王 立,， 王旭東

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

摘 要：蕪湖城南長(zhǎng)江隧道為安徽省首座長(zhǎng)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(guò)江隧道總體設(shè)計(jì)的思路和部分技術(shù)指標(biāo)，包括隧道平面線形設(shè)計(jì),、縱斷面設(shè)計(jì),、橫斷面設(shè)計(jì)、交通組織及收費(fèi)模式分析等,。

關(guān)鍵詞： 蕪湖城南長(zhǎng)江隧道,；總體設(shè)計(jì)；縱坡,；交通組織,；收費(fèi)站；盾構(gòu)

1 工程背景

蕪湖城南長(zhǎng)江隧道為八百里皖江第一隧,，位于蕪湖市長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)江大橋9km(圖1)?！堕L(zhǎng)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(guò)江隧道被列安徽省內(nèi) 17 條過(guò)江通道之一[1],。

圖1 工程位置圖

本項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)緩解現(xiàn)有蕪湖長(zhǎng)江大橋交通壓力，加快蕪湖市跨江發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施,，密切蕪湖與合肥的聯(lián)系具有重大意義,。

2 隧道線位選擇

設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)合規(guī)劃對(duì)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

大工山路位于蕪湖城市總體規(guī)劃中的中心城區(qū)“日”字型城市快速路內(nèi)環(huán)線的南線,，道路等級(jí)高，紅線較寬,，接線條件順暢,，通行能力較好；隧道出口設(shè)置在大工山路,，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(shí)大工山路現(xiàn)狀車流量不大,，施工場(chǎng)地條件較好,，工程影響小。

但是,，該走向南北兩岸接線道路位置錯(cuò)位較大,，穿江段路線長(zhǎng)，盾構(gòu)區(qū)長(zhǎng)4 000m,，工程造價(jià)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1 000m,，雖然可滿足規(guī)范要求,，但隧道行車舒適性相對(duì)較低。

方案二：緯一路?紅花山路走向

該方案,，隧道總長(zhǎng)較方案一縮短235m,，其中盾構(gòu)區(qū)縮短至3 620m。最小彎道半徑可提高至1 500m,。從造價(jià)及行車舒適性而言,，均具有一定優(yōu)勢(shì)。

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(shí)在紅花山路上進(jìn)一步實(shí)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(guò)江隧道的實(shí)施線位,。

圖2 隧道線位比較

3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

(1)道路等級(jí)：主線城市快速路。

(2)設(shè)計(jì)速度：主線 80km/h,，輔道 40km/h,。

(3)車道數(shù)：主線雙向六車道。

(4)車道寬度： 3.5m(小客),、3.75 m(客貨),。

(5)路緣帶寬度： 0.5m。

(6)橫坡：隧道內(nèi) 1%,、隧道外 1.5%,。

(7)道路凈空：4.5m,。

(8)主線最小平曲線半徑 1 000m,。

(9)凸/凹形豎曲線最小半徑 4 500m。

(10)主線最大縱坡：4%,。

(11)交通量等級(jí)：重型交通等級(jí),。

(12)通行車輛：禁止危險(xiǎn)化學(xué)品、大貨,、中貨等車輛,，僅限通行客車及小貨。

4 工程建設(shè)條件

場(chǎng)區(qū)地貌屬長(zhǎng)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(wú)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。基巖風(fēng)化起伏較平緩,，巖性軟單一,，無(wú)為岸為白堊系粉砂巖，蕪湖岸為侏羅系凝灰角礫巖,。長(zhǎng)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(qiáng)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。

5 總體設(shè)計(jì)方案

5.1 平面設(shè)計(jì)

線路沿緯一路敷設(shè),，過(guò)規(guī)劃化工東路路口后開(kāi)始下穿,，在S319以北、規(guī)劃濱江路以南設(shè)工作井,，城南過(guò)江隧道經(jīng)過(guò)江北工作井后,，盾構(gòu)區(qū)間依次穿越無(wú)為側(cè)長(zhǎng)江大堤、1.66km北岸漫灘,、1km寬長(zhǎng)江主河槽,、0.8km南岸漫灘、蕪湖側(cè)長(zhǎng)江大堤,、長(zhǎng)江南路后在大工山路與長(zhǎng)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道及敞口U型槽方式，在中山南路交口西側(cè)190m處接地,，預(yù)留后期大工山路高架跨中山南路后與隧道銜接條件,。

由于線路條件的限制，過(guò)江段隧道為大角度S形式,。左右線進(jìn)行設(shè)計(jì),，利用S型平曲線的兩個(gè)彎道實(shí)現(xiàn)左右線間距在隧道外、盾構(gòu)井,、江中段的過(guò)渡銜接,。

其中右線起點(diǎn)YK1+020，終點(diǎn)YK6+985,，路線長(zhǎng)度5.965km,。暗埋段隧道長(zhǎng)度 4.515km，兩處平曲線半徑分別為2 000m和1 000m,；左線起點(diǎn) ZK1+020,，終點(diǎn) ZK6+976.075,，路線長(zhǎng)度 5.956km，其中隧道長(zhǎng)度 4.945km,，兩處平曲線半徑分別為1 800m和1 100m,。

5.2 縱斷面設(shè)計(jì)控制條件

(1)起終點(diǎn)高程現(xiàn)狀場(chǎng)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,。

(7)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 1.0D，局部地段不小于 0.7D,；運(yùn)營(yíng)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)劃水深以及船舶錨擊深度要求(最大錨擊深度以下不小于 2m)。

(8)減少盾構(gòu)穿越土巖復(fù)合地層的長(zhǎng)度,。

(9)明挖現(xiàn)澆暗埋段,，頂板上覆土綠化時(shí)，頂板覆土厚度不小于 2m,。

5.3 縱斷面設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

5.3.1 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(chǎng)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(shí)，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(chǎng)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(diǎn)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(jì)標(biāo)高適當(dāng)降低，便于后期城市建設(shè),。

5.3.2 隧道縱坡度控制

借鑒已通車的南京長(zhǎng)江隧道,、揚(yáng)子江長(zhǎng)江隧道,、上海外灘隧道經(jīng)驗(yàn)[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(zhǎng)控制在700m以內(nèi)。

南岸出洞較早,，隧道內(nèi)連續(xù)爬坡長(zhǎng)度為1.66km,，平均縱坡3.5%。通過(guò)設(shè)置420m長(zhǎng)2%休息坡,，將1.66km爬坡段分為盾構(gòu)埋深抬升段(控制造價(jià))——坡長(zhǎng)620m,、坡度4%，緩坡休息段——坡長(zhǎng)420m,、坡度2%,，出洞接地段——坡長(zhǎng)620m、坡度4%,通過(guò)以上調(diào)整實(shí)現(xiàn)了減少硬巖段盾構(gòu)長(zhǎng)度,、縮短U槽長(zhǎng)度減少征地,、預(yù)留后期高架起坡跨中山南路等多個(gè)目的。

5.3.3 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(guò)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(zhǎng)的長(zhǎng)江慢灘盾構(gòu)區(qū),，采用0.96%緩坡通過(guò)該段粉砂/細(xì)沙層,，最大程度避讓下臥粉砂巖層，降低造價(jià),、縮短工期,。

5.4 縱斷面設(shè)計(jì)

江北接線道路最小縱坡按 0.5%控制，收費(fèi)站設(shè)置在高點(diǎn),。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(fèi)站廣場(chǎng) 470m)以627m4%的縱坡入地。下穿北岸長(zhǎng)江大堤后,，設(shè)置1 415m 0.964%的緩坡,避免盾構(gòu)過(guò)早進(jìn)入硬巖層,。然后接著以660m 4%的縱坡進(jìn)入江底，隧道在江底設(shè)置640m 1.35%的緩坡,，之后沿620m 4%的縱坡上坡,，為避免過(guò)長(zhǎng)的大縱坡,，在K5+890處開(kāi)始設(shè)置420m 2%的緩坡下穿長(zhǎng)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(diǎn)10處,，豎曲線最小半徑4 500m(凸型)和4 500m(凹型)。在進(jìn)行平縱面組合設(shè)計(jì)時(shí),，力求使路線與地形,、景觀和視覺(jué)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(zhǎng)江隧道平縱縮圖

5.5 橫斷面設(shè)計(jì)

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(kāi)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6 U槽段橫斷面圖

6 交通疏解設(shè)計(jì)

6.1 江南岸交通疏解設(shè)計(jì)

(1)與中山南路銜接,。本項(xiàng)目為過(guò)江隧道工程,，項(xiàng)目周期長(zhǎng)，大工山路還未啟動(dòng)快速化改造,，為減少工程造價(jià),，降低工程復(fù)雜程度，近期與中山南路平交,，待遠(yuǎn)期快速化改造時(shí),，一并分析解決快速內(nèi)環(huán)線的大范圍交通組織設(shè)計(jì)問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)預(yù)留遠(yuǎn)期上跨中山南路條件,。

(2)與長(zhǎng)江南路銜接,。盾構(gòu)井位于長(zhǎng)江南路交口，與長(zhǎng)江南路高差達(dá)20.5m,，無(wú)法設(shè)置連接匝道,，主線兩側(cè)設(shè)置地面輔道與長(zhǎng)江南路平交，過(guò)江車輛通過(guò)中山南路平交口及周邊路網(wǎng)繞行(圖7),。

圖7 江南交通疏解示意圖

因此,，設(shè)計(jì)中要加強(qiáng)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,。

6.2 江北岸交通疏解設(shè)計(jì)

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(fèi)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(guò)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(guò)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(shí)施，近期只實(shí)施主線部分(包含主線收費(fèi)站),，遠(yuǎn)期隨著規(guī)劃區(qū)域開(kāi)發(fā)建設(shè),，交通流量的增長(zhǎng)，再實(shí)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(fèi)模式分析

江南為城市建成區(qū),，無(wú)設(shè)置收費(fèi)站條件，故將收費(fèi)站設(shè)置在江北,。為避免收費(fèi)站成為交通瓶頸,，結(jié)合我國(guó)交通工程發(fā)展水平及蕪湖地區(qū)現(xiàn)狀,，進(jìn)行了“電子不停車收費(fèi)”型式的探討。電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)是指整個(gè)收費(fèi)廣場(chǎng)基本由ETC車道組成,，有OBU卡的車輛在自由流的狀態(tài)下無(wú)阻攔不減速不?？康臓顟B(tài)下通行ETC車道，自動(dòng)完成計(jì)次計(jì)費(fèi)[5],。電子不停車收費(fèi)站較傳統(tǒng)收費(fèi)站規(guī)模較小,，通行速度快，是收費(fèi)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),，現(xiàn)階段,，僅在一定區(qū)域范圍內(nèi)實(shí)施案例，如武漢過(guò)江橋隧就采用電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)[6],。

電子不停車收費(fèi)節(jié)點(diǎn)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(fèi)的全過(guò)程管理和監(jiān)督,，營(yíng)運(yùn)管理難度較大,。目前蕪湖地區(qū)過(guò)江通道較少，如果只針對(duì)本項(xiàng)目建設(shè)相關(guān)配套設(shè)施,，其成本就顯得有點(diǎn)大,。因此，本項(xiàng)目推薦采用常規(guī)收費(fèi)站模式,。

根據(jù)《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)技術(shù)要求》(2007年第35號(hào)公告),，收費(fèi)系統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)為使用開(kāi)始10年，計(jì)劃2023年底通車,，因此以2024年為特征年,，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)小時(shí)交通量，年平均日交通量 54 000 pcu/d,，高峰小時(shí)流量 3 121 pcu/h,，計(jì)算車道數(shù)為13進(jìn)13出?？紤]本項(xiàng)目交通量主要為小客車及不停車收費(fèi)(ETC)的設(shè)置,，適當(dāng)減少收費(fèi)站規(guī)模，確定收費(fèi)站規(guī)模為11進(jìn)11,，其中包含3進(jìn)3出不停車收費(fèi)車道,。

8 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，沿江城市穿越長(zhǎng)江隧道等工程在我國(guó)已有了不少成功案例,，但主要集中在上海、南京等沿江經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市,。作為安徽省的首座長(zhǎng)江隧道,，蕪湖城南長(zhǎng)江工程具有其特有的示范價(jià)值,。本文主要介紹了蕪湖城南長(zhǎng)江隧道總體設(shè)計(jì)的思路和部分技術(shù)指標(biāo)，希望可為以后同類型工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)起到一定的參考作用,。

〔參考文獻(xiàn)〕

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中圖分類號(hào)：U452.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-5781(2018)05-0708-04

收稿日期：2018-10-12,； 

修改日期：2018-10-30

作者簡(jiǎn)介：王 立(1983-)，男,，陜西西安人,，安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司高級(jí)工程師．