸型)和4500m(凹型)。在進(jìn)行平縱面組合設(shè)計時，力求使路線與地形、景觀和視覺相協(xié)調(diào)。保證行車安全、舒適，使平縱指標(biāo)均衡協(xié)調(diào)，避免出現(xiàn)各種不良線形搭配和組合(圖3)。圖3蕪湖城南長江隧道平縱縮圖橫斷面設(shè)計隧道盾構(gòu)段采用圓形橫斷面，隧道外徑14.5m，內(nèi)徑13.3m，管片厚0.6m，隧道橫斷面分為上、中、下三部分，上部分主要布置排煙道；中間部分主要為行車道，行車道層布置三車道行車空間，凈高不小于4.5m，車道分布為3.5×2+3.75=10.75m，路緣帶寬度0.5m,側(cè)向凈寬0.25m，總寬12.25m；下部為服務(wù)層，布置逃生滑道、疏散通道和維修、消防專用通道及電纜通道(圖4)。圖4盾構(gòu)隧道橫斷面圖隧道明挖暗埋段采用兩車道孔+中間管線廊道的橫斷面布置；明挖敞開段采用U形結(jié)構(gòu)，其設(shè)備主要布置在兩側(cè)邊墻，車道寬度與主隧道一致(圖5、6)。圖5盾構(gòu)隧道橫斷面圖圖6U槽段橫斷面圖交通疏解設(shè)計江南岸交通疏解設(shè)計與中山南路銜接。本項目為過江隧道工程，項目周期長，大工山路還未啟動快速化改造，為減少工程造價，降低工程復(fù)雜程度，近期與中山南路平交，待遠(yuǎn)期快遠(yuǎn)期上跨中山南路條件。20.5m，無法7)。圖7江南交通疏解示意圖因此，設(shè)計中要加強周邊道路的交通渠化及邊道路的路網(wǎng)功能，避免交通擁堵。江北岸交通疏解設(shè)計江北岸主要道路有濱江路、化工東路，受縱斷面方案及隧道口位置的限制，收費站設(shè)置于化工東路以西，并設(shè)置組合式喇叭形互通立交，主線東西向通過設(shè)置間接式內(nèi)環(huán)匝道接入化工東路、濱江路，濱江路、化工東路通過設(shè)置內(nèi)環(huán)匝道接入隧道主線；主線南北側(cè)均設(shè)置輔道(圖8)。圖8江北路網(wǎng)規(guī)劃江北分近遠(yuǎn)期實施，近期只實施主線部分(包含主線收費站)，遠(yuǎn)期隨著規(guī)劃區(qū)域開發(fā)建設(shè)，交通流量的增長，再實施遠(yuǎn)期互通立交及聯(lián)系輔道(圖9)。圖9江北遠(yuǎn)期互通效果圖7收費模式分析ETCOBUETC就采用電子不停車收費系統(tǒng)[6]。電子不停車收費節(jié)點的建設(shè)除了完備制度保障，還需要投入較大的人力進(jìn)行管理，完成收費的全過程管理和監(jiān)督，營運管理難度較大。目前蕪湖地區(qū)過江通道較少，如果只針對本項目建設(shè)相關(guān)配套設(shè)施，其成本就顯得有點大。因此，本項目推薦采用常規(guī)收費站模式。根據(jù)《收費公路聯(lián)網(wǎng)收費技術(shù)要求》(2007351020232024小時交通量，年平均日交通量54000pcu/d，高峰小時流量3121pcu/h，計算車道數(shù)為13進(jìn)13出?？紤]本項目交通量主要為小客車及不停