城市水下沉管隧道路线设计要点

张圣

（广州市市政工程设计研究总院 广东广州 510060）

沉管隧道具有埋深较浅、易与两端道路衔接、工程造价及后期营运养护费用相对较少、可多工作面同时作业等优点。近年来，随着技术的不断发展，沉管隧道已成为上海、广州、武汉等滨海临江城市修建水下道路的主要工程方案之一。目前，我国尚未颁布针对水下沉管隧道路线设计的相关规范，本文结合广州如意坊沉管隧道工程实例及国内外研究，简要总结城市水下沉管隧道路线设计要点。

1 如意坊隧道总体设计

如意坊放射线作为广州市内环路七条放射线之一，道路等级为城市快速路，红线宽度60m，双向6车道，设计速度60km/h，总体呈南北走向。一期工程路线起于内环路如意坊立交预留匝道，经环形匝道降低标高，在现新风港位置以隧道形式下穿珠江，过江后，在芳村塞坝涌口附近位置上岸，以地面道路及左转匝道的形式同芳村大道进行交通转换。如意坊隧道作为一期工程重要节点之一，下穿珠江沙贝海及白沙河航道，设计速度50km/h，采用沉管法施工。隧道全长1511m，明挖敞开段长396m，明挖暗埋段长497m，江中沉管段总长618m，由6段等长管节布置。

图1 如意坊隧道平面图

1.1 如意坊隧道平、纵面设计

如意坊隧道水下沉管段平面线形为直线，与航道接近正交。纵断面东岸（接内环高架）隧道最大纵坡为4.056%；西岸（接芳村大道）隧道最大纵坡为4.683%，江中段设置三个变坡点：变坡点1位于管节E1起点、变坡点2位于管节E3、E4接头位置、变坡点3位于管节E5、E6接头位置，凹形竖曲线最小半径为1500m，竖曲线最小长度为65.7m。

图2 如意坊隧道纵断面图

1.2 如意坊隧道横断面设计

根据相关规范，隧道建筑限界和隧道结构净空确定如下：

表1 如意坊隧道限界组成表

沉管段采用单箱三室结构设计形式，如图3所示，采用两个车行孔，一个管廊孔，单孔车行道水平净宽12.7m，中间管廊孔净宽1.6m。在横向空间上，车行孔满足双向六车道行驶，在行车道外侧设置检修道供日常检修人员使用；管廊孔分上下两层，满足供隧道使用的管线布设及日常检修空间，同时作为临时避难和逃生通道。在竖向空间上，应满足行车要求和设备布设余量，其中设备包括机电设施、给排水设施和交通设施等。随着我国交通事业的快速发展，地下道路由单点进出逐步发展为多点进出，对交通设施的要求也越来越高，除车道控制信号灯安装位置一般要求不小于0.8m外，其余设备安装高度小于0.5m。

图3 如意坊隧道横断面图（沉管段）

2 城市水下沉管隧道路线设计要点总结

2.1 平面设计

沉管隧道平面选线应尽量避开水流流速较大、河床冲刷明显区域，且与航道及堤岸治导线尽量保持正交[4]，同时应避开局部沟槽，宜选择在软土地层进行施工。在沉管隧道平面线形设计时，建议采用直线，当受地形地质等条件限制时，也可采用不设超高的圆曲线。若圆曲线半径过小，隧道需设置超高、加宽，导致结构断面不断变化，增加施工难度及工程造价；且视距无法得到保证，不利于安全行车。位于曲线段的沉管隧道，还应综合考虑沉管分节的长度与布置、管段浮运、接头防水性能等方面。

2.2 纵断面设计

沉管隧道顶部一般位于水下最深冲刷线以下1～2m[5]，应满足防锚层敷设要求。隧道内纵坡不宜小于0.5%，设计速度≥50km/h时纵坡不宜超过5%。变坡点应布置在管节的中部或者接头处且个数不宜过多[6]。位于竖曲线处的管节，顶板厚度会发生变化（凹形竖曲线加大、凸形竖曲线减小），增加管节制作和浮运沉放的难度，因此竖曲线不应过长，宜采用《城市道路路线设计规范》极限值规定的1.2～1.5倍。

2.3 横断面

城市水下沉管隧道建设成本较高，任何横断面要素的微小变化都会对工程造价和可实施性产生较大影响，设计应重点考虑建筑限界（含净高、机动车道宽度、路缘带宽度、安全带宽度、检修道宽度、缘石外露高度及建筑限界顶角高度等）、隧道内的结构装饰层厚度、隧道上方的交通指示牌高度、隧道风机的设备限界等因素。隧道结构断面尺寸宜统一，避免增加施工难度。

3 结语

城市道路水下沉管隧道作为城市道路下穿江河的工程方案之一，具有系统性强、涉及面广、工程复杂的特点。本文结合工程案例开展有限的技术探索，许多方面仍有待深入研究。

[1《]城市地下道路工程设计规范》（CJJ221-2015）[S].

[2《]城市道路工程设计规范》（CJJ37-2012）[S].

[3《]公路隧道设计规范》（D70-2004）[S].

[4《]沉管法隧道设计规范》（GB50-2017）[S]；

[5]李翔.浅析水下隧道施工工法及其路线设计应注意的问题[J].科技风，2012（05）：117～118.

[6]肖明清.水下隧道设计技术[M].北京：中国铁道出版社，2016.