芜湖城南长江隧道总体设计

芜湖城南长江隧道总体设计王立;王旭东【摘要】芜湖城南长江隧道为安徽省首座长江隧道,也是芜湖市城市快速路的一部分.本文主要介绍了过江隧道总体设计的思路和部分技术指标,包括隧道平面线形设计、纵断面设计、横断面设计、交通组织及收费模式分析等.【期刊名称】《工程与建设》【年(卷),期】2018(032)005【总页数】4页(P708-711)【关键词】芜湖城南长江隧道;总体设计;纵坡;交通组织;收费站;盾构【作者】王立;王旭东【作者单位】安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,安徽合肥230088;安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,安徽合肥230088【正文语种】中文【中图分类】U452.2工程背景芜湖城南长江隧道为八百里皖江第一隧，位于芜湖市长江大拐弯段。西起江北新区纬一路，东至江南弋江区大工山路，全长约6km，距下游在建商合杭高铁大桥6km，距离下游现状芜湖长江大桥9km(图1)。《长江经济带综合立交交通走廊规划(2014-2020)》中芜湖城南过江隧道被列安徽省内17条过江通道之一[1]。图1工程位置图本项目的建设对缓解现有芜湖长江大桥交通压力，加快芜湖市跨江发展战略实施，密切芜湖与合肥的联系具有重大意义。隧道线位选择设计过程中，结合规划对本隧道的选址进行了进一步论证比较(图2)。方案一：纬一路↔大工山路走向可以充分利用大工山路的绿化带设置隧道出入口，便于交通组织；同时大工山路现状车流量不大，施工场地条件较好，工程影响小。4000m，工程造价高。其次隧道在南北江滩段弯道半径较小，其中江南段隧道最小半径为1000m，虽然可满足规范要求，但隧道行车舒适性相对较低。方案二：纬一路↔红花山路走向该方案，隧道总长较方案一缩短235m，其中盾构区缩短至3620m。最小弯道半径可提高至1500m。从造价及行车舒适性而言，均具有一定优势。但红花山路宽度为40m，且两侧地块均已建成，建筑退让较少，不具有进一步拓宽条件。同时在红花山路上进一步实施高架快速路与隧道衔接将困难重重。因此，综合考虑南岸接线道路后期快速化改造的难易程度，及快速路网结构布局等因素，确定纬一路↔大工山路作为城南过江隧道的实施线位。图2隧道线位比较3设计标准道路等级：主线城市快速路。80km/h40km/h。车道数：主线双向六车道。3.5m(小客)、3.75m(客货)。(50.5m。(6)横坡：隧道内1%、隧道外1.5%。(7)道路净空：4.5m。主线最小平曲线半径1000m。凸/凹形竖曲线最小半径4500m(10)主线最大纵坡：4%。交通量等级：重型交通等级。4工程建设条件场区地貌属长江中下游冲积平原，地层结构较复杂，地层上部为人工填土，第四系松散沉积物，下伏白垩系、侏罗系基岩。第四系松散沉积物无为侧为淤泥质粉质黏土、粉质黏土、粉细砂、粉土等，厚度30～50m；南岸侧为淤泥、淤泥质粉质黏土、粉质黏土等，厚度30～40m。基岩风化起伏较平缓，岩性软单一，无为岸为白垩系粉砂岩，芜湖岸为侏罗系凝灰角砾岩。长江区域在YK5+245～YK5+275(ZK5+280～ZK5+310)处发育F1层，断层以北揭露的基岩变化较大，岩石抗压强度存在较大差异，主要为白垩系紫红色粉砂岩、灰白色石英砂岩、灰黑色泥质粉砂岩呈互层状分布；断层以南为侏罗系凝灰角砾岩，岩性单一。总体设计方案平面设计线路沿纬一路敷设，过规划化工东路路口后开始下穿，在S319以北、规划滨江路以南设工作井，城南过江隧道经过江北工作井后，盾构区间依次穿越无为侧长江大堤、1.66km北岸漫滩、1km宽长江主河槽、0.8km南岸漫滩、芜湖侧长江大堤、长江南路后在大工山路与长江南路交口东侧设置江南接收井，之后采用明挖暗埋隧U190m架跨中山南路后与隧道衔接条件。SS平曲线的两个弯道实现左右线间距在隧道外、盾构井、江中段的过渡衔接。YK1+020YK6+9855.965km。暗埋段隧道长度4.515km2000m1000mZK1+020，终ZK6+976.0755.956km4.945km，两处平曲线半1800m1100m。纵断面设计控制条件(1)起终点高程现状场地及道路高程。(2)道路最小排水纵坡的要求。(3)地下道路与地面连接匝道布设要求。(4)道路净空4.5m。(5)盾构井覆土厚度h≥0.5D(D为洞泾)。(6)大堤处洞顶与堤脚垂直间距不小于1D。江中盾构隧道埋置深度施工期在现状河床以下一般小于1.0D0.7D；运营期在河床冲刷包络线以下的深度应满足抗浮要求，且应满足航道规划2m)。减少盾构穿越土岩复合地层的长度。明挖现浇暗埋段，顶板上覆土绿化时，顶板覆土厚度不小于2m。纵断面设计关键点隧道防涝标高隧道两端均为内涝低排区。其中南岸大工山路所在弋江区为芜湖市城市建成区，场地平坦，标高7～8m。为便于隧道接线与大工山路及两侧地块的衔接，隧道防洪标准与城市防洪标准保持一致。当出现超城市内涝水位时，可紧急启用隧道防淹门，确保隧道自身安全。北岸规划为江北新城，但现状均为水田、村庄。场地平坦，标高5～6m，现状为农排防涝标准。规划防洪排涝水位尚不确定，为确保隧道安全使用，采用邻近的合芜高速公路最低点标高作为隧道接线驼峰的最高标高。驼峰以西的设计标高适当降低，便于后期城市建设。隧道纵坡度控制借鉴已通车的南京长江隧道、扬子江长江隧道、上海外滩隧道经验[2-4]，从控制工程规模方面考虑，本隧道最大纵坡采用4%，相应坡长控制在700m以内。1.66km3.5%。通过设置420m21.66km620m4420m2%，出洞接地段——坡长620m、坡度4%,通过以上调整实现了减少硬岩段盾构长度、缩短U槽长度减少征地、预留后期高架起坡跨中山南路等多个目的。盾构与地层关系隧址处地址状况自上而下主要为淤泥质软土层、粉砂/细沙层、粉砂岩/角砾岩层。在中粉砂岩/角砾岩层中进行掘进施工，成本高、速度慢。江南由于过江后需要快速出洞，上下调整纵坡，优化盾构埋深的余地不大；江北段存在1.6km长的长江慢滩盾构区，采用0.96%缓坡通过该段粉砂/细沙层，最大程度避让下卧粉砂岩层，降低造价、缩短工期。纵断面设计江北接线道路最小纵坡按0.5%控制，收费站设置在高点。在接近隧道段设置驼峰，隧道主线纵断面于K1+883处(距离收费站广场470m)以627m4%的纵坡入地。下穿北岸长江大堤后，设置1415m0.964%的缓坡,避免盾构过早进入硬岩层。然后接着以660m4%的纵坡进入江底，隧道在江底设置640m1.35%的缓坡，之后沿620m4%的纵坡上坡，为避免过长的大纵坡，在K5+890处开始设置420m2%的缓坡下穿长江南岸大堤后，到达江南盾构井，然后再以4%的坡度上坡直到地面。主线在江北、江南分别设置0.5%、0.4%的反坡，形成驼峰，避免雨水倒灌进入隧道。全线共设变坡点10处，竖曲线最小半径4500m(凸型)和4500m(凹型)。在进行平纵面组合设计时，力求使路线与地形、景观和视觉相协调。保证行车安全、舒适，使平纵指标均衡协调，避免出现各种不良线形搭配和组合(图3)。图3芜湖城南长江隧道平纵缩图横断面设计隧道盾构段采用圆形横断面，隧道外径14.5m，内径13.3m，管片厚0.6m，隧道横断面分为上、中、下三部分，上部分主要布置排烟道；中间部分主要为行车道，行车道层布置三车道行车空间，净高不小于4.5m，车道分布为3.5×2+3.75=10.75m，路缘带宽度0.5m,侧向净宽0.25m，总宽12.25m；下部为服务层，布置逃生滑道、疏散通道和维修、消防专用通道及电缆通道(图4)。图4盾构隧道横断面图隧道明挖暗埋段采用两车道孔+中间管线廊道的横断面布置；明挖敞开段采用U形结构，其设备主要布置在两侧边墙，车道宽度与主隧道一致(图5、6)。图5盾构隧道横断面图图6U槽段横断面图交通疏解设计江南岸交通疏解设计与中山南路衔接。本项目为过江隧道工程，项目周期长，大工山路还未启动快速化改造，为减少工程造价，降低工程复杂程度，近期与中山南路平交，待远期快远期上跨中山南路条件。20.5m，无法7)。图7江南交通疏解示意图因此，设计中要加强周边道路的交通渠化及边道路的路网功能，避免交通拥堵。江北岸交通疏解设计江北岸主要道路有滨江路、化工东路，受纵断面方案及隧道口位置的限制，收费站设置于化工东路以西，并设置组合式喇叭形互通立交，主线东西向通过设置间接式内环匝道接入化工东路、滨江路，滨江路、化工东路通过设置内环匝道接入隧道主线；主线南北侧均设置辅道(图8)。图8江北路网规划江北分近远期实施，近期只实施主线部分(包含主线收费站)，远期随着规划区域开发建设，交通流量的增长，再实施远期互通立交及联系辅道(图9)。图9江北远期互通效果图7收费模式分析ETCOBUETC就采用电子不停车收费系统[6]。电子不停车收费节点的建设除了完备制度保障，还需要投入较大的人力进行管理，完成收费的全过程管理和监督，营运管理难度较大。目前芜湖地区过江通道较少，如果只针对本项目建设相关配套设施，其成本就显得有点大。因此，本项目推荐采用常规收费站模式。根据《收费公路联网收费技术要求》(2007351020232024小时交通量，年平均日交通量54000pcu/d，高峰小时流量3121pcu/h，计算车道数为13进13出。考虑本项目交通量主要为小客车及不停