浅谈城市交叉口下穿隧道设计

庄代文，彭 洪

(中国市政工程西南设计研究总院，四川成都610081)

随着社会经济和城镇化的高速发展，机动车保有量高速增长，交通日益拥堵，城市交通也面临巨大的压力。道路节点是城市交通网络的重要组成部分,也是道路交通瓶颈，其设置合理与否直接关系到相关线路乃至整个路网交通功能的发挥。为疏解交通拥堵，在城市干道节点上越来越多地采用立体交通形式，因下穿隧道具有对城市景观和噪音干扰小的等特点，近年在城市道路建设中逐渐增多。

城市交叉口下穿隧道一般由两侧敞口段和隧道框架段组成，敞口段两侧设置辅道及慢行系统与被交道路平面交叉。一般来说，设计工作主要包括总体、平纵横、结构、基坑、排水、交通、装饰、机电等专业。

2 前期调查工作

目前大多数城市下穿隧道为既有道路改建，因此受现状道路、用地红线、管线、景观等诸多因素限制。设计工作开始前，需收集现状交通流量以及路网规划，以支撑断面设计以及制定临时交通组织方案。同时，除进行地质勘察、测量外，还应对区域内现状管线作充分调查，除查询相关资料外，还需通过现场物探等措施，尽量保证调查成果的可靠性，在设计前拟定妥善的避让、改迁方案，保证设计的合理。

2 城市交叉口下穿隧道设计要点

2.1 横断面设计

城市交叉口下穿隧道一般采用矩形横断面，主要由边墙、中墙、车行道、检修道、路缘带、余宽、排水边沟、装修层等组成。隧道内横断面布置不仅应满足道路建筑限界要求，还应满足机动车道的行驶的安全、舒适和防灾等要求。

2.1.1 车行道、路缘带宽度

车行道数应根据上位规划、功能定位、交通量预测、道路红线等多方面的因素进行综合考虑。车行道及路缘带宽度应结合根据《城市道路工程设计规范》对应速度、标准选取，并与路段一致。

2.1.2 检修道

仅布置机动车道的隧道，应在右侧设置检修道，宽度宜为0.5～0.75 m，并结合隧道装修设置。当单孔机动车道小于4条时，左侧可不设置检修道，但应设置0.25 m余宽(护轮带)，否则左侧也应设置检修道。一般对于短隧道，为检修道可取0.5 m，对于特长、长及中隧道，在保证一定车速安全通行的同时，还需考虑消除或减少隧道边墙给驾驶员带来“恐之冲撞”的心里影响(“侧墙效应”)，检修道宽度应取0.75 m。检修道及余宽高度宜按速度、隧道长短等因素选取，见表1。

表1 检修道及余宽高度设置表 cm

2.1.3 隧道净高

规范要求机动车道最小净高为4.5 m，但根据实际建设、使用经验，快速路、主干路以及重要的次干路隧道车行净空宜取5 m，次干路及支路宜取4.5 m。通常，还应考虑远期隧道路面加铺罩面，预留一定的余高，同时还应根据隧道设计标准，考虑照明、通风、消防、交通设施等空间。以下为成都市区某隧道工程，为城市主干路，双向6车道，设计速度速60 km/h，车行净高5 m，结构净高5.1 m。

敞口段横断面组成为：3.5 m(人)+10.25 m(辅)+0.5 m(护栏)+0.6 m(检、装)+11.5 m(机)+0.8 m(护栏)+11.5 m(机)+0.6 m(检、装)+0.5m(护栏)+10.25 m(辅)+3.5 m(人)=53.5 m，见图1。

图1 敞口段标准横断面设计(单位：cm)

框架段横断面组成为：0.8m(墙)+0.6m(检、装)+11.25m(机)+0.35m(余宽)+0.6m(墙)+0.35m(余宽)+11.25m(机)+0.6m(检、装)+0.8m(墙)=26.1m，见图2。

图2 框架段标准横断面设计(单位：cm)

2.2 平面线形设计

平面设计主要包括主线隧道和辅道，在实际设计中，往往重视主线隧道的平面线形而忽视地面辅道的平面交通组织，笔者认为辅道交通组织则更为重要。

通常辅道与被交道路平面交叉，交通组织方案关系整个隧道功能，也是隧道框架段长度控制性因素之一。设计时，需重点考虑：辅道调头车道、慢行系统、辅道左转车道、安全距离等因素。同时，必须考虑下穿隧道建设后，地面层信号灯通常由4相位调整为3相位，即减少了原隧道直行方向交通，辅道需同时左转，不仅要满足转弯半径、车道数，还需满足之间的安全距离。

如图3所示，为某典型城市交叉口下穿隧道地面层交通组织，隧道框架段总长76 m，交叉口进口道均拓宽车道，车行及慢行系统有序，满足各个方向交通功能需求。

图3 平面交通组织

2.3 纵断面线形设计

隧道纵断面设计主要涉及到隧道埋深、结构尺寸、行车净空、横过管线、覆土厚度等几个方面的因素。在满足功能需求、规范及舒适性条件下，控制纵坡坡度，尽可能缩短隧道长度，节约造价。隧道竖向设计应考虑在道路与隧道敞口段相接处设置“驼峰”反坡形式，减少隧道汇水面积，对于不能设置时，考虑加强道路排水措施。

根据《城市道路路线设计规范》隧道内最大纵坡不宜大于3 %，困难时不应大于5 %。根据实际经验，针对城市交叉口下穿隧道，需考虑行车舒适性、工程造价等多方面因素，纵坡宜取4.5 %左右，但受到限制条件时，可以取5 %。

2.4 结构设计

挡墙结构是普遍采用的一种形式，通过在基坑两侧设置挡土墙形成隧道敞口段，该种形式具有结构简单、造价低、施工快、易于维护的特点，因此应用广泛。但对于降雨量大，地下水位高、地质情况复杂的地区需慎重考虑，易出现挡墙侧壁漏水，路基路面病害较多等问题。

U形船槽结构也是普遍采用的另外一种形式，通常采用防水钢筋混凝土浇筑U型船槽结构，底部及侧面均放置防水材料。该结构常应用与地下水丰富、地质情况较差的地区，能完全阻隔地下水的侵入，经久耐用、结构可靠性高，当然该种结构投资较大，施工相对较复杂，必须考虑抗浮问题。

敞口段结构形式应对用地、投资、地质、水文、景观等情况综合考虑，通常采用挡墙和U型船槽组合结构形式，在常水位以上采用普通挡墙并加强排水，以下采用U型船槽结构。用地条件允许，起点段可局部结合绿化采用基坑放坡形式，例如中山市博爱路与兴中路交叉口下穿隧道。

城市道路下穿隧道框架段一般采用箱体结构，结构设计过程中，必须考虑抗浮问题。

隧道框架段和U型船槽段结构宜结合道路横坡、超高设置，减少调平层混凝土量。U型船槽与挡墙路基衔接处应进行加固设计，设置搭板和过渡板，各层沥青混凝土中铺设玻纤格栅，缓解路面反射裂缝。隧道坡道沥青混凝土中面层混合料应添加抗车辙剂。对于中、长及特长隧道，铺装采用沥青混凝土时，应添加阻燃剂，例如成都市红星路南延线下穿隧道，长2 115 m，上面层掺加5 %～8 %改性沥青重量的阻燃剂，并要求阻燃改性沥青氧指数OI≥23%。

2.5 排水系统

下穿隧道排水系统一般由雨水收集系统、集水系统、泵站、出水管道等组成。近年，时常发生城市下穿隧道淹水情况，造成生命、财产重大损失，因此排水设计是隧道工程成功与否的关键。

由于城市下穿隧道周围用地紧张，部分隧道将泵房布置于地下，日常维护通过隧道检修道进出，虽然表面上有效地解决了用地问题，但当遇到特大暴雨及突发事件时，隧道一旦淹水，势必造成泵站机房进水，存在极大安全隐患。例如广东沿海某下穿隧道，遭遇强降暴雨，外围排水出口不畅，造成隧道及泵房均进水无法运行，排水出口疏通后，仍需其它抽水设备降水后才能对隧道水泵进行维修。

因此，根据成都市近年来建设、管理部门经验，下穿隧道雨水重现期按P≥30年计取，通常采用地下设置集水池、地面设置泵房形式，泵站出水需建设独立的雨水系统进入市政雨水干管、沟渠，保证出水通畅。

2.6 附属设施设计

城市下穿隧道在满足交通功能的同时，还需考虑其内外 建筑装饰，与周边环境协调，敞口段常采用花岗石贴面、浮雕贴面、油漆刷面等；框架段可采用防火漆顶、秀壁板内墙装饰等。另外，隧道内照明、通风、监控、消防可根据相关规范要求进行布置，建议相关机电设备与排水泵房结合设置，便于维护管理。

3 结束语

如今城市道路交叉口建设中，下穿隧道应用日益广泛，也是应对城市交通的良好选择之一。下穿隧道是城市交通的重要节点，在设计过程中应考虑全面、慎重对待，前期调查要详细，在重视“结构”设计的同时，要认真分析功能需求，做好“平、纵、横”、交通组织和排水设计的同时，也要注重细节处理，设计中要进行充分的方案比较，应尽量避免因设计考虑不周，带来交通功能不足以及隧道相关病害出现。

[1] 刘新民.城市汽车地下通道设计的几点体会[J].城市道桥与防洪，2010，(2)

[2] 苏功军.浅析城市下穿地道排水系统设计[J].城市道桥与防洪，2010，(3)

[3] JTG D70-2004公路隧道设计规范[S]