張圣

（廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院 廣東廣州 510060）

沉管隧道具有埋深較淺、易與兩端道路銜接、工程造價(jià)及后期營(yíng)運(yùn)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用相對(duì)較少、可多工作面同時(shí)作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。近年來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，沉管隧道已成為上海、廣州、武漢等濱海臨江城市修建水下道路的主要工程方案之一。目前，我國(guó)尚未頒布針對(duì)水下沉管隧道路線設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范，本文結(jié)合廣州如意坊沉管隧道工程實(shí)例及國(guó)內(nèi)外研究，簡(jiǎn)要總結(jié)城市水下沉管隧道路線設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 如意坊隧道總體設(shè)計(jì)

如意坊放射線作為廣州市內(nèi)環(huán)路七條放射線之一，道路等級(jí)為城市快速路，紅線寬度60m，雙向6車道，設(shè)計(jì)速度60km/h，總體呈南北走向。一期工程路線起于內(nèi)環(huán)路如意坊立交預(yù)留匝道，經(jīng)環(huán)形匝道降低標(biāo)高，在現(xiàn)新風(fēng)港位置以隧道形式下穿珠江，過江后，在芳村塞壩涌口附近位置上岸，以地面道路及左轉(zhuǎn)匝道的形式同芳村大道進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換。如意坊隧道作為一期工程重要節(jié)點(diǎn)之一，下穿珠江沙貝海及白沙河航道，設(shè)計(jì)速度50km/h，采用沉管法施工。隧道全長(zhǎng)1511m，明挖敞開段長(zhǎng)396m，明挖暗埋段長(zhǎng)497m，江中沉管段總長(zhǎng)618m，由6段等長(zhǎng)管節(jié)布置。

圖1 如意坊隧道平面圖

1.1 如意坊隧道平、縱面設(shè)計(jì)

如意坊隧道水下沉管段平面線形為直線，與航道接近正交?？v斷面東岸（接內(nèi)環(huán)高架）隧道最大縱坡為4.056%；西岸（接芳村大道）隧道最大縱坡為4.683%，江中段設(shè)置三個(gè)變坡點(diǎn)：變坡點(diǎn)1位于管節(jié)E1起點(diǎn)、變坡點(diǎn)2位于管節(jié)E3、E4接頭位置、變坡點(diǎn)3位于管節(jié)E5、E6接頭位置，凹形豎曲線最小半徑為1500m，豎曲線最小長(zhǎng)度為65.7m。

圖2 如意坊隧道縱斷面圖

1.2 如意坊隧道橫斷面設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，隧道建筑限界和隧道結(jié)構(gòu)凈空確定如下：

表1 如意坊隧道限界組成表

沉管段采用單箱三室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，如圖3所示，采用兩個(gè)車行孔，一個(gè)管廊孔，單孔車行道水平凈寬12.7m，中間管廊孔凈寬1.6m。在橫向空間上，車行孔滿足雙向六車道行駛，在行車道外側(cè)設(shè)置檢修道供日常檢修人員使用；管廊孔分上下兩層，滿足供隧道使用的管線布設(shè)及日常檢修空間，同時(shí)作為臨時(shí)避難和逃生通道。在豎向空間上，應(yīng)滿足行車要求和設(shè)備布設(shè)余量，其中設(shè)備包括機(jī)電設(shè)施、給排水設(shè)施和交通設(shè)施等。隨著我國(guó)交通事業(yè)的快速發(fā)展，地下道路由單點(diǎn)進(jìn)出逐步發(fā)展為多點(diǎn)進(jìn)出，對(duì)交通設(shè)施的要求也越來越高，除車道控制信號(hào)燈安裝位置一般要求不小于0.8m外，其余設(shè)備安裝高度小于0.5m。

圖3 如意坊隧道橫斷面圖（沉管段）

2 城市水下沉管隧道路線設(shè)計(jì)要點(diǎn)總結(jié)

2.1 平面設(shè)計(jì)

沉管隧道平面選線應(yīng)盡量避開水流流速較大、河床沖刷明顯區(qū)域，且與航道及堤岸治導(dǎo)線盡量保持正交[4]，同時(shí)應(yīng)避開局部溝槽，宜選擇在軟土地層進(jìn)行施工。在沉管隧道平面線形設(shè)計(jì)時(shí)，建議采用直線，當(dāng)受地形地質(zhì)等條件限制時(shí)，也可采用不設(shè)超高的圓曲線。若圓曲線半徑過小，隧道需設(shè)置超高、加寬，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)斷面不斷變化，增加施工難度及工程造價(jià)；且視距無法得到保證，不利于安全行車。位于曲線段的沉管隧道，還應(yīng)綜合考慮沉管分節(jié)的長(zhǎng)度與布置、管段浮運(yùn)、接頭防水性能等方面。

2.2 縱斷面設(shè)計(jì)

沉管隧道頂部一般位于水下最深沖刷線以下1～2m[5]，應(yīng)滿足防錨層敷設(shè)要求。隧道內(nèi)縱坡不宜小于0.5%，設(shè)計(jì)速度≥50km/h時(shí)縱坡不宜超過5%。變坡點(diǎn)應(yīng)布置在管節(jié)的中部或者接頭處且個(gè)數(shù)不宜過多[6]。位于豎曲線處的管節(jié)，頂板厚度會(huì)發(fā)生變化（凹形豎曲線加大、凸形豎曲線減?。?，增加管節(jié)制作和浮運(yùn)沉放的難度，因此豎曲線不應(yīng)過長(zhǎng)，宜采用《城市道路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》極限值規(guī)定的1.2～1.5倍。

2.3 橫斷面

城市水下沉管隧道建設(shè)成本較高，任何橫斷面要素的微小變化都會(huì)對(duì)工程造價(jià)和可實(shí)施性產(chǎn)生較大影響，設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮建筑限界（含凈高、機(jī)動(dòng)車道寬度、路緣帶寬度、安全帶寬度、檢修道寬度、緣石外露高度及建筑限界頂角高度等）、隧道內(nèi)的結(jié)構(gòu)裝飾層厚度、隧道上方的交通指示牌高度、隧道風(fēng)機(jī)的設(shè)備限界等因素。隧道結(jié)構(gòu)斷面尺寸宜統(tǒng)一，避免增加施工難度。

3 結(jié)語(yǔ)

城市道路水下沉管隧道作為城市道路下穿江河的工程方案之一，具有系統(tǒng)性強(qiáng)、涉及面廣、工程復(fù)雜的特點(diǎn)。本文結(jié)合工程案例開展有限的技術(shù)探索，許多方面仍有待深入研究。

[1《]城市地下道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ221-2015）[S].

[2《]城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ37-2012）[S].

[3《]公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（D70-2004）[S].

[4《]沉管法隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50-2017）[S]；

[5]李翔.淺析水下隧道施工工法及其路線設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題[J].科技風(fēng)，2012（05）：117～118.

[6]肖明清.水下隧道設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2016.