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1、5.市政交通-隧道工程 5.1建设条件5.2总体设计5.3隧道线形设计5.4隧道主体设计5.5隧道附属工程5.6工程案例随着经济建设和城市化发展，交通已经成为当今城市最为严重的问题之一。城市居民生活水平的提高，对环境也提出了越来越高的要求。构建立体交通、倡导公共交通，对缓解城市交通拥堵、改善道路交通环境具有重要意义。构建立体交通之一就是发展城市地下道路。当前我国一些主要城市都在发展城市地下道路隧道。如北京奥运公园地下道路隧道；上海延安东路越江隧道、上海军工路隧道、打浦路隧道、外环隧道；南京玄武湖隧道、武汉长江隧道、杭州西湖隧道；扬州瘦西湖隧道；青岛胶州湾海底隧道；厦门翔安海底隧道等。本章隧道工
2、程是指城市地下道路隧道。5.1建设条件 城市地下道路与地面道路有比较大的差异，表现在道路环境、驾驶行为、设施配置、运营与防灾、道路特征与交通组织以及建设特征等方面。城市地下空间的发展，逐步出现了一些新型的地下车行服务设施。传统意义上的单点进出隧道向着多点进出、系统性的长距离地下车行设施发展。这些新型的地下车行设施与传统的单点进出隧道相比，在交通定位、使用功能、通风、防灾、应急救援等方面都存在显著差异。地下道路与地面道路的差异对比见表5.1-1。城市地下道路典型断面见图5.1-1。表5.1-1 城市地下道路与地面道路的差异对比 差异地面道路地下道路道路环境外部环境受外界雨、雪等影响几乎不受外界影
3、响光环境自然光需要辅助照明空气环境与外界空气一样污染积聚，中等以上长度隧道需设辅助通风系统温度湿度环境随外界变化相对稳定声环境自然声、噪声不大噪声大驾驶行为与车辆特征驾驶人行为正常保守、心理影响、容易疲劳车辆运行特征除快速路外，一般道路受两侧干扰较大连续流、干扰少、容易超速设施配置标志标线、护栏等常规交通设施、相对简单除正常的交通设置外，需配置通风、照明、监控、消防、逃生等运营与防灾简单，对防灾安全要求低对运营安全要求高，需进行消防、逃生等防灾设计道路特征与交通组织相对容易空间有限、封闭，视距等受影响，内外衔接相对困难建设特征空间位置高架或地面地下深埋或浅埋影响因素地质、地形除地面影响外，受管
4、线、地下其它设施影响较大施工技术简单技术难度大、风险高效益初期投入少初期投入较大，但环境保护等长远效益明显，综合优势明显图5.1-1 城市地下道路典型断面城市地下道路隧道与公路隧道也不同。除了地理位置差异，在建设条件、交通特点、技术标准等方面也有较大差异。城市地下道路隧道位于城市区域，人口稠密，建筑物多，难度大，风险高；交通特点也不一样；城市地下道路以小客车为主；一般设有多点进出。另外隧道附属设施的要求也相对较高。具体比较见表5.1-2。表5.1-2 城市地下道路与公路隧道不同 差异公路隧道城市地下道路建设条件主要受地质、地形因素影响穿越城市中心区，地下管线、地下构筑物多受沿线开发、拆迁等影响
5、较大交通特点客货混行、包含重载交通交通组成较为单一交通流量大道路特点与交通组织以单点进出为主，线形、技术标准要求较高，交通组织简单建筑横断面形式多样，如通孔、双层等存在多点进出、服务沿线重点区域受地下设施影响，部分路段平、纵线形技术标准较低，尤其是匝道等道路总体走向受城市道路路网布局、详规控制需考虑与地面道路衔接，统筹布置。功能性功能单一，主要承担交通功能复合功能性强，不仅承担交通功能，还与高压电缆、输水管线、光缆等管线共构或与轨道通孔，形成路轨公用断面附属设施与安全防灾等相对简单通风差异，存在道路分岔、车流汇入与分离影响，对洞口污染排放要求高交通监控复杂，需要与周边路网联动协调，进行统一规划
6、技术标准以公路隧道和公路线形设计相关规范为依据采用城市道路工程技术标准，小客车专用时采用小客车专用技术标准图5.1-2 城市地下道路隧道图5.1-3 公路隧道城市地下道路从功能上讲，主要有以下几种类型：穿越江河、山体等障碍物的城市地下道路。如上海市区穿越黄浦江的越江隧道；南京、武汉市区穿越长江的隧道；北京市区穿越西山风景区的西山隧道等。穿越一个或多个交叉口的城市地下道路。这种类型的地下道路通常也称为城市下立交，其功能是为了改善节点的交通矛盾、或改善区域景观环境而设置。比如北京市奥运公园地下大屯路隧道、慧忠路隧道；上海市穿越世纪大道的东方路隧道等。系统多点进出的城市地下道路。这种类型的地下道路通
7、常较长、规模较大，并设多个进出口，与路网连续较为紧密，以服务中长距离交通为主。在交通网络中承担了较强的系统性交通功能。改善城市区域到发交通、沟通联系地下车库、整合车库资源的城市地下道路。比如北京的中关村、金融街等在地下形成连接多个地下车库的地下道路系统。城市地下道路按照长度又分为特长距离、长距离、中距离和短距离地下道路隧道，见表5.1-3。 表5.1-3 城市地下道路长度分类 分类特长距离地下道路长距离地下道路中距离地下道路短距离地下道路长度L（m）L3000m3000mL1000m1000mL500mL500m城市地下道路根据服务对象可分为机动车专用地下道路和机动车及行人非机动车共用地下道路
8、。根据服务车型，可分为混行车地下道路和小客车专用地下道路。城市地下道路根据主线封闭段长度及交通情况，按防火灾设计要求分为四类，见表5.1-4。表5.1-4 城市地下道路防火设计分类 用途封闭段长度L（m）一类二类三类四类可通行危险化学品等机动车L1500m5003000m1500L3000m500L1500mL500m注：L为主线封闭段的长度。5.2总体设计 地下道路的总体设计应符合现行行业标准城市道路工程设计规范（CJJ37）的规定，同时应符合下列要求：与城市路网合理衔接，与区域路网规划、区域地下空间规划相结合。符合城市地下空间规划确定的深度分层、限界。处理好与地面交通、城市历史风貌、城市空
9、间环境的关系。处理好与市政管线、轨道交通设施、综合管廊及地下文物等其它地下基础设施关系，合理安排节约化利用地下空间。城市地下道路总体设计包括地下道路与城市路网、地下空间开发的相互关系。从功能、使用、安全等方面，处理好地下道路线形设计中的平面、纵断面和横断面，满足视距要求，确保行车安全与舒适。规划布置出入口位置、间距和形式的综合设计及出入口交通组织，协调与地面交通的衔接，保证地下道路主线通畅，进出交通有序，与周边路网衔接顺畅。城市地下道路交通设施设计应加强安全行车引导，交通设施应简洁、可视性好、易识别。同时城市地下道路设计应根据规划预留必要的实施条件。城市地下道路结构主体设计，应满足耐久性设计要
10、求。主体结构的设计年限为100年。主体结构应分别对施工阶段和使用阶段按承载能力极限状态及正常使用极限状态进行设计。道路路面结构应满足耐久性和稳定性的要求，沥青路面结构设计使用年限不应小于15 年，水泥混凝土路面结构设计使用年限不应小于30 年。当采用沥青混凝土路面时应具有阻燃性好、噪音低的性能。城市地下道路设计还应根据通风、供电、照明、监控、防灾等要求，进行综合设计。城市地下道路设计应符合国家环保政策、法规，注重环境保护和资源节约，在满足安全、经济、可靠的原则下，体现节能环保。对通风、照明等能耗较大的设备，选用高效、低能耗的产品进行节能设计。城市地下道路设计应开展景观设计，洞口、洞内装饰以及风
11、亭等美化设计应与周围城市环境相协调。城市地下道路设计应根据工程地质与周边环境，从技术、经济、工期、环境影响等方面综合比较，选择合理的结构型式和施工工法。5.3隧道线形设计 城市地下道路的平、纵线形要素的设计原理和方法与地面道路基本一致。但在总体布置、设计原则、考虑因素、相关技术标准等方面存在一定的差异，以适合地下道路的建设要求。隧道线形设计包括5个部分的内容。5.3.1平面线形城市地下道路的平面线形布置除受城市道路网布局、地区控制性详细规划、道路规划红线宽度等影响外，还受到地下管线设施、建筑物基础的影响。另外在地下封闭空间，司乘人员的行车视线受两侧侧墙和顶板等影响强烈，地下道路的平面线形布置应
12、注意对行车视距的保障，保证线形流畅，自然诱导驾驶人视线。对于上、下分离的独立双洞的地下道路，在平面线形布置时，应保证双洞之间的最小净距。净距离过小会对相互结构产生不利影响，甚至会影响到地面沉降。但距离多大，对道路在两端地面展线不利。在现行的公路隧道设计规范（JTG D70）中，隧道间净距根据地层围岩等级的不同，有一个比较明确的规定。在一些城市的地方标准中，也有类似的规定。比如在一些地方标准中，对平行盾构隧道的净距要求不宜小于D（盾构直径）。地下道路平面线形设计尽可能采用较大的圆曲线半径，圆曲线半径过小会存在视距难以保证，需要加宽或设置超高。半径过小也不利于通风。道路圆曲线最小半径是根据曲线路段
13、车辆能够安全、顺适地行驶所需的条件而确定的，与设计速度、横向力系数和路面超高有关，从理论计算上，地下道路与地面道路没有差异，可取用与地面相同的标准。但在实际使用中，地下道路最小圆曲线半径的设置受最大超高和行车视距的限制。当采用不同超高时，应根据城市道路相关设计规范进行计算。当采用城市道路设计规范规定的极限最小半径或一般最小半径时，必须进行视距验算，并采取一定的措施满足停车视距的要求。5.3.2纵断面线形地下道路的纵断面布置应根据地质条件、地下管线（建筑物）、结构安全、施工工艺等因素综合确定。对于明挖施工的地下道路隧道，考虑到道路路面结构及地下管线的设置要求，一般埋深不宜小于2m。对于盾构隧道，
14、考虑到结构设计要求以及对地面沉降控制的要求，一般埋深不宜小于0.65D。竖向曲线的布置应结合各地要求，综合选择确定。道路纵坡的选取应分别满足最大纵坡和最小纵坡的要求。最大纵坡是纵断面设计的一项重要指标，直接影响路线长度、行驶舒适性、安全及工程技术经济性。道路最大纵坡主要依据车辆的动力特性、道路等级、自然条件、运营经济性等。城市地下道路设计速度大于或等于50km/h的极限纵坡限制值应不超过5%。城市地下道路的纵坡取值如下：表5.3-1 城市地下道路最大纵坡设计速度（km/h）806050403020一般值%344.5578最大值%568城市地下道路的纵断面设计还需要满足最小纵坡的要求，最小纵坡的确定依据是保证道路排水和防止管道淤塞。规范要求城市地下道路的最小纵坡为0.3%。城市地下道路标高通常比两端的地面低，为防止周边雨水等汇入，通常在地下道路引导两端接地口处设置倒坡，形成排水驼峰。5.3.3平纵组合设计地下道路在进行平纵曲线组合时，应注意前、后线形的协调，线形指标应逐渐过渡，防止突变。降低对行驶安全的不利影响。在平纵组合设计时，应尽量做得“平包竖，平纵相互对应”。但条件受限不能做到时，应避免平面、纵断面极限值组合设计，避免长纵坡、大纵坡底接小曲线半径等。5.3.4进出洞口线形设计地下道路在进洞、出洞时，由于光线急剧变化、行驶条件发生差异，易发
