沈艷峰，劉英賢

[上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市200092]

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，土地資源日益緊缺，地面交通愈發(fā)擁堵，已不能滿足人們對美好生活的向往和追求。因此，越來越多的城市展開了對地下空間的綜合開發(fā)和利用，通過建設(shè)地下綜合體和地下交通系統(tǒng)，并將兩者有機(jī)地結(jié)合起來，有效推動了經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展，人們的生活品質(zhì)得到提升，交通出行更加便利。

日照市迎賓路是聯(lián)系高速公路與主城區(qū)、萬平口景區(qū)的主要交通干道。隨著日照機(jī)場建設(shè)及周邊地塊的開發(fā)，日照城區(qū)與機(jī)場的聯(lián)系進(jìn)一步加強(qiáng)。為提高迎賓路交通運(yùn)行效率，滿足日益增長的交通需求，日照市開展了迎賓路快捷化改造工程。

2017 年，日照高鐵時代到來，青連鐵路以及魯南高鐵日臨段相繼建成通車。為滿足魯南高鐵及青連鐵路接入的需求，日照市啟動了日照火車站改造工程，將日照站改造為大型綜合客運(yùn)樞紐，與日照南站形成“北客南貨”的鐵路格局，實現(xiàn)日照站對日照市主城區(qū)、日照南站對日照港發(fā)展的支撐作用，從而實現(xiàn)日照市城市發(fā)展功能布局，促進(jìn)地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的有效發(fā)展。日照站的升級改造將吸引大量到發(fā)交通，交通疏解難度大。

基于以上需求，日照市開展了海曲路地下道路工程的研究與建設(shè)[1，2]。海曲路地下道路位于日照市的中心城區(qū)東港區(qū)海曲東路，西起迎賓路與海曲東路交叉口以西，下穿棗莊路、北京南路、煙臺路、威海路，在文登路以西接地。海曲路地下道路地理位置如圖1 所示。

圖1 海曲路地下道路地理位置圖

1 工程概況

日照市海曲路地下道路呈東西走向，西起迎賓路，沿海曲路下穿棗莊路、北京南路、煙臺路、威海路后接地。海曲路地道由主線和5 條匝道組成。地道主線全長2 388 m，雙向六車道規(guī)模。5 條匝道分別為：一對接地匝道（Z1、Z2）位于煙臺路西側(cè)；一對右進(jìn)右出匝道（Z3）與日照綜合客運(yùn)樞紐站北廣場地下夾層連通；一對東進(jìn)東出匝道（Z4、Z5）與樞紐站北廣場負(fù)二層連通。在煙臺路與海曲路路口處設(shè)有日照綜合客運(yùn)樞紐站北廣場地下人行通道。該人行通道從樞紐站北廣場接出，向北下穿海曲路，并從海曲路地道主線上方正交穿過；穿過海曲路后，在煙臺路路口分別向東、西兩個方向下穿煙臺路后接地，與海曲路地道Z4匝道平行布設(shè)，并位于Z4 匝道上方。

海曲路地下道路主線東西兩端的敞口段長度共269 m，底板最大埋深7.73 m，橫向?qū)挾?7.9 m。地道主線暗埋段總長約2 119 m，底板最大埋深約13.79 m，標(biāo)準(zhǔn)暗埋段橫向?qū)挾?9.1 m，主線與匝道分合流段最大橫向?qū)挾?0.85 m。

Z1 匝道和Z2 匝道為一對接地匝道，分別位于地道主線北側(cè)和南側(cè)，與地道主線平行，全線與地道主線共墻合建。Z1、Z2 匝道最大埋深均約10 m，橫向?qū)挾燃s10 m。

Z3 匝道是地道西向東交通與樞紐站北廣場夾層的連通道，以樞紐站北廣場為界，分為西段和東段。Z3 匝道西段共約292 m，其中約198 m與Z2 匝道共墻合建，其余約94 m單獨(dú)建設(shè)；Z3 匝道東段共約201 m，其中約28 m單獨(dú)建設(shè)，其余約173 m與Z5匝道共墻合建。Z3 匝道最大埋深約10 m，橫向?qū)挾燃s10 m。

Z4 匝道是地道東向西交通與樞紐站北廣場負(fù)二層的連通道，總長度約327 m。Z4 匝道分為3 段，其中分流段約121 m與地道主線合建；中段117 m與樞紐站北廣場地下人行通道東西出入口疊層共板合建；弧形下穿主線段長約67 m，與主線疊層共板合建；末段約22 m單獨(dú)建設(shè)。Z4 匝道最大埋深約19.8 m，橫向?qū)挾燃s11 m。

Z5 匝道是樞紐站北廣場負(fù)二層與地道的連通道，總長度約282 m，其中從樞紐站負(fù)二層接出的約31 m單獨(dú)建設(shè)，其余約251 m與主線和Z3 匝道東段共墻合建。Z5 匝道最大埋深約18.1 m，橫向?qū)挾燃s11 m。

樞紐站北廣場地下人行通道南北向下穿海曲路，并在煙臺路路口東西向下穿煙臺路后接地。人行通道下穿海曲路段與地道主線疊層共板合建，東西向下穿煙臺路至接地段與Z4 匝道疊層共板合建。

海曲路地下道路平面布置如圖2 所示。

圖2 海曲路地下道路平面布置圖

2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

擬建場地上部土層主要以第四紀(jì)全新統(tǒng)人工填土、上更新統(tǒng)砂質(zhì)黏性土為主，下部基巖為中生代燕山晚期花崗巖，局部存在輝綠巖。海曲路地道所在區(qū)域從上至下巖土層分布為：①填筑土、②砂質(zhì)黏性土、③全風(fēng)化花崗巖、④強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、⑤中風(fēng)化花崗巖、⑥微風(fēng)化花崗巖。工程地質(zhì)縱剖面如圖3 所示。

圖3 海曲路地下道路地質(zhì)縱剖面圖

2.2 水文地質(zhì)條件

擬建場區(qū)為低山丘陵地貌，未見地表水分布，場區(qū)地下水主要類型為第四系松散土層孔隙水和基巖裂隙水。

勘察期間，地下水穩(wěn)定水位埋深1.1～8.8 m，主要賦存于基巖強(qiáng)風(fēng)化～中等風(fēng)化帶。巖石呈砂土狀、角礫狀、柱狀，風(fēng)化裂隙發(fā)育，呈層狀分布，具統(tǒng)一水面，地下水位隨地形的升高而增大?；鶐r強(qiáng)風(fēng)化帶與上部第四系地層無穩(wěn)定連續(xù)隔水層，風(fēng)化裂隙水與第四系松散土層孔隙水具有一定的水力聯(lián)系。強(qiáng)風(fēng)化帶具有中等透水性，富水性一般；節(jié)理發(fā)育帶，裂隙張開性好，導(dǎo)水性較強(qiáng)，富水性中等。

3 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）道路等級：城市主干路（連續(xù)流）；

（2）地道規(guī)模：主路雙向6 車道，匝道單向2 車道；

（3）設(shè)計速度：主路60 km/h，匝道40 km/h；

（4）行車限界高度：4.5 m；

（5 地道縱坡：0.5%～4.0% ；

（6）結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限：100 a；

（7）地道安全等級：一級；

（8）抗震要求:設(shè)防烈度7 度，按8 度釆取抗震措施；

（9）隧道類別：二類隧道；

（10）耐火等級：一級。

4 隧道總體設(shè)計方案

4.1 地道平面設(shè)計

地道中心線基本擬合現(xiàn)狀海曲路地面道路中心線。全線設(shè)置三處平曲線，半徑為600 m、15 000 m和15 000 m，緩和曲線長50 m，滿足60 km/h 平面線形要求。

設(shè)置平行式接地匝道一對，分別為Z1 和Z2，位于煙臺路西側(cè)；Z1 為入口匝道，Z2 為出口匝道，Z1和Z2 中心線平行于地道主線，不設(shè)平曲線。

設(shè)置匝道Z3 銜接樞紐北廣場夾層，設(shè)計車速為20～40 km/h。Z3 共設(shè)置有4 處平曲線，半徑40 m，其中2 處位于樞紐范圍內(nèi)，2 處位于匝道設(shè)計范圍內(nèi)。

匝道Z4 和Z5 均銜接樞紐北廣場負(fù)二層，其中，Z4 是接入匝道，Z5 為接出匝道。Z4 和Z5 在設(shè)計范圍內(nèi)各設(shè)有1 處平曲線，半徑40 m，按照30 km/h 匝道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

地道的絕大部分平面在地面道路投影面范圍內(nèi)，Z1 的加速車道段部分位于海曲路北側(cè)人防廣場的地坪鋪裝以下，根據(jù)既有的資料初步判斷與人防地下結(jié)構(gòu)無關(guān)，Z2 的減速漸變段臨近海曲路南側(cè)清風(fēng)湖，結(jié)構(gòu)設(shè)計須考慮地道偏壓問題。

4.2 地道縱斷面設(shè)計

主線地道縱斷面設(shè)有9 處變坡點，最大縱坡4%，最小縱坡0.5% ；最小凸形豎曲線半徑1 500 m，位于接地點位置，最小凹型豎曲線半徑1 500 m；最小豎曲線長度為63.066 m。縱斷面線形滿足設(shè)計車速60 km/h 對應(yīng)線形標(biāo)準(zhǔn)。

Z1、Z2 為接地匝道，最大縱坡為4.5% ；最小豎曲線凸型半徑為900 m，最小凹型豎曲線半徑為1 200 m，最小曲線長度為44.4 m；均滿足40 km/h 的匝道線形要求。

Z3、Z4 和Z5 均為地道與樞紐地下空間銜接的匝道，設(shè)計車速為20～40 km/h，最大縱坡為4.2%，最小凹型豎曲線半徑為1 100 m，最小凸形豎曲線半徑為1 150 m，最小豎曲線長度為40.50 m，均滿足相應(yīng)的線形標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 地道橫斷面布置

主線敞開段橫向布置寬度25.9 m，包括0.3 m（設(shè)備空間）+0.25 m（側(cè)向安全凈寬）+0.5 m（路緣帶）+3.5 m×3（車行道）+0.5 m（路緣帶）+0.25 m（側(cè)向安全凈寬）+0.35 m（設(shè)備空間）+0.6 m（中隔墻）+0.35 m（設(shè)備空間）+0.25 m（側(cè)向安全凈寬）+0.5 m（路緣帶）+3.5 m×3（車行道）+0.5 m（路緣帶）+0.25 m（側(cè)向安全凈寬）+0.3 m（設(shè)備空間）。主線暗埋段橫向布置寬度26.5 m，包括0.6 m（設(shè)備空間）+0.25 m（側(cè)向安全凈寬）+0.5 m（路緣帶）+3.5 m×3（車行道）+0.5 m（路緣帶）+0.25 m（側(cè)向安全凈寬）+0.35 m（設(shè)備空間）+0.6 m（中隔墻）+0.35 m（設(shè)備空間）+0.25 m（側(cè)向安全凈寬）+0.5 m（路緣帶）+3.5 m×3（車行道）+0.5 m（路緣帶）+0.25 m（側(cè)向安全凈寬）+0.6 m（設(shè)備空間）。主線豎向布置為：凈高4.5 m，上側(cè)設(shè)備空間0.65 m。主線敞開段和暗埋段橫斷面分別如圖4 和圖5 所示。

圖4 主線敞開段橫斷面圖（單位：mm）

圖5 主線暗埋段橫斷面圖（單位：mm）

Z1 和Z2 橫向布置寬度8.5 m，包括0.25 m（設(shè)備空間）+0.25 m（側(cè)向安全凈寬）+0.25 m（路緣帶）+3.5 m×2（車行道）+0.25 m（路緣帶）+0.25 m（側(cè)向安全凈寬）+0.25 m（設(shè)備空間）；豎向布置：凈高4.5 m，上側(cè)設(shè)備空間0.65 m。圖6 為匝道Z1 和Z2 敞開段橫斷面圖，圖7 為匝道Z1 和Z2 暗埋段橫斷面圖。

圖6 匝道Z1 和Z2 敞開段橫斷面圖（單位：mm）

圖7 匝道Z1 和Z2 暗埋段橫斷面圖（單位：mm）

樞紐銜接匝道Z3、Z4 和Z5 橫向布置寬度8.35 m，包括0.40 m（設(shè)備空間）+0.25 m（側(cè)向安全凈寬）+0.25 m（路緣帶）+3.25 m×2（車行道）+0.25 m（路緣帶）+0.25 m（側(cè)向安全凈寬）+0.45 m（設(shè)備空間）；豎向布置：凈高3.5 m，上側(cè)設(shè)備空間0.65 m（見圖8）。

圖8 匝道Z3、Z4 和Z5 橫斷面圖（單位：mm）

4.4 結(jié)構(gòu)工程

4.4.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)

根據(jù)日照地區(qū)經(jīng)驗，結(jié)合地道的挖深、土層條件、周邊敏感建筑情況，以及地下水位情況，對于基坑深度H≤6 m且周圍環(huán)境較好的區(qū)段采用放坡開挖的方式；對基坑深度6＜H≤12 m且周邊條件較好時，采用土釘放坡的支護(hù)形式，對于基坑深度H≥12 m或周邊存在重要管線或建筑時，采用樁錨支護(hù)的形式。

4.4.2主體結(jié)構(gòu)

主線地道敞開段和匝道Z1、Z2 敞開段采用U 型槽結(jié)構(gòu)，暗埋段采用雙孔或多孔箱涵結(jié)構(gòu)。U 型敞開段和覆土較薄的暗埋段結(jié)構(gòu)自身抗浮難以滿足設(shè)計要求時，對于基底位于②層砂質(zhì)黏性土、③層全風(fēng)化花崗巖、④層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖的區(qū)段采用抗拔樁；對于基底位于⑤層微風(fēng)化花崗巖的區(qū)段采用抗拔錨桿。對于暗埋段大跨度段和覆土較厚的區(qū)段，采用增加結(jié)構(gòu)空腔或抬高頂板的方式。

4.4.3結(jié)構(gòu)防水

采用外包防水+自防水；采用防水混凝土，強(qiáng)度不低于C 35，抗?jié)B等級P8。

4.5 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

隧道采用縱向通風(fēng)方式。主隧道的廢氣采用洞口直接排放方式，聯(lián)系地下空間的匝道，隧道廢氣采用地面低風(fēng)井排放方式，低風(fēng)井結(jié)合地面出入口設(shè)置。火災(zāi)工況，主隧道采用射流風(fēng)機(jī)縱向通風(fēng)方式，匝道采用射流風(fēng)機(jī)+軸流風(fēng)機(jī)的縱向通風(fēng)排煙方式，控制煙氣縱向風(fēng)速大于火災(zāi)臨界風(fēng)速要求，防止煙氣向上游逆流，保證火災(zāi)點上游不受煙氣影響，使之處于無煙控制區(qū)，并有新風(fēng)從上游洞口補(bǔ)入。

4.6 排水與消防

排水系統(tǒng)包含雨水排水系統(tǒng)和廢水排水系統(tǒng)。在主線地道和和匝道Z1、Z2 出入口設(shè)置橫截溝和雨水泵房，收集從地道敞開段進(jìn)入的雨水并加壓排至地面市政雨水排水系統(tǒng)。地道的每個最低點處均設(shè)置有橫截溝和廢水泵房，用于收集地道內(nèi)消防廢水、沖洗水和結(jié)構(gòu)滲漏水，并加壓排至地面市政污水排水管網(wǎng)。

消防系統(tǒng)包含消火栓系統(tǒng)、泡沫消火栓系統(tǒng)、自動噴淋系統(tǒng)（僅在連接火車站樞紐地下環(huán)路的Z3、Z4、Z5 聯(lián)絡(luò)匝道設(shè)置）、滅火器系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)，以及地面消防設(shè)施。在地道設(shè)備用房內(nèi)設(shè)置消防泵房及消防水池。消防水池補(bǔ)水采用市政給水管供水。

4.7 供配電及照明系統(tǒng)

地道沿線共設(shè)置3 座10/0.4 kV 地下變電所，與管理用房、設(shè)備用房等合建。

4.8 監(jiān)控系統(tǒng)

海曲路地道監(jiān)控系統(tǒng)包括中央控制管理、環(huán)境檢測及設(shè)備監(jiān)控、交通監(jiān)控、視頻監(jiān)控、火災(zāi)自動報警及消防聯(lián)動、有線電話和有線廣播、無線通信、供電與防雷接地等子系統(tǒng)。

5 復(fù)雜節(jié)點結(jié)構(gòu)方案

該工程地道同時承擔(dān)疏解過境交通和連接樞紐的任務(wù)，匝道眾多，方案布置和邊界條件復(fù)雜，存在大跨度、濱湖段、匝道Z4 弧形下穿主線等復(fù)雜節(jié)點。

5.1 大跨度結(jié)構(gòu)方案

地道主線與匝道分合流段跨度增大，單孔最大凈跨度達(dá)到約24 m，頂板覆土厚度2.5～3.0 m。針對大跨度雙孔箱涵結(jié)構(gòu)，對增大凈高、增加結(jié)構(gòu)空腔和雙聯(lián)折板拱三種方案進(jìn)行分析和比較。

5.1.1方案一：增大凈高方案

采用加大凈高的方式，將頂板覆土厚度減小至2.0 m左右。此時箱涵頂板厚度為1 400 mm，側(cè)墻厚度為1 300 mm，中墻厚度為700 mm，底板厚度為1 500 mm（見圖9）。對跨度最大處進(jìn)行計算分析，結(jié)構(gòu)裂縫計算和強(qiáng)度計算均能滿足設(shè)計要求。

圖9 方案一橫斷面圖（單位：mm）

5.1.2方案二：增加結(jié)構(gòu)空腔

采用增加結(jié)構(gòu)空腔（空腔凈高不小于1.5 m）的方式，將頂板覆土厚度減小至1.0 m左右。此時箱涵頂板厚度為1 300 mm，側(cè)墻厚度為1 300 mm，中墻厚度為700 mm，底板厚度為1 500 mm（見圖10）。對跨度最大處進(jìn)行計算分析，結(jié)構(gòu)裂縫計算和強(qiáng)度計算均能滿足設(shè)計要求。

圖10 方案二橫斷面圖（單位：mm）

5.1.3方案三：雙聯(lián)折板拱

采用雙連拱的方式，將頂板覆土厚度減小至不超過2.0 m。此時箱涵頂板厚度為1 400 mm，側(cè)墻厚度為1 300 mm，中墻厚度為700 mm，底板厚度為1 500 mm（見圖11）。對跨度最大處進(jìn)行計算分析，結(jié)構(gòu)裂縫計算和強(qiáng)度計算均能滿足設(shè)計要求。

圖11 方案三橫斷面圖（單位：mm）

經(jīng)綜合考慮工程量、施工難度和工期、運(yùn)營維護(hù)等多方面因素，確定采用方案一。

5.2 濱湖段地道結(jié)構(gòu)方案

主線地道在北京路以東南鄰清風(fēng)湖堤岸（見圖12），局部侵入清風(fēng)湖內(nèi)，地道南側(cè)墻體外無回填，結(jié)構(gòu)整體處于側(cè)土壓力不平衡狀態(tài)。該區(qū)段位于主線和匝道分合流區(qū)段，主體結(jié)構(gòu)整體寬度29.1～40.6 m，底板埋深11.7～13.5 m，基底位于第⑥層微風(fēng)化花崗巖層。為保證結(jié)構(gòu)的安全和適用，需重點解決地道主體結(jié)構(gòu)抗滑移穩(wěn)定性問題，同時控制地道結(jié)構(gòu)橫向變形，并做好防水輔助措施。

圖12 臨湖段平面圖

為保證結(jié)構(gòu)抗滑移穩(wěn)定性，底板設(shè)置兩處抗剪凸榫嵌入微風(fēng)化巖層，作為抗滑移附加措施。同時為了控制結(jié)構(gòu)橫向變形滿足設(shè)計要求，結(jié)構(gòu)須具備一定的整體剛度。為減小地道滲漏水風(fēng)險，在清風(fēng)湖圍堰與地道主體結(jié)構(gòu)之間約2 m的空間內(nèi)采用不透水材料回填壓實。經(jīng)過計算分析和方案比較，確定該段主要構(gòu)件尺寸為：頂板厚1.4 m，底板厚1.5 m，側(cè)墻厚1.3 m，中墻厚0.7 m，凸榫深入巖層1.5 m，凸榫橫向最小寬度1.5 m。該段橫斷面如圖13 所示。

圖13 臨湖段橫斷面圖（單位：mm）

5.3 匝道Z4 弧形下穿主線

匝道Z4 由東向西再轉(zhuǎn)向南下穿地道主線后接入樞紐北廣場負(fù)二層，為樞紐地下空間進(jìn)口匝道。Z4弧形下穿主線，與主線共板合建。該節(jié)點平面圖和縱斷面圖如圖14 和圖15 所示。

圖14 匝道Z4 下穿主線平面圖（單位：mm）

圖15 匝道Z4 下穿主線縱斷面圖（單位：mm）

匝道Z4 在主線南北兩側(cè)埋深較大，頂覆土厚度均達(dá)到了11.0 m。主線北側(cè)Z4 上部設(shè)置結(jié)構(gòu)空腔，空腔頂板與地道主線頂板同標(biāo)高，有效減小荷載作用，提升整體性，且方便施工。主線南側(cè)Z4 上部設(shè)置半圓拱架空層，在極大改善結(jié)構(gòu)整體受力的同時，作為管線通廊使用。主線橫斷面圖和匝道Z4 橫斷面圖如圖16 和圖17 所示。

圖16 匝道Z4 下穿主線橫斷面圖（單位：mm）

6 結(jié)語

海曲路地下道路是日照市迎賓路快捷化改造的重要組成部分，同時也是將日照站改造為大型綜合客運(yùn)樞紐的重要市政交通配套工程。目前，該工程主體結(jié)構(gòu)已基本完成，進(jìn)入安裝階段。該工程投入運(yùn)營將使市民交通出行更加便利，綜合客運(yùn)樞紐與城市交通之間的換乘更加高效便捷，為日照市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供助力。

圖17 主線南側(cè)匝道Z4 橫斷面圖（單位：mm）