城市道路与地铁线路穿越水道方案

一、工程概况

(1)工程建设环境.汾江路延长线工程在中心组团核心区内部,规划道路红线宽度为50米,双向六车道.地铁1号线延长线沿汾江路敷设,汾江路延长线过东平水道方案必须和地铁一并研究考虑,且根据近期的建设要求,1号线在过东平水道后转向东,沿6号线线位行进,需预留远期拆解条件.汾江路通过东平水道位置河道弯曲,河床高度起伏变化较大,最深处底标高为-19.31米.河道水面宽度目前约250米.东平水道有二级通航要求.(2)东平水道段地质情况.工程拟建场地属珠江三角洲海陆交互沉积地貌类型区.

二、设计方案简介

1.方案分类.根据市政道路与地铁工程过东平水道的关系进行分类:路(市政)桥轨(地铁)隧方案、路桥轨桥方案、路隧轨隧方案.根据过河段的施工方法分类:有桥梁跨越方案、沉管法隧道下穿方案、盾构法隧道下穿方案、矿山法隧道下穿方案、明挖法隧道下穿方案.由于路桥轨桥合建方案、围堰明挖法对周边环境影响太大,并对整个路段交通、通航等都有较大影响,故本文对这两种方案不做论述.

2.路桥轨盾构分建方案.市政道路采用桥梁跨过东平水道,地铁采用盾构下穿,在东平水道南侧地铁设置预留拆解节点(左右线各1组9#单开道岔)以满足预留远期线路向南延伸的条件.该方案市政道路与地铁平纵断面上相互影响最小.优点:由于不受地铁合建影响,桥梁最大坡度可以采用4%,主桥段较短,对地块影响小,局部占用地块,但是在红线退缩范围内,不会对用地造成影响,造价较低,节省投资.缺点:在东平水道北侧,为了避免隧道穿越地块,区间沿市政桥梁的两个桥墩中间穿越,施工难度相对较大,要求地铁区间与市政桥梁紧密配合,固化两者之间的关系.本方案投资估算总额为11.28亿元.其中市政道路部分投资3.94亿元,地铁部分投资7.34亿元.

3.路轨沉管合建方案.根据建筑限界、结构受力以及施工要求,拟定沉管截面尺寸为41m×9m(宽×长),顶底板厚为1.5m,侧墙厚1.1m,中隔墙厚0.6m.优点:采用沉管法施工隧道埋深最小,减小了区间明挖段的埋深.缺点:(1)河底埋深大、河面宽度小,呈“V”型,采用沉管施工投资高,衔接段采用明挖法施工,埋深大、地质差,投资高,(2)地铁隧道与市政道路在河两侧线路分开段空间关系复杂,且与地铁隧道合建线路纵坡受到影响,明挖施工段长,且需同期建设,施工难度较大,(3)市政隧道敞口段对澜石站的设置和使用有影响.本方案投资估算总额为18.08亿元.其中市政道路部分投资10.19亿元,地铁部分投资7.89亿元.

4.路轨盾构合建方案.地铁与市政隧道合建方案最佳布置宜分两层,上层为3条汽车道,下层为一条地铁道,隧道断面尺寸为:内径13.3米,外径14.5米,管片厚度600mm,车道板厚600mm.优点:盾构合建过河,盾构隧道空间得以充分利用,过河段平面宽度较小.缺点:(1)由于受地铁合建影响,盾构隧道最大坡度为3%,隧道总长较长.且受盾构隧道最小覆土要求影响,隧道埋深较大,约18m,(2)由于地铁与市政道路坡度不同且需要在南岸设置预留线路拆解的道岔,导致盾构段长度减小,明挖长度增加,该段埋深大、地质差,费用高,(3)隧道侵入了路西侧地块内的专业市场用地,对规划用地影响大,(4)由于盾构断面较大,隧道顶至河床底部需要较大的安全距离,导致地铁线路埋深很大,由于受线路纵坡限制,澜石站、小布站车站埋深都很大,(5)市政隧道南侧敞口段在小布站的正上方,导致小布站的覆土厚度大,北侧敞口段分割了澜石站,对澜石站通道设置影响大,(6)造价高,当不能利用旧盾构机、需新购盾构机时造价更要大大增加.本方案投资估算总额为17.09亿元.其中市政道路部分投资10.55亿元,地铁部分投资6.54亿元.

5.路轨盾构分建方案.地铁和公路隧道位于不同隧道内,上层为2条汽车道,下层为一条汽车道,地铁隧道另外实施,市政盾构隧道内径11.4米,外径12.4米,管片厚度500mm,车道板450mm.优点:(1)由于不需同地铁合建,盾构隧道直径较小,最小覆土要求也较小,隧道埋深较浅,约14m,减小了澜石站、小布站的线路埋深,(2)市政隧道不受地铁线路影响,盾构段长度较长.缺点:(1)对东平水道北侧地块影响很大,进入地块20米,长度超过1.2公里,(2)由于市政隧道东侧水道有较大凹坑,比一般地段低约4m,导致地铁线路埋深较大,由于受线路纵坡限制,澜石站、小布站车站埋深都较大,(3)市政隧道敞口段对两个站的设置和使用有影响.本方案投资估算总额为15.37亿元.其中市政道路部分投资10.0亿元,地铁部分投资5.37亿元.

6.路矿山、轨盾构方案.由于不需同地铁合建,矿山法隧道可以采用最大5%坡度上下坡.隧道洞径较大、覆土厚度大,加大了市政线路埋深,增加了市政隧道长度,且采用矿山法施工江底隧道,地质条件一般,施工风险较大.

7.方案比较与推荐.

城市道路与地铁同时穿越水道的方案涉及到规划、周边生态环境及景观,航运要求、线路运营条件、施工难易程度、工程投资及运营费用等方方面面,方案设计中应进行多方案综合技术经济比较,最终推荐采用系统最优的方案,推荐采用路桥轨盾构分建方案.