长沙市湘江隧道规划和设计.doc

长沙市湘江隧道规划和设计连接河东河西的劳动路过江隧道学院：班级：小组成员： 指导教师： 前 言城市的增加和扩大是不可避免的，这是经济发展和人们生活质量提高所要求的。但是城市交通问题得不到有效地解决，就极大地制约了经济的发展和人们生活质量的提高。据法国巴GIMEN2REPOSE 工程公司对城市间和城市内交通的统计：在500 年间，从中世纪到20 世纪，城市间的交通速度增加了50倍，而城市内的交通速度仅增加了两倍，人们的出行平均度速很难超过10km/h (包含地铁门到门的速度) 。从20世纪60年代上海第一条打浦路过江隧道投入运行，到目前为止上海外环线越江沉管隧道、大连路至延安东路越江隧道、浙江钱江通道及接线工程过江隧道、厦门东通道（翔安）过江隧道等陆续开通，城市过江隧道作为改善城市环境、缓解城市交通的有效措施大量被建设和使用。众所周知，长沙市城区沿湘江两岸发展，过湘江的交通联系是决定城市发展速度的重要因素之一。但是，随着长沙市城市的日益扩张，城市规模的不断增大，以及其他方面因素带来的交通量增长，过江交通面临巨大的压力。现有过江通道难以满足交通发展的需要，特别是五一路桥，已处于超负荷运行状态，交通拥挤阻塞现象严重，必须寻求新的过江通道来改善城市中心区的过江交通。通过采用过江隧道连接河东河西区域：一方面有利于加强河西新城与主城区的交通联系，极大地促进河西新城的快速发展，以有效疏解城市中心的人口、交通等压力；另一方面也可以带动高星和含浦两个组团的发展！除此之外，采用过江隧道连接河东河西区域也可以实现湘江两岸均衡发展需要，同时还可以促进旧城改造与岳麓山大学城及河西新城开发建设的需要。可见，建立通过建立过江隧道的方式来实现河西与河东的连接具有广阔的应用前景和较好的实用效益。为了培养我们解决实际问题的能力，同时也为了实现教学相长、学以致用的目标，根据课程设计要求，我们组负责“长沙市劳动广场连至渔湾市过江隧道方案”的专项设计。具体分工设计如下：（班号）负责过江隧道总规划与设计、绿化和监控系统设计；（班号）负责线路的设计（包括进、出口位置的确定）、断面设计；（班号）负责线路的设计（包括进、出口位置的确定）、提供现状调查资料；（班号）负责通风和采光、照明的设计；（班号）负责排水防渗、加固与支护设计。由于时间和水平有限，课程设计中难免有疏漏和不足之处，恳请老师指正。目 录第一章 长沙市河东河西区域连接过江隧道总规划11.1规划背景21.1.1 现状概况21.1.2 目的和意义41.1.3 规划范围41.2 发展预测及可行性研究51.2.1 发展预测及分析51.2.2 现状调查及可行性研究51.2.2.1 现状调查51.2.2.2可行性研究61.3 地下工程规划总的设计原则71.4 地下过江隧道设计原则与设计思路71.4.1 地下过江隧道设计原则71.4.2 地下过江隧道设计思路81.5 设计目标和谐、安全、科学、高效101.5.1和谐理念的树立101.5.2 安全观念的落实101.5.3 科学观的实施101.5.4 高效理念的体现111.6 地下过江隧道总设施规划111.6.1布局规划111.6.2 规划实施步骤121.7 参考文献12第二章 现状调查资料132.1 地理位置142.2 地质条件142.3 水文条件162.4 气候状况172.5 自然资源182.6交通情况192.6.1橘子洲大桥交通现状192.6.2 湘江附近概况202.7 参考文献20第三章 线路规划与出入口设计213.1 概述223.2 设计原则243.3 设计指导思想243.4 隧道入口及周边付建设施设计思路263.5 具体规划设计方案283.5.1 线路方案283.5.2 方案选择283.5.3 隧道方案303.5.3 主要技术指标323.5.4 隧道入口处视觉处理333.6 劳动广场其他付建设施规划343.7 总结353.8 参考文献35第四章 隧道的断面设计364.1地质条件374.2 洞门及洞口的一般规定374.2.1 洞门工程应遵循下列规定374.2.2 洞口段施工注意事项384.3 湘江隧道洞口设计394.4 洞口的视觉处理394.4 隧道断面设计414.4.1 隧道断面设计的一般规定：414.4.2 劳动路过江隧道断面设计434.5 隧道内监控系统设计444.6 总 结454.7 参考文献45第五章 通风设计465.1 工程概况475.2 设计方案分析485.3 通风设计概述485.3.1 通风设计遵循的基本原则485.3.2 快车道通风应符合下列要求495.3.3 快车道通风设计应考虑的基本因素505.3.4 快车道内空气污染的形成505.3.5 在正常情况下，快车道空气中的有害物质505.3.6 改善快车道内污染的途径515.3.7 快车道通风设计要考虑的主要问题515.4 快车道通风设计方案515.4.1 快车道需风量515.4.1.1 快车道通风卫生标准515.4.1.2 快车道通风主要计算参数525.4.1.3 快车道交通量及其组成525.4.1.4 快车道需风量计算535.4.1.5 需风量的确定565.5 通风方式及其选择575.5.1 通风方式575.5.2 如何选择通风方式595.5.2.1 根据595.6 通风机布置位置断面图595.7 通风方式的确定605.8 通风设备605.9 通风设计中的几个问题625.10 参考文献62第六章 采光和照明设计646.1 隧道存在的视觉问题656.2 采光照明设计666.2.1入口采集天然主要方式666.2.2 隧道基本照明原理与计算676.3.3 隧道内的应急照明716.2.4 特殊灯光照明736.3 照明控制系统736.3.1 设计原则746.4 照明控制策略756.5 照明器的选择与布置766.6 隧道照明系统的配电776.6.1 照明灯具配电线缆的选择。776.6.2 灯具内熔断器和断路器的选择786.7 供电线路布置和安装的技术要求786.8 整个照明系统应用情况786.9 总 结796.9.1 参考文献79第七章 防水、排水设计807.1 概述817.2 规划原则817.3 排水型及全包型防排水系统817.3.1 排水型防排水系统：837.3.2 全包型防排水系统：837.4 防排水关键技术847.4.1 全包型防排水系统关键技术847.4.1.1初期支护防水847.4.1.2 自粘型防水板材料防水857.4.1.3细部结构防水867.4.1. 4衬砌混凝土结构自防水887.4.2 排水型防排水系统施工关键技术887.5 结语897.6参考资料90第八章 防渗、加固与支护918.1概况928.2 地质情况928.3 设计思路938.4 施工步骤948.4.1 溶洞处理948.4.1.1 处理原则948.4.1.2 预报预测948.4.1.3 溶洞的施工处理技术948.4.1.3.1 溶洞的分类及其处理措施948.4.1.3.2 溶洞施工处理措拖958.4.1.3.3 加强效果检查及补救措施968.4.1.3.4 洞内处理溶洞措施968.4.2 超前加固968.4.2.1冻结孔布置968.4.2.2 钻取冻结孔978.4.2.3 冻结范围控制978.4.3 混合法隧道掘进988.4.4 复合衬砌支护、988.4.4.1 往冻结管注浆998.4.4.3 隧洞混凝土衬砌1008.5 结语1018.6 参考资料101第九章 自动化监控系统的设计1029.1 系统通信监控网络1039.1.1 网络构成1039.1.2 信息交换1049.2 隧道群自动化监控系统的实现1059.2.1 交通诱导系统的主要功能1059.2.2 交通信号灯和车道指示灯1069.3 照明控制系统1079.3.1 系统构成1079.3.2 控制模式1089.3.2.1 分级控制1089.3.2.2 基本控制方式1089.3.2.4 火灾时的照明控制1099.3.2.5 照明回路保护1099.4 通风控制系统1099.4.1 通风控制子系统控制方式1099.4.2 系统构成1109.4.3 控制原则1109.4.5 控制方案1119.5 上位机监控系统1119.5,1 Wincc性能特点1129.6 小结1149.7 参考文献114第十章 隧道坡地绿化与景观营造11510.1 隧道坡地绿化的目的和所要达到的效果11610.2 隧道绿化的特征11710.3 隧道坡地绿化与景观营造方法11710.3.1 耐粗放管理的植物群落11810.3.2 植物群落应美观自然11810.4 绿化与景观方案的实施11810.4.1 坡地整治11810.4.2 植物种植11910.4 小结12010.5 参考文献120第十一章 结 语121 第一章 长沙市河东河西区域连接过江隧道总规划制 作 人：学 号：完成日期： 指导老师：第一章 长沙市河东河西区域连接过江隧道总规划摘 要：本文通过对长沙市湘江周边河东河西区域的工程地质、水文和交通等现状进行调查，对湘江未来的交通发展状况进行了科学、严密的预测；结合国内一些成功的实例和长沙近年来经济的发展情况，对河东河西区域连接过江隧道的设计方案进行了可行性研究的论证，并结合实际，规划了连接河东河西区域的地下过江隧道整个运营系统。关键词：湘江；交通发展；地下过江隧道；河东河西1.1规划背景1.1.1 现状概况长沙市濒临湘江，滔滔湘江把长沙分为东西两片。东片是人海闹市，西片是岳麓山下，全市高等院校的集中地，整个市区依山傍水，景色宜人。长沙湘江滨水区是长沙城市的肇始，是有历史传统的水文化城市。今天复兴后的中央商业区长沙最繁华的CRD 也在这一带。长沙市城区沿湘江两岸发展，跨湘江通道对城市的开发建设有着非常大的影响，已建成的五一路湘江大桥、伍家岭大桥、猴子石大桥等城市中心区的桥梁，对缓解过江交通压力，促进城市发展做出了巨大的贡献，极大地改善了长沙城市环境质量，方便人民群众的生产和生活。2010年4月22日，长沙市政府召开新闻发布会，发布2009长沙市交通状况年度报告。报告显示2009年，全市机动车保有量达74.6万辆，平均每日增加416辆，预计今年增加25万辆，总保有量100万辆，目前已有驾驶人97万！交通压力与日俱增。在过江通道上，银盆岭大桥和橘子洲大桥流量饱和，通行能力不足，猴子石大桥和黑石铺大桥流量快速增长，离饱和状态已不远。行车难成了长沙市民出行的一大困惑。而过江时的堵塞状况更是让很多市民头疼。长沙交通堵塞有三大宏观原因，即交通需求快速增长、向干道过度集中和越江通行能力不足，并有大量的调查数据显示中心区三大过江主桥梁已不能承担日益增长的通行负荷。在东西向干道增设过江通道已迫在眉睫！修建湘江隧道的呼声很高，但是由于种种原因，一直未付诸行动。长沙拟建设三条过江隧道，以助于缓解过江交通压力。三条过江隧道分别是银盆路过江隧道、人民路过江隧道、劳动路过江隧道。其中，银盆路过江隧道于2009年五月开工，劳动路过江隧道也已在2010年开工。示意图如下图1.0：图1.01.1.2 目的和意义根据城市总体规划，长沙市将形成“一主、两次、四组团”的城市空间结构。长沙市中心区包含了行政、办公、文化、商业、商务、教育、居住等几乎所有的功能，但同时中心城区的空间资源非常有限，两者之间的冲突导致中心区高密度、高强度开发，产生了中心城区路网难以承担的巨量交通需求。因此，调整城市空间结构是缓解城市交通及其他城市环境压力的根本途径。通过采用过江隧道连接河东河西区域一方面有利于加强河西新城与主城区的交通联系，极大地促进河西新城的快速发展，以有效疏解城市中心的人口、交通等压力，另一方面也可以带动高星和含浦两个组团的发展！除此之外，采用过江隧道连接河东河西区域也可以实现湘江两岸均衡发展需要，同时还可以促进旧城改造与岳麓山大学城及河西新城开发建设的需要。可见，建立通过建立过江隧道的方式来实现河西与河东的连接具有广阔的应用前景和较好的实用效益。1.1.3 规划范围河东河西区域由湘江隔开，根据人流的密集度、地质和交通调查状况，拟定在劳动路牌楼路口之间建立过江隧道。具体的规划范围见图1.1所示：图1.1 河东河西过江隧道连接规划范围图本次规划采用现代城市理论，结合地下空间概念规划的相关内容，在我们小组各成员的共同努力下，进行补充、深化与完善。1.2 发展预测及可行性研究1.2.1 发展预测及分析长沙市城区沿湘江两岸发展，跨湘江通道对城市的开发建设有着非常大的影响。随着长沙市城市的日益扩张，城市规模的不断增大，以及其他方面因素带来的交通量增长，过江交通面临巨大的压力。现有过江通道难以满足交通发展的需要，特别是五一路桥，已处于超负荷运行状态，交通拥挤阻塞现象十分突出，必须寻求新的过江通道来改善城市中心区的过江交通。根据交通需求发生源集中在五一路及其南侧的现状，以及在国内目前隧道掘进技术、长沙市经济和景观等多方面因素制约下，通过建立地下过江隧道的方式来连接河东河西区域，缓解交通压力，具有较为经济的发展战略和潜在的远景。1.2.2 现状调查及可行性研究1.2.2.1 现状调查劳动路跨江通道位于劳动路与牌楼口的连线上，越过桔子洲，横跨湘江，距湘江一桥约1.9km，距桔子洲头约1.5km。轴线与东西河岸斜交较为明显，与桔子洲河岸略成斜交，对于水文流向来说，则基本正交。通道处地貌成因为河流侵蚀堆积地貌，湘江河流在此江心洲十分发育，久负盛名的桔子洲在此处将江流分隔为东、西两条河道。河流两岸为I 级阶地过渡部位，江心洲则为漫滩堆积物，地面标高在35m 左右， 河东岸地势平坦，地面标高在3436m，河西岸南侧有天马山，北侧有桃子湖。据水文部门统计：长沙最高洪水位通常出现在每年的48 月；一次洪水期一个月左右，通道处最高洪水位39.18m，1998年枯水位为23.023.30m；通道处河床断面为复式河槽，河床稳定；河道基本顺直东边河道为主河道， 岸洲间河宽601m， 主航道偏东岸， 水深3.505.00m， 水面流速约0.1000.125m/s ；河底标高1920m，西侧河道标高在26.0m 左右；江水面受漫滩影响，多不规则，江水深也由于采砂影响而深浅不一；岸洲间河宽673m，通道处桔子洲宽125m。勘察表明：场地中覆盖层组成为砂类土，主要为细砂和圆砾，底部多混卵石，覆盖层厚度变化大，湘江两岸和桔子洲上厚717m，河道中厚0.505.20m；总体表现为西部河床中松散层较东部厚，场地下伏基岩以白垩系红色砾岩，夹泥质粉砂岩&为主；其次为肉红色、浅灰白色灰岩。据区域资料，二者呈角度不整合接触。通道处未发现新构造迹象，结合区域地质资料可判定本区场地稳定，基岩埋深浅，顶板标高在17.0022.00m，较为平整，地震烈度约为6，从工程地质角度出发，是比较理想的隧址。1.2.2.2可行性研究从地理位置和景观效果上分析，劳动路跨江通道处在横跨桔子洲，背靠岳麓山的特殊地理位置，建设桥梁会破坏橘子洲的原有风貌。此外，桥梁相对于湘江周围的建筑较高，会影响到湘江的景观，破坏了碧江、绿洲、虹桥相映成辉的美景。另外，该通道东接营盘路西抵咸嘉湖路，将横跨橘子洲与傅家洲交叉地带，倘若采取桥梁形式，必然与建设中的橘子洲傅家洲大桥产生冲突。相反，建设过江隧道道则不会影响橘子洲的景观。除此之外，根据调相关查表明，劳动路过江通道建设酝酿已久，曾有多家设计单位编制过多个可行性研究报告，几次研究对过江隧道的选址、型式、造价、景观、水文等方面都进行了论证比较。目前已基本形成了在劳动路牌楼路口位置建设过江通道的共识。可见，采用过江隧道方式连接河东河西区域，在缓解交通压力的同时，也保护了橘子洲的原有风貌，丝毫不影响城市形象。1.3 地下工程规划总的设计原则城市地下工程规划以城市地下空间开发利用管理规定（1997年10月27日建设部令第58号发布，2001年11月20日根据建设部关于修改的决定修正）1和长沙市轨道交通建设规划文件精神为指导，同时遵循以下原则：(1)统一规划、综合开发、合理利用、依法管理的原则；(2)坚持社会效益、经济效益和环境效益相结合，考虑防灾和人民防空的需要原则；(3)分区积聚的原则，地面地下功能创造综合效应；(4)分层疏导与对应的原则，疏导地面矛盾，上下对应功能；(5)分期等高线原则，开发起始点应是土地价值最高点。1.4 地下过江隧道设计原则与设计思路1.4.1 地下过江隧道设计原则(1)隧道主体结构物应按永久性建筑设计，具有规定的强度、稳定性和耐久性；(2)在建筑界限内，不得有任何部件侵入；(3)洞口的边坡及仰坡必须保证稳定，避免大挖大刷；(4)门墙基础必须置于稳固地基上；(5)含瓦斯地层的隧道衬砌，应根据瓦斯地层含瓦斯的情况，采取隔离、封闭等措施；(6)整体式衬砌应按破坏阶段计算构件截面强度。计算时，应根据不同的荷载组合，分别采用不同的安全系数；(7)隧道应结合衬砌采取可靠的防水和排水措施，保证使用期内行车安全、设备正常使用；(8)对地表水、地下水应采取妥善的处理，使洞内外形成一个完整的畅通的防排水系统；(9)当洞内水质有侵蚀性时，应采取适当措施，防止排水造成环境污染；(10)隧道供电系统设计必须做到保障人生安全，供电可靠。 1.4.2 地下过江隧道设计思路河西河东区域交通现状十分严重，目前，现有的过江通道难以满足交通发展的需要，特别是五一路桥，已处于超负荷运行状态，交通拥挤阻塞现象十分突出。随着城市的发展，人流的密集会继续增加，交通问题显得更加突出。建立高架桥，虽然可以缓解交通压力，但由于湘江周边的建筑较低，并且又建立橘子洲旅游景点，因此，地面高架桥方案不可行。地下过江隧道不仅可以扩大城市的空间容量，改善城市环境的质量，而且可以解决城市的交通拥挤，降低汽车尾气和噪声污染等问题。由于，建造过江隧道的费用与同等情况下的地铁相比，过江隧道的建设费用更低，因此，在大多数中型以上的城市，过江隧道如雨后春笋般的兴起。鉴于这种发展趋势和优越性，我们打算在河西河东区域建立地下过江隧道，在缓解眼前的交通压力的同时实现和谐、安全、科学、高效的目标。根据河东河西区域目前交通现状以及尽量缩小工程投资的难题，我认为可以隧道东接劳动西路，向下横穿湘江、橘子洲，西接潇湘大道的牌楼口路处，全线长约2.6公里。隧道分上下两层，为双向四车道，设计时速为50公里/小时，是 连接长沙东西两岸的城市级主干道。隧道东侧连通河东中心城区，在劳动西路设置隧道主线洞口，在书院路设置右进右出隧道的匝道；西侧连通河西新城，在潇湘 大道设置隧道主线洞口及疏解匝道。隧道担负了“连通、跨越、分流”三大功能，主要以客运车辆为主，兼顾少量轻型货运。建成后的双层隧道为双向四车道，上层比下层可以提前走出隧道。上层为由 东往西，通过桃子湖路进入湖南大学校区；下层在黄兴路有一个出口，并实行交通分流。隧道的车道限界最高为4.5米，设计车流量为1小时2000多台车。为 了保持河西风景区山水的原貌，方案将隧道出口车道设置于道路中间，既不破坏原有风景，又能使车道布置更加合理。在过江隧道设置绿化带，美化城市环境；为了消除“白洞效应”和“黑洞效应”，在过江隧道进出口设置过渡地段；同时，在出口处设置一值班室，负责过江隧道安全调查（摄像头和预警系统），确保过江隧道运营安全。1.5 设计目标和谐、安全、科学、高效 图1.2 地下过江隧道效果图1.5.1和谐理念的树立坚持“全面、协调、可持续”的科学发展观，必须考虑与城市经济社会发展、土地资源、图1-2 车库模型水资源、能源和生态环境条件相适应。采用过江隧道方式连接河东河西区域，不仅可以缓解交通压力，而且不会影响到碧江、绿洲、虹桥相映成辉的美景。另外，在隧道之间设置绿化带可以美化环境，给城市带来和谐的美感。1.5.2 安全观念的落实汽车排放的尾气、火警或紧急事故，仍然是现代地下过江隧道运营的主要威胁。其中地下过江隧道的尾气主要成分是CO，根据CO密度小于空气而浮在巷道的上方，可以采用顶层通风方式通风；为了减小火灾的损失，可以设置自动灭火装置和报警装置，尽可能减小损害等等，力争把安全关放在首位。1.5.3 科学观的实施在各种地质、施工技术、经济等因素的制约下，坚持“紧凑型”、“节约型”的规划建设方针，还须考虑全局与局部、新区与旧城、近期与远期、需要与可能、共性与个性、地上与地下等各种关系。要拓宽规划的视野，面向现实、面向世界、面向未来，要重视规划方法的创新，综合运用定性、定量、定位、定景和定施的综合集成方法，提高规划的科学性和适应性。另外，结合可行性分析、现场调查等方法，最终确定隧道总体规划设计方法。1.5.4 高效理念的体现高效就要体现市场经济规律，为经济发展服务。在当今市场经济条件下，不仅要重视供需关系，强化投入产出分析测算，减少成本，而且还要有弹性和适应性，体现现实性和可操作性。采用建立过江隧道的方式，实现河西与河东的纵向贯通，不仅保护了湘江自然环境，减少了对长沙市的大气和噪声污染，缓解了交通压力，而且与新建地铁相比，大大减低了成本，符合高效设计理念。1.6 地下过江隧道总设施规划城市地下过江隧道是现代城市的发展，为了保证城市交通对不同速度的车辆正常运营，就需要建立过江隧道。地下过江隧道具有改善城市环境，保护地面自然景观的功能，而且利用地下过江隧道，可以与地面交通连接成一体，大大改善了城市交通拥挤现象。1.6.1布局规划为了缓解河东河西区域交通的巨大压力，同时实现和谐、安全、科学、高效的现代运营理目标，根据实际调查情况，我们小组经过讨论，决定把过江隧道设计成双向四车道形式，东接劳动路，西抵牌楼路口，见图1.3所示：图1.3隧道出入口视觉处理想象 1.6.2 规划实施步骤(1)河西河东区域交通现状，及预测其发展和规模；(2)现状资料调查，包括工程地质、水文、地理位置、气候、自然资源分布、交通流量、湘江周边建筑分布的概况等。(3)提出解决河西河东区域交通现状的一些方案，并进行可行性研究的论证和分析；(4)在现有的技术和经济水平下，以和谐、安全、科学、高效为设计目标，确定最佳的设计方案；(5)在规定验收指标的基础上，确定规划具体内容和任务分工；(6)方案的实施和验收。1.7 参考文献1 王文卿. 城市地下空间规划与设计M. 南京：东南大学出版社. 2 陈志龙. 城市地下空间规划M. 南京：东南大学出版社.3 陈立道， 朱雪岩. 城市地下空间规划理论与实践M. 上海：同济大学出版社. 4 彭立敏，刘小兵. 交通隧道工程M. 长沙：中南大学出版社.5 黄孝玲，周鸿翔. 长沙市劳动路过湘江通道的作用及其桥隧方式J. 2006. 51-546 长沙市勘测设计研究院.劳动路湘江大桥桥址测量地质初步成果R. 1999. 第二章 现状调查资料制 作 人：学 号：完成日期：指导老师：2.1 地理位置长沙市位于湖南省东部偏北， 湘江下游和长浏盆地西缘。其地域范围为东经1115311415，北纬27512841。东邻江西省宜春地区和萍乡市，南接株洲、湘潭两市，西连娄底、益阳两市，北抵岳阳、益阳两市。东西长约230公里，南北宽约88公里。全市土地面积11819.5平方公里，其中城区面积556平方公里。长沙市辖芙蓉、天心、岳麓、开福、雨花5区，长沙、望城、宁乡3县及浏阳市。图2.1 长沙地理位置图2.2 地质条件各个地质历史时期的地层在长沙市均有出露，最古老的地层大约是10亿年以前形成的。约6亿年前，长沙是茫茫大海，但海水不深。以后，海水逐步由东而西退出，浏阳、长沙与望城大部分地区升出海面，成为江南古陆的西北缘。距今约1.4亿年，长沙地区海浸结束，上升成为陆地，由于地壳运动与地质构造的影响，形成长条形的山间坳陷盆地长（沙）平（江）盆地。新生代开始，整个长平盆地上升为陆地。距今约350万年前，地球上发生第三次冰期，浏阳保留冰川地貌遗迹。全市地貌总的特征是：地势起伏较大，地貌类型多样，地表水系发育。长沙市东北是幕阜罗霄山系的北段，西北是雪峰山余脉的东缘，中部是长衡丘陵盆地向洞庭湖平原过渡地带。东北、西北两端山地环绕，地势相对高峻，中部递降趋于平缓，略似马鞍形，湘江由南而北斜贯中部，南部丘岗起伏，北部平坦开阔，地势由南向北倾斜，形如一个向北开口的漏斗。城内为多级阶地组成的坡度较缓的平岗地带，湘江中的橘子洲 长5公 里，在全国城市中绝无仅有。勘察表明：场地中覆盖层组成为砂类土，主要为细砂和圆砾，底部多混卵石，覆盖层厚度变化大，湘江两岸和桔子洲上厚717m，河道中厚0.505.20m；总体表现为西部河床中松散层较东部厚，场地下伏基岩以白垩系红色砾岩，夹泥质粉砂岩&为主；其次为肉红色、浅灰白色灰岩。据区域资料，二者呈角度不整合接触。通道处未发现新构造迹象，结合区域地质资料可判定本区场地稳定，基岩埋深浅，顶板标高在17.0022.00m，较为平整，地震烈度小于6（地震特征见图2.1所示）。图2.2 长沙地区地震活动断裂断裂地带主要集中一些地方（见表2.1），从工程地质角度出发，是比较理想的隧址。表2.1 长沙主要活动断裂地带2.3 水文条件据水文部门统计：长沙最高洪水位通常出现在每年的48 月；一次洪水期一个月左右，通道处最高洪水位39.18m，1998年枯水位为23.023.30m；通道处河床断面为复式河槽，河床稳定；河道基本顺直东边河道为主河道， 岸洲间河宽601m， 主航道偏东岸， 水深3.505.00m， 水面流速约0.1000.125m/s ；河底标高1920m，西侧河道标高在26.0m 左右；江水面受漫滩影响，多不规则，江水深也由于采砂影响而深浅不一；岸洲间河宽673m，通道处桔子洲宽125m。2.4 气候状况长沙地区气候的特点是：冬寒夏热，四季分明；春秋短促，冬夏绵长，充分体现了亚热带大陆性委风气候类型的共同特点。春季：气候特点一是增温迅速，气温变化大。“春来一日水热三分”是长沙老幼皆知的谚语。从3月平均所温10至5月平均气温22，仅两个月时间气温升高12，平均每月升高6-7。同时，不但升温快，而且变化大，如4月份的气温，据30年的统计资料，月平均气温最低为13.6，最高为21.1，相差近8之多。又如1969年4月5日的最低气温为2.5，而同年4月10日的最高温为33.4，5天之中温差达30多度。因此，“倒春寒”是长沙常见的现象。增温快有利于农作物的播种，但温差大又带来了不利的影响。夏季：长沙夏季漫长酷热已国人皆知，长达4个半月，是全年最长的季节。也是全年气温最高的季节。从6月至9月，旬平均气温25，7月下旬至8月下旬，旬平均气温29以上。据记录，1934年8月10日，长沙海关测候站天心公园观测场测得的最高气温为43，为长沙高温的极限。1949年以来的最高温是1953年8月13日所测的40.6。此种情况在全国较为罕见。长沙日平均气温大于30的全年有94天，其中出现在夏季达84天，日平均气温高于35全年有一月之多，基本上集中在8月份。由于长沙处于湘江河谷地带，地势较低，相对温度较大，更显暑气蒸人，因此长沙与重庆、武汉、南京等同称为长沙流域的四大火炉。秋季：长沙的秋天是雨水减少，秋高气爽。秋、冬二季是长沙的少雨季节，据统计，从9月下旬至11月中旬平均降水量仅23.6毫米，不到春季的三分之一，历史上还曾多次出现边续近40天无雨的年份，秋燥的特点十分明显。另外，长沙的秋天虽然较短，但晴天较多，据统计，长沙地区每年平均低云量小于2的晴天共136.2天，而9月至11月就占41.5天，占全年总数的三分之一。这一时期气温也较适宜，从炎热的夏天转向秋凉，但气温又略高于春温，因而长沙民间有“十月小阳春”之誉。长沙的“金秋季节”，不仅展示“万山红遍，层林尽染”的如画佳景，也呈现出“霜 露蒸千树熟，浪围风撼一洲香”和“水母处处看苗硕，茅屋家家指麦秋”的丰收气象，无处不再现出一种成熟的美。微感不足的是匆匆秋又去，迎来的是萧索的冬天。冬季：长沙的冬季无严寒，少降雨。冬季月平均气温多在5以上，最冷的1月份月平均温度也有1。6，最高达8.6。一天中出现气温低于0而形成霜冻或冰冻的天气，冬季平均只有19.9天。虽然有极个别的时候出现过极点低温，如1972年2月9日最低气温达-11.3，1969年1月31日达-9.5。但日平均气温在-5的时间，年平均仅1.3天，没有出现过候平均气温不到0的严寒期。长沙冬季的降水量虽仅占全年的16%，为降水量最少的12月份，月平均降雨也有45.3毫米，比长江下游的南京（29.4毫米）、珠江三角洲的广州（24.7毫米）等地都要多，这些雨水已足够越冬作物生长的需要。2.5 自然资源（1）土地资源全市土地面积11819.5万亩，农业人口人均占有耕地0.87亩。 （2）矿产资源长沙矿产种类繁多，尢以非金属矿独具特色。已查明的有铁、锰、钒、铜、铅、锌、硫、磷、海泡石、重晶石、菊花石、煤等50余种，有全国独一无二的菊花石，储量居全国首位的海泡石，生产规模居全省第一的永和磷矿，等等。其中大型矿床10处，小型矿床16处，矿点300多处。（3）山 脉 长沙市东有连云山、大围山、九岭山等呈东北西南走向作雁行状排列，峡谷平行相间，海拔800米以上山峰有50多座，最高峰七星岭海拔1607.9米。长沙西有海拔800米以上的山峰13座，望城县乔口湛湖的海拔23.5米，为全市最低点；最高点与最低点相差1584.4米。在平岗区有孤峰高耸，与周围平地显现较大的高低差异。 （4）河 流 长沙市的河流大都属湘江水系，支流河长5公里以上的有302条，其中湘江流域289条。按支流分级：一级支流24条，二级支流128条，三级支流118条，四级支流32条；另有13条属资江水系；形成相当完整的水系，河网密布全市。年平均地表径流量82.65亿立方米，径流深550850毫米。湘江流经长沙市的常年径流量年均692.50亿立方米，全年可通航。全市水能蕴藏量24.53万千瓦，地下水总储量9.35亿立方米/年，为长沙市提供了丰富的水资源，但现仅利用16.72%。长沙水文特征：水系完整，河网密布；水量较多，水能资源丰富；冬不结冰，含沙量少。 图2.3 橘子洲湘江水系图（5）土 壤 长沙土壤种类多样，可划分9个土类、21个亚类、85个土属、221个土种，总面积6.2万亩，其中，以红壤、水稻土为主，分别占土壤总面积的70%与25%。其余还有菜园土、潮土、山地黄壤、黄棕壤、山地草甸土、石灰土、紫色土等，适宜多种农作物生长。 2.6交通情况2.6.1橘子洲大桥交通现状图2.4 橘子洲大桥交通车辆拥挤图橘子洲大桥已经处于严重的超负荷运行状态，日交通流量约6万辆，且12小时交通量占全天的比例达68.3%，高峰小时流量比在6.5%左右，市民反感堵车强烈。此外，在该市规划局的调查统计中，长沙交通拥堵问题除 城市中心区外，过江过河交通问题非常突出，尤以橘子洲大桥、银盆岭大桥为甚，过江过河通道拥堵占拥堵总数的17%。2.6.2 湘江附近概况劳动路跨江通道位于劳动路与牌楼口的连线上，越过桔子洲，横跨湘江，距湘江一桥约1.9km，距桔子洲头约1.5km。轴线与东西河岸斜交较为明显，与桔子洲河岸略成斜交，对于水文流向来说，则基本正交。通道处地貌成因为河流侵蚀堆积地貌，湘江河流在此江心洲十分发育，久负盛名的桔子洲在此处将江流分隔为东、西两条河道。河流两岸为I 级阶地过渡部位，江心洲则为漫滩堆积物，地面标高在35m 左右， 河东岸地势平坦，地面标高在3436m，河西岸南侧有天马山，北侧有桃子湖。2.7 参考文献【1】 彭柏兴. 中国地震学会第六次学术大会论文摘要集M. 北京：地震出版社. 1996. 【2】 刘德宽. 湖南地震活动性分析J. 1996. 【3】 杨柳. 长沙市区岩土体工程地质J.6(29)，冶金矿山设计与建设. 1997.【4】 詹晓安，曹希.湘江水系水环境状况及保护对策J.湖南水利水电，1999 ，(4).【5】 龚玲兰，奚小双. 湖南长沙市的城市地质环境调查J. 地球与环境. 34(04). 2006. 第三章 线路规划与出入口设计 制 作 人： 完成日期： 指导老师：第三章 线路的设计和进、出口位置的确定3.1 概述长沙市城区沿湘江两岸发展，跨湘江通道对城市的开发建设有着非常大的影响，已建成的五一路湘江大桥、伍家岭 大桥、猴子石大桥等城市中心区的桥梁，对缓解过江交通压力，促进城市发展做出了巨大的贡献，极大地改善了长沙城市环境质量，方便人民群众的生产和生活。2010年4月22日，长沙市政府召开新闻发布会，发布2009长沙市交通状况年度报告。报告显示2009年，全市机动车保有量达74.6万辆，平均每日增加416辆，预计今年增加25万辆，总保有量100万辆，目前已有驾驶人97万！交通压力与日俱增。在过江通道上，银盆岭大桥和橘子洲大桥流量饱和，通行能力不足，猴子石大桥和黑石铺大桥流量快速增长，离饱和状态已不远。行车难成了长沙市民出行的一大困惑。而过江时的堵塞状况更是让很多市民头疼。长沙交通堵塞有三大宏观原因，即交通需求快速增长、向干道过度集中和越江通行能力不足，并有大量的调查数据显示中心区三大过江主桥梁已不能承担日益增长的通行负荷。在东西向干道增设过江通道已迫在眉睫！根据交通需求发生源集中在五一路及其南侧的现状，以及技术、经济、景观等方面的分析比较，目前已基本形成了在劳动路牌楼口位置建设过江通道的共识，而且长沙市政府已将其纳入近期建设规 划。但由于过江通道处在横跨桔子洲，背靠岳麓山的特殊地理位置（见图），综合各方面因素采用隧道式过江通道比较合理。劳动路跨江通道位于劳动路与牌楼口的连线上，越过桔子洲，横跨湘江，距湘江一桥约1.9km，距桔子洲头约1.5km。轴线与东西河岸斜交较为明显，与桔子洲河岸略成斜交，对于水文流向来说，则基本正交。通道处地貌成因为河流侵蚀堆积地貌，湘江河流在此江心洲十分发育，久负盛名的桔子洲在此处将江流分隔为东、西两条河道。河流两岸为I 级阶地过渡部位，江心洲则为漫滩堆积物，地面标高在35m 左右， 河东岸地势平坦，地面标高在3436m，河西岸南侧有天马山，北侧有桃子湖。 3.2 设计原则劳动西路湘江隧道作为一条重要的越江交通工程,必须在满足交通功能的前期下，优化线路平、纵剖面设计，最大限度地减少对两岸规划、建设、交通的影响，保持航运、 航道发展，满足工程沿线环境保护要求，建成一条交通顺畅，行车安全、舒适，监控及时、高效，管理方便有序，交通组织完善，结构安全可靠的越江工程。确立 “以人为本”的指导思想，依托高新技术，把劳动西路隧道建成为环保隧道、智能化隧道、安全隧道、高新技术隧道。3.3 设计指导思想设计思想为“人交通环境发展”。1） 以人为本，分层次解决主次交通问题有效改善交通条件、保证交通安全；注意环境与交通的协调，改善环境的质量，以优化城市功能为目的；坚持可持续发展的战略为城市今后的可持续发展创造有利条件。2) 工程的总体方案符合长沙市的总体规划要求，以功能分析为基础依据交通量预测结果、交通流向特征，考虑周边道路路网情况，结合周边现状地形、地物特殊设计环境确定隧道规模和总体布置。3） 合理布置隧道与洪都大道连接的匝道位置。将地面车辆与隧道车辆能有机、便捷、安全地连接。4) 隧道的形式和线路布置应充分考虑到工程的可行性、可实施性及社会经济效益等因素。5) 在满足交通功能的前提下。尽可能减小工程规模、减少用地，降低工程造价，以求最佳的投资效果：在工程措施上，尽可能将隧道暗埋段长度减短。6) 符合安全、环保要求，以人为本关爱生命，完善隧道综合防灾、减灾、救灾体系。7) 要妥善解决好工程与周边环境的矛盾，采取相应工程措施使丁程建设能给周围环境带来景观效应。8）河西河东之间的主要交通走向为五一路和一桥，新建快车道走向应该与此最大人流流向一致，且能连接河东与河西的市中心区，化解五一广场地带交通人流异常拥挤的状况，附近区的人流可以不必必须从一桥过河，这样可极大地缓解一桥的荷载，根据此规划思想我们打算在一桥一侧修两条单向过江隧道打通河西河东，过江隧道走向与一桥人流方向保持一致，隧道在河东河西的两个入口和出口分别为两个人流聚集点，且此人流聚集的地区又距五一路不可以太远。9） 结合沿线工程地质，选用合理的线路埋深和施工方法降低施工风险，跨河段结合施工方法选型，充分考虑埋深及其对行洪和航运的影响。10） 满足一级道路的纵坡要求，按公路隧道要求：长隧道纵坡应小于3%，短隧道纵坡小于4%。11） 车辆通行限界与城市道路性质，该过江隧道为城市一级主干道，通行车辆以小汽车和公交车为主，兼通行货运车辆12） 全线设有完善新颖的消防设施和功效齐全的排水设施，相应段落应该设立报警以及简易抢险装置，完善辅助通风网路。13） 隧道两端上部的交通疏导和绿化应湘江风光带一致，满足环保要求，共同为提高城市的生态环境质量，创建湘江景观生态走廊，保留岳麓山，天心阁，橘子洲等风景区的原有风貌。14）通过深入细致的风险平衡设计，使预期风险效益与抗风险措施投入和性价比最高，安全保障确实可靠。15）隧道出入口，光过渡，建筑和沿线绿化，融合在水天一色的大环境中，体现生态的主题和时代的特色。3.4 隧道入口及周边付建设施设计思路(1) 大河西先导区一开始就将自己放到了国际一流大都市的起跑线上，规划区面积1200平方公里，核心区面积570平方公里，起步区面积230平方公里。先导区的战略目标是建设成为“两型社会”的示范区、高新产业的集聚区、城乡统筹的样板区、生态宜居的新城区，支撑发展的增长极。到2020年，先导区实现建成区面积200平方公里，常住人口300万，地区生产总值3000亿元，地方财政收入300亿元，成为支撑长沙、带动全省重要发展引擎。届时，河东中心城区与河西先导区的沟通将成为重要问题，二现有的三架过江大桥已经远远不能满足满足交通形势的急剧上升，必须新建河西河东之间的快车道以缓解交通压力。而修建隧道又是比较经济合理的方案。(2) 新建隧道的主要目的是加强湘江两岸的交通运输能力，缓解一桥车流量负担，连结河西与河东经济中心，从而更好的推动河西的经济发展，因此新建快车道走向应该与过江最大人流流向一致，且能连接河东与河西的市中心区，缓解五一广场地带交通人流异常拥挤的状况，改变近区的人流要过江一定要从一桥过的现状，这样可极大地缓解一桥的负荷，据此，规划在一桥一侧修一条双向过江隧道打通河西河东，过江隧道走向与一桥人流方向保持一致，隧道在河东河西的入口和出口分别为两个人流聚集点，且此人流聚集的地区又距五一路在一定范围内。(3) 应本着从全部到细部，从宏观到微观的思想，首先应立足跨湘江段，以此为基础，再逐一排查沿线实体控制性因素，对线路方案作针对性的优化调整，使其各段达到最佳效果。(4) 工程线路总体设计应该符合长沙总体规划要求，并通过合理控制隧道关键部位标高，采用适当的纵坡，尽量避免岩层不稳定地带，缩短隧道总长度，取得较好的技术，经济，环境效益。结合沿线工程地质，选用合理的线路埋深和施工方法降低施工风险，跨河段结合施工方法选型，充分考虑埋深及其对行洪和航运的影响。(5) 隧道出入口，光过渡，建筑和沿线绿化，融合在水天一色的大环境中，体现生态的主题和时代的特色。 车辆通行限界与城市道路性质，该过江隧道为城市一级主干道，通行车辆以小汽车和公交车为主，兼通行货运车辆。满足一级道路的纵坡要求，按公路隧道要求：长隧道纵坡应小于3%，短隧道纵坡小于4%。隧道横断面设计要合理，既满足车辆通行界限要求，又满足各种运营设备布置的需要。线路应尽量减少拆迁，