余杭区星河路隧道工程总体设计

金丽莉，章立峰，邹金杰，潘乘浪

JIN Lili1，ZHANG Lifeng2，ZOU Jinjie2，PAN Chenglang2

(1.余杭区城市建设前期办公室，浙江 杭州311199;2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州310014)

拟建项目余杭区星河路隧道工程位于杭州市余杭区临平副城，城区“一环、五纵、三横、二连”规划路网中部，是连接余杭经济开发区和临平新城乃至乔司片区的重要通道。

本工程隧道洞口近接住宅密集区、液化石油气储配站施工，周边环境非常复杂，前期方案研究工作历时一年多。本文对星河路隧道工程的总体设计进行探讨。

1 功能定位

根据《余杭综合交通规划》，星河路隧道为“五纵”之一星河路—西安路城市南北向主干路的重要构成部分，此纵轴在地理位置上居中，能较好地承担对外交通功能。见图1。

图1 余杭综合交通规划路网图

本工程研究范围东至邱山大街、景星观路及沿山路，南至藕花洲大街，西至09 省道(望梅路)，北至星光街，占地面积约为4.48 km2。

涉及临平山周边区域的“三纵”已完成其中的“二纵”，而地处中间地带的一纵(星河路—星河南路(西安路))两端接线已经建设完成。

目前该区域总面积4.48 km2，现状主干路网面积约4.8 km2(1.2 km/km2路网规划密度)，从路网密度看存在增加的合理性。星河路隧道建成后，必将更进一步完善区域路网，尤其为临平山以北区域的发展奠定良好的基础。见图2。

图2 临平山区块交通现状图

2 建设规模

2.1 接线条件

隧道北接线星河路，红线宽度60 m，双向6 车道;南接线西安路立交桥，宽度22 m，双向4 车道，两侧设置2 车道地面辅道。

从交通功能与路网的匹配性看，星河路隧道宜采用双向6 车道规模合适。

2.2 交通流量分析

研究区域内的主干路主要有09 省道、邱山隧道、星河路、星河南路(西安路)、藕花洲大街、邱山隧道等，高峰小时流量为1 700～2 920 pcu/h，道路饱和度在0. 45～0. 68。通过相关分析，隧道建成后，南向高峰小时交通量为1 285 pcu/h，北向高峰小时交通量为1 415 pcu/h，远期高峰小时交通量为5 100 pcu/h，并得出隧道4、6 车道未来交通饱和度及服务水平，见表1［1］。

表1 隧道4、6 车道交通服务水平对比

2.3 投资分析

根据估算分析，隧道双向6 车道投资2.31 亿元，10 万/每延米，双向4 车道投资2.10 亿元，9 万/每延米，相对增加投资约2 100 万元。隧道一旦建成，后期改扩建非常困难。因此，建议隧道按双向6车道规模建设。

3 工程概况

余杭区星河路隧道工程线路呈南北走向，南起星河南路(西安路)立交桥，北至星光街，贯通临平山南北两侧。路线全长2 093.622 m，包括隧道及两端接线道路和桥梁，其中东线隧道长1 105 m，西线隧道长1 107.5 m，总投资约7.90 亿元。建设标准为城市主干路，双向6 车道，隧道单洞限宽15.5 m，单洞最大开挖跨度达18.5 m，为杭州市政“第一大跨度”隧道。见图3。

图3 工程项目地理位置图

4 总体布置

4.1 平面布置

4.1.1 主要控制因素

隧道场区内用地以公建和民宅为主。隧道北端接线建设环境比较单一，相对复杂的区域主要集中于南端接线，具体见图4 和表2。

图4 沿线控制因素图

表2 沿线控制因素一览表

4.1.2 南接线布置

根据前述控制因素，隧道南口住宅区密集，南接线布置应“以人为本”，尽量避开住宅区，减少拆迁工作，降低前期工作难度，以顺利推进工程进展。

线路布置起点位于西安路立交桥沪杭铁路以北段，原立交桥顺应线形，适当西偏，进行一次改造，于藕花洲大街以南落地。西安路—藕花洲大街交叉口采用平交方案，藕花洲大街以北段接线绕避丁山农居点、二监家属区和华清山庄，从丁山农贸市场、企业厂房和武警汽车训练大队穿过，与华清山庄房屋最小距离30 m，与二监家属区房屋最小距离27 m。见图5。

图5 曲线线位布置方案

4.1.3 北口布置

隧道北接线采用双向6 车道布置，与原星河路—星光街交叉口相接，形成十字交叉口。

杭州中博液化石油气储配站位于拟建隧道出口西北(星光街南侧)，液化气储罐总容量1 100 m3。该储配站专门为居民日常用燃气灌装服务。见图6。

图6 隧道北口布置图

根据《建筑设计防火规范(GB 50016—2006)》相关要求，隧道出入口属于重要公共建筑物，与储罐的防火间距为110 m［2］。

4.1.4 平面总体布置

工程范围:线路南起西安路立交桥，北接星河路，全长约2 094 m。

工程内容如下(图7):

(1)隧道双向6 车道，东线隧道长1 105 m，西线隧道长1 107.5 m;

(2)西安路立交桥改建138 m，跨上塘河桥42 m;

(3)南接线760 m，北接线229 m;

(4)洞身设置2 处车行兼人行横通道和2 处人行横通道，间距不大于250 m;

(5)隧道南口，于安平路北侧设1 座管理用房。

图7 工程平面总体布置图

4.2 纵断面布置

4.2.1 竖向控制因素

(1)各相交道路的相交及规划标高，如藕花洲大街、安平路、星光街等;

(2)上塘河50 年一遇洪水位及规划梁底标高;

(3)为满足道路排水的要求，道路纵向坡度不应小于0.3%;

(4)纵坡坡度、竖曲线半径、长度等按照设计车速根据规范要求确定。4.2.2 纵断面设计

工程全长约2 093.622 m，地面道路起点处设计标高为5.09 m，终点处设计标高为12.6 m。道路全线共设6 处变坡点(接线及隧道)，最大纵坡4.30%，最小纵坡0.35%，最大坡长570 m，最小坡长110 m。见图8。

隧道内采用“人”字坡，南口设计标高为12.997 m，北口设计标高为16.033 m，最大纵坡为1.54%，最小纵坡为0.35%。见图8。

图8 隧道纵断面布置图

4.3 横断面布置

隧道断面内轮廓除符合隧道建筑限界的规定外，还应考虑洞内排水及通风照明、防火、监控、营运管理等附属设施所需要的空间，以及地质情况、结构受力、施工方法等，使断面形式及尺寸，达到安全、经济、合理。

隧道内考虑机动车双向6 车道通行，从合理利用隧道空间角度出发，在两侧设置扩大检修道，在满足隧道自身管线布设条件充足的前提下，预留市政公用管线的布设空间。隧道采用三心圆断面形式，断面布置见图9。

图9 隧道横断面布置图

单洞限宽:0.75 m(检修道)+0.5 m(左侧向宽度)+3. 5 m(机动车道)+3. 5 m(机动车道)+3.5 m(机动车道)+0.5 m(右侧向宽度)+3.25 m(扩大检修道)=15.5 m。

车道限高:4.5 m，检修道限高:2.5 m。

5 机电设计

由于本工程位于临平副城中心，考虑提高一级，按城市二类交通隧道标准设置通风、消防、监控等机电附属设施。

(1)通风:纵向射流通风与排烟，正常营运CO允许体积分数≤70 ppm，发生事故时≤200 ppm(20 min 以内)。

(2)消防:消火栓30 L/s(室外)，20 L/s(室内)。

(3)照明与配电:平均照度标准按60 km/h 车速对隧道内照明的要求进行配置;照明、风机、监控系统、消防负荷均为一级负荷。

(4)交通监控:按城市二类隧道标准配置。

6 隧道支护结构设计及施工方案

6.1 隧道支护结构设计

本隧道单洞净宽为15. 5 m，开挖跨度达到18.5 m，双洞净距为6～30 m，为大跨小净距隧道。

隧道支护设计根据新奥法原理，结合相关规范、有限元计算分析和工程类比进行设计，针对浅埋大跨度、小净距和不同的围岩级别采用不同的支护方式和衬砌结构，在保证结构安全与稳定的前提下做到经济、合理［3］。隧道支护参数见表4。

表4 隧道支护参数

6.2 施工方案

星河路隧道位于临平城区，单洞全长1 105 m，洞身穿越临平山，主要地质为强风化、中风化岩屑砂岩，最大埋深约180 m，围岩多为Ⅲ～Ⅳ级，地质条件较好，宜采用钻爆法进行施工。

由于隧道位于城区内，隧道两端洞口附近均分布有地表建筑，南端进口处民居点尤为密集，与华清山庄最小距离为30 m，与二监社区最小距离为27 m。

大量工程经验表明:隧道近接地表建筑施工时，若不采取工程减震措施，极易对建筑物造成损坏，同时爆破产生的噪声也对邻近居民的正常生活造成较大影响。

本工程本着“以人为本，尽可能减小对周边环境的影响”的原则，主要采用控制爆破技术，辅以非爆破开挖技术［4］，具体如下:

(1)隧道南口:地表建筑和邻近居民密集，洞口段采用铣挖机进行非爆破开挖。

(2)洞身段及隧道北口:采用控制爆破技术，爆破震速控制在0.5～1.5 cm/s。

7 景观设计

宋僧道潜《过临平》一诗云:“风蒲猎猎弄轻柔，欲立蜻蜓不自由。五月临平山下路，藕花无数满汀洲。”景观设计中以花入意，结合周边自然山体、水体、居住风光，以“迎南北之客，观古今之变，塑灿烂花路”为主要设想，形成以星河路隧道为轴，处处书写临平印象，以展示繁华似锦、飘逸写意的总体景观景象。将星河路隧道(连接线)打造成印象鲜明、底蕴浓郁、环境舒适、山清水秀、绿意盎然的现代画卷［5］。见图10、图11。

图10 南口效果图

图11 北口效果图

8 结 语

随着城市交通建设的发展，城市隧道的建设条件越来越复杂，不可避免要近接建(构)筑物施工。

星河路隧道在前期方案研究中，充分考虑了技术方案和周边环境的和谐统一，优化总体设计方案，并借鉴了国内外类似工程的成功施工经验，认真研究，精心设计，制定合理的施工方案。

目前工程已顺利开工，进展顺利，希望能为城市交通隧道设计积累更多的工程经验。

［1］ 北京市市政设计研究院.CJJ 37—2012 城市道路工程设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2012.

［2］ 公安部天津消防研究所.GB 50016—2006 建筑设计防火规范［S］.北京:中国计划出版社，2006.

［3］ 重庆交通科研设计院. JTG D70—2004 公路隧道设计规范［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［4］ 谢达文.城市浅埋及超浅埋隧道非爆破技术设备选型与配套研究［J］.现代隧道技术，2013，50(1):40 -45.

［5］ 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院. 余杭区星河路隧道工程技术文件［R］.杭州:中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，2013.