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，線位不能過多調整，導致隧道具有淺埋、偏壓、大跨徑的特點，難度極大。文中根據(jù)工程地質條件及周邊環(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、施工方案等進行分析及設計，并對二次襯砌、中隔墻等結構的安全性和受力進行驗證。

關鍵詞：隧道；連拱隧道；淺埋偏壓；關鍵節(jié)點設計

１項目概況

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)劃路基標準斷面寬度為４８ｍ，雙向六車道，設計速度為５０ｋｍ／ｈ，中間預留雙向軌道交通。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，北側與規(guī)劃雪松路相接，南側與龍柏路相接。隧道南北兩端山體坡度均較陡峭，高差達５３ｍ，山巒起伏，植被茂盛。工程設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接線道路（雪松路—龍柏路，見圖１、圖２）。根據(jù)現(xiàn)場地質調查，工程區(qū)域上覆地層為較薄的植物層及第四系殘積（Ｑｅｌ）粉質黏土，隧道區(qū)下伏基巖為元古界（Ｐｔ）板溪群馬底驛組泥質板巖及砂質板巖。地勢呈西高東低、南高北低。

２工程設計方案

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的橫斷面布置存在影響的主要因素有：１）中運量專用車道的設置；２）人非車道的通行設置；３）機動車的交通組織；４）隧道結構的受力；５）對于夏鵑路智慧公園段的環(huán)境保護。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，故隧道進出洞位置均已確定。夏鵑路穿越智慧公園段橫斷面設計如下：保持隧道斷面和夏鵑路標準斷面一致，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小凈距隧道布置在車行主隧道兩側，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，結構受力及施工難度較大。隧道洞口段采用半明半暗的進洞方式。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)內輪廓斷面：半徑Ｒ１＝９０２５ｍｍ的拱圈；半徑Ｒ２＝６０８０ｍｍ的側墻；半徑Ｒ３＝１９００ｍｍ的與仰拱連接的過渡曲線；仰拱半徑Ｒ４＝２５００ｍｍ。車行隧道結構的內輪廓見圖５。２．２．２超前支護根據(jù)工程地質勘測資料及現(xiàn)場實地踏勘，該項目所在地區(qū)圍巖級別較差，其中進洞口圍巖級別更差。為防止圍巖變形，在進洞口加強段設計采用大管棚超前支護，進洞后根據(jù)圍巖情況設置注漿小導管超前支護�？紤]到進出洞口加強段處由于土體無自穩(wěn)能力，采用大管棚超前支護設計，隧道拱部１３５°范圍及中隔墻頂部設置大管棚，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初期支護連拱隧道襯砌一般采用復合式襯砌結構，該結構的初期支護由噴射砼、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，形成承載結構。初期支護設計參數(shù)見表１。２．２．４二次襯砌該工程二次襯砌采用Ｃ３０鋼筋砼結構，施工時要求采用全斷面模板臺車一次整體澆筑。二次襯砌設計參數(shù)見表１。

２．３隧道結構驗算

采用荷載結構法，運用有限元模擬軟件，選取全暗埋段、大偏壓淺埋段兩個典型斷面進行隧道二次襯砌結構驗算。二次襯砌結構斷面情況見表２，計算模型見圖６，計算參數(shù)見表３。二次襯砌結構計算時，Ⅴ級圍巖重度�。保梗耄危�ｍ３，地層彈性抗力系數(shù)�。保担埃停校幔�ｍ，二次襯砌鋼筋砼重度�。玻担耄危�ｍ３，彈性模量�。常保�０ＧＰａ，二次襯砌承擔所有荷載。計算結果見圖７～９、表４、圖１０、圖１１。驗算結果表明：１）斷面一左側隧道與右側隧道相比安全系數(shù)稍高，左側隧道拱腰及拱頂位置的安全系數(shù)為６～８，右側隧道在左拱腰、拱頂、右拱腰位置的安全系數(shù)分別為４．０６、４．３３、４．２１，其中右側隧道左拱腰位置的安全系數(shù)最小。２）斷面二右側隧道與左側隧道相比安全系數(shù)稍高，右側隧道拱腰及拱頂位置的安全系數(shù)為４～７，左側隧道在左拱腰、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力為１．０８ＭＰａ，最大壓應力為４．６９ＭＰａ；斷面二中隔墻最大拉應力為１．２３ＭＰａ，最大壓應力為５．１６ＭＰａ。根據(jù)ＪＴＧ３３７０．１－２０１８《公路隧道設計規(guī)范第一冊土建工程》，Ｃ３０砼的抗壓強度設計值為１４．３ＭＰａ，抗拉強度設計值為１．４３ＭＰａ，中隔墻的最大拉、壓應力均小于設計值，受力滿足要求。

２．４隧道施工開挖設計

在遵循技術可行和經(jīng)濟合理的原則下，通過總結連拱隧道施工經(jīng)驗，確定夏鵑路隧道群施工順序為先進行連拱隧道中導洞施工并貫通，然后分別進行東西兩側人非隧道施工并貫通，最后進行車行連拱隧道施工。主洞進洞采用三導洞－雙側導洞法，施工工序見圖１２。

３結語

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，不能過多調整，故其具有淺埋、偏壓、大跨徑的特點，難度極大。對其總體方案、隧道橫斷面、支護參數(shù)、開挖方案等進行分析和針對性設計，得出以下結論：（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，兩側為人非隧道。連拱隧道采用３層復合式曲中墻，其中初期支護采用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管支護。通過結構安全驗算，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行連拱隧道中導洞施工并貫通，再進行兩側人非隧道施工并貫通，最后進行車行連拱隧道施工。隧道開挖采用三導洞－雙側導洞法。