摘要：夏鵑路隧道屬于市政道路，穿越規(guī)劃智慧公園山體。受整個路網(wǎng)規(guī)劃影響，線位不能過多調(diào)整，導(dǎo)致隧道具有淺埋、偏壓、大跨徑的特點(diǎn)，難度極大。文中根據(jù)工程地質(zhì)條件及周邊環(huán)境，采用工程類比及數(shù)值模擬方法，對隧道總體方案、橫斷面布置、襯砌支護(hù)、施工方案等進(jìn)行分析及設(shè)計，并對二次襯砌、中隔墻等結(jié)構(gòu)的安全性和受力進(jìn)行驗(yàn)證。
關(guān)鍵詞：隧道；連拱隧道；淺埋偏壓；關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計
１項(xiàng)目概況
夏鵑路位于長沙市梅溪湖國際新城二期規(guī)劃區(qū)域中軸線處，呈南北走向，北起紅楓路，南至梅溪湖路西延路，是貫通金橋樞紐和大王山的城市主干道。道路全長２９８８ｍ，規(guī)劃路基標(biāo)準(zhǔn)斷面寬度為４８ｍ，雙向六車道，設(shè)計速度為５０ｋｍ／ｈ，中間預(yù)留雙向軌道交通。智慧公園位于夏鵑路中段、雪松路與龍柏路之間，山體起伏較大。受環(huán)境保護(hù)要求、夏鵑路控制規(guī)劃用地紅線及道路斷面的限制，夏鵑路采用連拱隧道下穿智慧公園山體，北側(cè)與規(guī)劃雪松路相接，南側(cè)與龍柏路相接。隧道南北兩端山體坡度均較陡峭，高差達(dá)５３ｍ，山巒起伏，植被茂盛。工程設(shè)計范圍為夏鵑路下穿智慧公園隧道工程的隧道部分及兩側(cè)接線道路（雪松路—龍柏路，見圖１、圖２）。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，工程區(qū)域上覆地層為較薄的植物層及第四系殘積（Ｑｅｌ）粉質(zhì)黏土，隧道區(qū)下伏基巖為元古界（Ｐｔ）板溪群馬底驛組泥質(zhì)板巖及砂質(zhì)板巖。地勢呈西高東低、南高北低。
２工程設(shè)計方案
２．１總體方案
根據(jù)梅溪湖國際新城二期控制性規(guī)劃，現(xiàn)階段對于研究工程范圍內(nèi)的橫斷面布置存在影響的主要因素有：１）中運(yùn)量專用車道的設(shè)置；２）人非車道的通行設(shè)置；３）機(jī)動車的交通組織；４）隧道結(jié)構(gòu)的受力；５）對于夏鵑路智慧公園段的環(huán)境保護(hù)。受以上因素的影響，夏鵑路隧道為市政道路的一部分，兩邊的道路均已完成，故隧道進(jìn)出洞位置均已確定。夏鵑路穿越智慧公園段橫斷面設(shè)計如下：保持隧道斷面和夏鵑路標(biāo)準(zhǔn)斷面一致，采用左、右主路隧道及左、右人非隧道四洞隧道形式；為減少橫斷面占地寬度，中間車行隧道采用連拱隧道形式，兩邊人非隧道為單獨(dú)小凈距隧道布置在車行主隧道兩側(cè)，與主隧道凈距為５．６５ｍ；整個車行主隧道為２×１８．８１７ｍ（外包）連拱隧道，獨(dú)立的人非隧道寬度為７．７３ｍ（外包），隧道總長２８０ｍ，采用暗挖方案。由于隧道線形位置處于智慧公園兩個山包的坡腳之間，隧道在較短范圍內(nèi)出現(xiàn)半明半暗、全暗、反向半明半暗、全暗、再半明半暗５段，結(jié)構(gòu)受力及施工難度較大。隧道洞口段采用半明半暗的進(jìn)洞方式。隧道平面布置見圖３。
２．２隧道工程方案
２．２．１橫斷面設(shè)計受夏鵑路控制規(guī)劃用地紅線及道路斷面的限制，夏鵑路隧道采用連拱隧道形式，長２８０ｍ，為小間距＋連拱＋小間距群體隧道（見圖４）。根據(jù)隧道建筑限界采用三心圓方法確定車行隧道最優(yōu)內(nèi)輪廓斷面：半徑Ｒ１＝９０２５ｍｍ的拱圈；半徑Ｒ２＝６０８０ｍｍ的側(cè)墻；半徑Ｒ３＝１９００ｍｍ的與仰拱連接的過渡曲線；仰拱半徑Ｒ４＝２５００ｍｍ。車行隧道結(jié)構(gòu)的內(nèi)輪廓見圖５。２．２．２超前支護(hù)根據(jù)工程地質(zhì)勘測資料及現(xiàn)場實(shí)地踏勘，該項(xiàng)目所在地區(qū)圍巖級別較差，其中進(jìn)洞口圍巖級別更差。為防止圍巖變形，在進(jìn)洞口加強(qiáng)段設(shè)計采用大管棚超前支護(hù)，進(jìn)洞后根據(jù)圍巖情況設(shè)置注漿小導(dǎo)管超前支護(hù)�？紤]到進(jìn)出洞口加強(qiáng)段處由于土體無自穩(wěn)能力，采用大管棚超前支護(hù)設(shè)計，隧道拱部１３５°范圍及中隔墻頂部設(shè)置大管棚，環(huán)向間距０．４ｍ，外角３°。大管棚采用外徑１０８ｍｍ、壁厚６．０ｍｍ熱軋無縫鋼管加工而成。２．２．３初期支護(hù)連拱隧道襯砌一般采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)由噴射砼、系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架支撐組成，鋼架與錨桿、鋼筋網(wǎng)焊接為一體，與圍巖密貼，形成承載結(jié)構(gòu)。初期支護(hù)設(shè)計參數(shù)見表１。２．２．４二次襯砌該工程二次襯砌采用Ｃ３０鋼筋砼結(jié)構(gòu)，施工時要求采用全斷面模板臺車一次整體澆筑。二次襯砌設(shè)計參數(shù)見表１。
２．３隧道結(jié)構(gòu)驗(yàn)算
采用荷載結(jié)構(gòu)法，運(yùn)用有限元模擬軟件，選取全暗埋段、大偏壓淺埋段兩個典型斷面進(jìn)行隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。二次襯砌結(jié)構(gòu)斷面情況見表２，計算模型見圖６，計算參數(shù)見表３。二次襯砌結(jié)構(gòu)計算時，Ⅴ級圍巖重度�。保梗耄危恚�，地層彈性抗力系數(shù)取１５０ＭＰａ／ｍ，二次襯砌鋼筋砼重度�。玻担耄危恚�，彈性模量�。常保埃牵校幔我r砌承擔(dān)所有荷載。計算結(jié)果見圖７～９、表４、圖１０、圖１１。驗(yàn)算結(jié)果表明：１）斷面一左側(cè)隧道與右側(cè)隧道相比安全系數(shù)稍高，左側(cè)隧道拱腰及拱頂位置的安全系數(shù)為６～８，右側(cè)隧道在左拱腰、拱頂、右拱腰位置的安全系數(shù)分別為４．０６、４．３３、４．２１，其中右側(cè)隧道左拱腰位置的安全系數(shù)最小。２）斷面二右側(cè)隧道與左側(cè)隧道相比安全系數(shù)稍高，右側(cè)隧道拱腰及拱頂位置的安全系數(shù)為４～７，左側(cè)隧道在左拱腰、拱頂、右拱腰位置的安全系數(shù)分別為３．０４、３．２１、３．０８，其中左側(cè)隧道左拱腰位置的安全系數(shù)最小。３）斷面一中隔墻最大拉應(yīng)力為１．０８ＭＰａ，最大壓應(yīng)力為４．６９ＭＰａ；斷面二中隔墻最大拉應(yīng)力為１．２３ＭＰａ，最大壓應(yīng)力為５．１６ＭＰａ。根據(jù)ＪＴＧ３３７０．１－２０１８《公路隧道設(shè)計規(guī)范第一冊土建工程》，Ｃ３０砼的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值為１４．３ＭＰａ，抗拉強(qiáng)度設(shè)計值為１．４３ＭＰａ，中隔墻的最大拉、壓應(yīng)力均小于設(shè)計值，受力滿足要求。
２．４隧道施工開挖設(shè)計
在遵循技術(shù)可行和經(jīng)濟(jì)合理的原則下，通過總結(jié)連拱隧道施工經(jīng)驗(yàn)，確定夏鵑路隧道群施工順序?yàn)橄冗M(jìn)行連拱隧道中導(dǎo)洞施工并貫通，然后分別進(jìn)行東西兩側(cè)人非隧道施工并貫通，最后進(jìn)行車行連拱隧道施工。主洞進(jìn)洞采用三導(dǎo)洞－雙側(cè)導(dǎo)洞法，施工工序見圖１２。
３結(jié)語
夏鵑路隧道工程規(guī)模不大，但鑒于市政工程的特殊性，工程線位受整個路網(wǎng)規(guī)劃影響，不能過多調(diào)整，故其具有淺埋、偏壓、大跨徑的特點(diǎn)，難度極大。對其總體方案、隧道橫斷面、支護(hù)參數(shù)、開挖方案等進(jìn)行分析和針對性設(shè)計，得出以下結(jié)論：（１）隧道橫斷面為小間距＋連拱＋小間距的四洞隧道群，其中車行隧道為連拱隧道，兩側(cè)為人非隧道。連拱隧道采用３層復(fù)合式曲中墻，其中初期支護(hù)采用Ｃ２５噴射砼＋錨桿＋鋼筋網(wǎng)＋鋼支撐，二次襯砌采用Ｃ３０鋼筋砼，輔以大管棚或超前小導(dǎo)管支護(hù)。通過結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算，二次襯砌、中隔墻的安全性和受力均滿足要求。（２）隧道開挖方案為先進(jìn)行連拱隧道中導(dǎo)洞施工并貫通，再進(jìn)行兩側(cè)人非隧道施工并貫通，最后進(jìn)行車行連拱隧道施工。隧道開挖采用三導(dǎo)洞－雙側(cè)導(dǎo)洞法。
