一、工程背景
天鹅湖公园位于合肥市政务区中心位置，北邻合肥市政府、南接政务区绿轴公园及合肥市奥体中心。环境优美、景色怡人，是合肥市民重要的游览休憩场所，同时也是合肥市的城市名片之一。
天鹅湖周边主干道路网结构已基本建成，但受湖体阻隔，南北走向的怀宁路一直未能贯通，与之平行的潜山路、翡翠路交通压力日益加重。
施工中的轨道交通3号线在北岸与怀宁路交叉，将于2019年底通车。通车后将成为道路贯通的又一制约条件
综合考虑怀宁路贯通工程的必要性和紧迫性，本项目计划2019年初开工建设。为保护现状湖体景观的完整性，确定采用隧道穿越方案。
二、工程建设条件
除部分人工填筑土外，场区地质主要为粉质黏土及下卧强风、中风化化泥质砂，工程地质条件总体较好。
天鹅湖为十五里河上游的人工开挖湖体，两侧标高约34.50m，天鹅湖湖底高程27.0米，水深3.5米，湖底呈盆形，岸坡陡峭。常水位高程30.5m，百年一遇洪水位高程为31.12m。南岸祁门路标高相对周边较低，为天鹅湖以南片区的雨水主通道，汛期祁门路经常出现积涝。
三、设计标准
1）道路等级：城市主干路；
2）设计速度：60km/h；
3）车道数：双向六车道；
4）车道宽度： 3.5m；
6）道路净空：4.5m；
7）交通量等级：重型交通等级；
8）通行车辆：禁止危险化学品、大货、中货等车辆，仅限通行客车及小货。
四、总体方案论证
本次主要从交通组织、对天鹅湖的影响、管线、与轨道交通及工程造价等因素考虑，提出三个方案进行分析比较。
方案一：短隧道方案。本方案自桐文路交口降坡（4.55%），下穿天鹅湖路、天鹅湖后起坡（4.5%），接地后与祁门路平交。暗埋段长度450米，U槽长度共290米。结合隧道洞口设置，南岸需填湖75米。同时在北岸挖湖30米进行湖面补偿。优点：隧道最短、造价最低；与祁门路交通转向功能完整；不影响祁门路下轨道4号线；对祁门路地下管线影响最小。缺点：南岸填湖较多，湖面缩小；祁门路交口北侧纵坡较大（4.5%）；因祁门路交口现状存在严重积涝问题，需同步改造祁门路雨水管，防止隧道被淹。
方案二：长隧道方案。自桐文路交口降坡（4.55%），下穿天鹅湖路、天鹅湖、祁门路后起坡（4%），在龙图路交口附近接地。暗埋段长度690米，U槽段长度270米。优点：隧道内不会出现堵车情况；对天鹅湖影响最小，竣工后可恢复天鹅湖原貌；隧道南口位于积涝区范围以外，不存在淹水风险；祁门路东西向规划雨水管可从交口北侧通过，无需大幅度绕行。缺点：隧道较长、造价较高； 怀宁路北向无法与祁门路实现交通转向；需对4号线盾构区间加固保护；需对祁门路东西向管线进行迁改，实施难度较大。
方案三：长隧道+上下匝道方案。在长隧道方案基础上增加了一对上下匝道，可解决与祁门路交口转换需求，但该方案仍需要对天鹅湖进行填湖。优点：隧道内不易出现堵车情况；与祁门路交通转向功能完整；建成后对天鹅湖南岸景观影响相对较小。缺点：隧道规模最大、造价最高；南岸需填湖72米；与祁门路衔接的平行匝道纵坡较大（4.5%）； 因祁门路交口现状存在严重积涝问题，需同步改造祁门路雨水管，防止隧道被淹；需对4号线盾构区间加固保护；需对祁门路东西向管线进行迁改。祁门路东西向雨水管需从祁门路以南220米处U型绕行，实施难度较高。
综合考虑交通服务功能、管线迁改可操作性、涉地铁影响、景观影响与恢复、工程造价等各方因素，选定方案一作为实施方案。
五、基坑方案
湖中基坑采用钢板桩土芯围堰。考虑湖区规划、防洪等相关要求，分两阶段进行围堰施工。第一阶段范围为北岸湖堤至湖中，水中隧道长度约180m，围堰周长约454m。第二阶段围堰范围为南岸湖堤至湖中，水中隧道长度约170m，围堰周长约476m。围堰整体呈矩形布置，并与结构间留有足够距离，在保证基坑开挖施工用地要求同时，尽量保证两者的安全性互不影响，故确定湖中围堰距离隧道结构边线约20m处设置，围堰在端部进行倒角处理，以减小水流冲刷作用。
一期围堰平面图（北岸）
二期围堰平面图（南岸）
同时考虑到对天鹅湖水体的保护，拟在围堰外侧设置一圈钢板桩隔水墙隔开围堰与湖水，将围堰填土施工造成湖水浑浊控制一定的范围内，保护施工期湖体水质。
六、涉地铁3号线段
本项目隧道在天鹅湖路下方垂直上跨轨道交通3号线祁大区间，该区间在上跨范围内覆土埋深约17.4m，与本项目隧道底板竖向最小净距约7.5m，上跨节点范围隧道基坑东西向宽度为35.5m，南北向宽度为29m。
1）平面分区方案
为减小基坑开挖引起的卸载回弹变形，将涉轨节点区域分为四个区，每个区大小约13（纵）x17m（横），其中横向3排分割桩采用φ1000@1300mm，桩长29m，兼做隔离桩（桩底位于盾构底部约6m）；纵向沿隧道中心线设置一排φ1000@1300mm分割桩，桩长15m。
2）纵向分层方案
每个平面分区内土方开挖竖向分4层，第1层整体开挖至冠梁底，开挖深度约1.5m；第2层开挖深度约3.3m，分为3块，先对称开挖盾构区间两侧土方，再开挖盾构区间正上方土方；第3-4层开挖深度约3m，分为3块，先对称开挖盾构区间两侧土方，再开挖盾构区间正上方土方。
平面分区
纵向分层
七、排水方案
1）隧道排水
下穿段范围以内受高程限制，属于低排水，采用泵排。鉴于隧道最低点距北岸较近，且岸上选址条件较好，为便于泵站后期运营维护，确定采用与隧道分离式的泵站方案。通过DN1500机械顶管，将隧道内废水、雨水接入泵站。初期雨水进废水泵池，通过提升后排入天鹅湖路污水管道，清洁雨水进雨水泵池，提升后直排天鹅湖
2）祁门路积涝点治理
沿祁门路北侧新建d2000至5000x1800雨水箱涵。其中除箱涵开挖施工外，其余均采用顶管施工。初期雨水接入十五里河流域治理中的d2000初期雨水管道，后期清洁雨水排入十五里河。
八、景观恢复
1）北岸景观恢复。北岸补偿湖面约1560平米，调整改造水岸线，对打断的步道进行重新选线顺接，材质、做法和尺寸以原状为准。环湖慢行道两侧以法梧和香樟列植。采用大面积的花海设计的手法。选择鸢尾、八仙花、大花萱草、鼠尾草搭配，大面积种植，搭配花灌木红梅，与周围公园衔接。整体植物风格采用自然式，与现状公园自然融合。通过新增小广场将3号线地铁出入口与公园串联。针对新增泵站，通过夹竹桃进行围合遮挡。
2）南岸景观恢复。南岸填湖约5770平方米，调整水岸线，将打断的滨水步道重新串联，种植垂柳顺延现状绿化种植形式。填湖绿地绿化设计以自然、生态为主题，增设草坪景观。隧道周边通过夹竹桃层层叠加，利用大乔木广玉兰、雪松、香樟等围合，密林式的手法对隧道敞口区进行包围遮挡，控制交通噪音、提升绿量。通过浓郁的植物景观融合现代景观设计手法，为周边社区居民提供一个可玩、可憩、可赏的健康、开放的湖区半岛景观。
九、结语
本项目为城市景观核心区湖底隧道，涉及地铁交叉、湖体保护、积涝点处理、景观恢复提升等多方面因素，本位主要介绍了该下穿工程设计的存在关键性问题及其解决对策。相关思路方法可供类似项目进行参考借鉴。
论文作者:王立
论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年04期
论文发表时间:2019/11/19
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