广州越江隧道工程方案论证

广州XX至XX岛越江隧道工程

方案论证第一部分工程概况

XX岛位于XX区西南侧的珠江前后航道交会处，是一个以旅游为特色的岛屿，也是著名的XX军校所在地，其南侧与小谷围岛-大学城相连，其他方向则与琶洲、新造、XX相望，与北部无路桥连通，目前采用轮渡方式往来，为改善两岸的联系状况，促进XX区经济整体发展，推进XX岛旅游资源的开发，营造XX岛独特的文化氛围，按照区域道路现状及规划情况，拟在XX区，珠江北岸的XX与南岸的XX岛之间修建越江工程，解决XX岛对外交通问题。

长洲岛项目功能定位本工程所在区域为XX区，东西向道路较发达：广园快速、中山大道、XX大道、标准较高，区域内南北向道路标准低，且道路宽度严重不足。XX区珠江北岸与南岸XX岛间的交通仅靠轮渡维持，由此造成的南北向交通道路匮乏，影响了XX区的整体发展规划，迫切需要修建越江工程，从而理顺交通流向，充分发挥路网功能，为XX岛的开发建设提供相应的配套服务。XX岛建设的必要性工程地质和水文地质条件工程范围自XX岛穿越珠江，与珠江北岸相连，属珠江三角洲冲积平原区，汊河众多，地势开阔，总体东北高、南西低。珠江两岸为侵蚀台地及三角洲海陆交互相沉积平原，一般地面标高6.28～8.82m。地层主要为人工填土、淤泥、淤泥质亚粘土、淤泥质粉砂、亚粘土、残积层亚粘土、白垩系粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、砂砾岩（全风化、强风化、微风化层）。地表水主要为珠江，珠江河面宽约600～800米，河床呈“U”字型，河岸设有防护堤，侧蚀作用微弱，下切作用已基本停止。水流自西向东，常年流水，水道属洪潮混合区，其流量和水位既受西江、北江汇入水量控制，亦受南海潮水倒灌影响，地表水及地下水对混凝土结构无腐蚀，对钢筋砼结构中钢筋无腐蚀，对钢结构具弱腐蚀性。工程地质条件水文地质条件第二部分线位选择中山大道XX南路蟹山西路规划路XX大道支线XX大道海员路港前路金洲大道海虹路A线位珠江1）方案优点:线型较顺直；珠江正交；过江段距离最短。2）方案缺点：铁路拆迁难度大，隧道较长；线位通过中国人民解放军第4801厂军事禁区、海军军舰基地的水域、XX物流中心港口及居民密集区，和厂区拆迁及实施难度非常大；隧道南边不能与主干道金洲大道直接相接，交通组织困难；与XX立交接线条件差；经过居民区，拆迁量较大；因距离娥眉沙岛很近，水下地形起伏大，纵断面线形标准较差；与XX地铁站和地铁十四号线有干扰。XX造船厂中山大道XX南路蟹山西路规划路XX大道支线XX大道海员路港前路金洲大道海虹路珠江B线位（1）方案优点:①平面线形顺直，线路短捷。②与A线方案相比，南岸接规划金洲大道，北岸接中山大道，有利于交通疏解。③线路与珠江河道正交，隧道最短，有利于降低工程造价。（2）方案缺点：①该方案在北岸要穿越XX冷冻厂厂房，拆迁难度大，拆迁费用高，可实施性差。②XX端出口所接的蟹山西路，宽度仅为26m，不能满足布设隧道的宽度要求，因此蟹山西路需重新规划，宽度至少为40m。③由于工程起点与XX铁路支线距离仅180m左右，没有设置立交的条件，因而与铁路交叉时为平交，这与城市主干道的等级不配套。⑤路线与XX立交衔接后，在XX段的疏解只能靠XX立交的地面道路来解决，该地面道路等级较低，无法适应如此庞大的车流汇入，而且出入XX岛的车流要绕行很长距离才可到达中山大道、XX大道支线等主干道，使得隧道进出口交通极为不畅，这与预测交通量不相匹配。XX造船厂中山大道XX南路蟹山西路规划路XX大道支线XX大道海员路港前路金洲大道海虹路珠江C线位（1）方案优点①北岸的XX路与南岸的金洲大道基本按红线预留，因而路线所经地段无大型建筑和结构物，拆迁难度小，拆迁量少。②路线与XX路、金洲大道这两条规划的主要干道衔接较顺畅，对交通的疏解十分有利，工程较为容易实施。③即将实施的XX立交已按本线位预留了进出隧道的专用匝道，使得XX岛隧道与中山大道、XX大道支线及XX路等城市主干道形成互通，提高了路网的整体交通功能。④珠江江底地形相对平坦，纵断面线形标准高。⑤通过在规划的海员路上设跨线桥，海员路、港前路交叉口交通组织清晰畅通，XX南路地面道路直行交通从海员路跨线桥通过，与港前路形成“丁”字路口，交通顺畅。（2）方案缺点：①由于该线位与珠江略为斜交，越江段较长。②平面线形中有一半径为550m的平曲线，与B线位相比，平面线形指标稍差。

XX造船厂中山大道XX南路蟹山西路规划路XX大道支线XX大道海员路港前路金洲大道海虹路珠江D线位（1）方案优点：①北岸的XX路基本按红线预留，因而路线所经地段无大型建筑和结构物，拆迁难度小，拆迁量少。②路线与XX路衔接较顺畅，对交通的疏解十分有利，建成后能形成一个较为完整的道路网。工程较为容易实施。③不影响地面道路（海员路、港前路、蟹山西路）功能，交通组织相对简单。④路线在跨越珠江时与XX主航道正交，越江段较短。⑤南岸除星港船厂外，其余经过地段主要为果园经济林，可实施性较好。（2）方案缺点：①受XX航道及洪圣沙岛地形影响，隧道仅能实行盾构方案。②若采用盾构隧道方案，隧道长度比C线位长。③南端不符合XX岛路网规划和整体规划。

洪圣沙岛XX造船厂综合比较，考虑虑两端接线条件件、交通疏解能能力，拆迁量、、工程的可实施施性及施工的难难易等因素，隧隧道方案最适宜宜在C线位上实施（沉管隧隧道和盾构隧道道）；若实施桥桥梁方案，可选选择D线位。推荐线位位第三部分桥桥隧比较根据规范要求““桥梁纵轴线宜宜与洪水主流正正交。…当斜交不能避免免时，交角不宜宜大于5°；当交角大于5°时，宜增加通航航净宽。”因此此本着经济美观观的原则，选择择B线位或D线位考虑桥梁方方案，而B线位存在接线条条件差及拆迁难难度问题，因此此最适宜桥梁的的线位为D。本段珠江水域属属于“江海联运运”,桥梁方案应按照照通航海轮进行行设计，根据上上游XX造船厂要求，桥梁通航净空应应不小于60米。根据广州港务局局穗港局函[2006]402号“关于请协助助提供XX～XX岛隧道工程资料料的复函”，目目前XX航道XX段航道宽度120m，航道设计水深9m，可通航2.5万吨级船舶。根据上述条件及及两端接线条件件进行桥梁布置置，桥上最大纵坡达到4.6%。根据《公路桥涵设计通通用规范》（JTG60-2004）3.4.1条规定：“桥上纵坡不宜大大于4%，桥头引道纵坡坡不宜大于5%，位于市政混合合交通繁忙处，，桥上纵坡、桥桥头引道纵坡均均不得大于3%”。但本工程受通航航净空及两端接接线条件限制，，若考虑主要道道路的衔接，桥桥梁方案纵坡将将会突破规范确确定的极限值。桥隧比较桥隧比较项目桥梁方案隧道方案地质条件要求基础地层条件好对地基要求不严与地面接线条件在D线位修建，与XX立交桥接线条件差，南端与XX岛整体规划不一致与XX立交接线较易，可实现与中山大道、XX大道支线及XX路三条城市主干道互通航道影响施工期间及运营期间均有影响，要求通航高度60m，为满足通航要求，需加高桥梁高程，运营期间对附近码头有影响施工期间有一定影响，运营期间无影响占地及拆迁桥梁因高度影响，其引道长，因而占地大（250亩），拆迁量大两端引道及敞口段短，占地及拆迁量小（占地145亩）水文条件及河床稳定性影响桥墩对河道水文及附近河床稳定性有影响隧道埋入江底，对河床稳定性无影响，开挖基槽对江河水文影响小环境及景观影响江上设桥分割江面，影响自然景观；对两岸既有厂区及码头影响大隧道对江中及两岸景观影响很小；对两岸厂区及码头影响小桥隧比较项目桥梁方案隧道方案运营期间的气象条件影响易受恶劣天气变化的条件影响，如遇大风、暴雨、大雪、浓雾及强冷空气的严重冰冻，会影响车辆行驶的安全性、舒适性，易造成交通不畅通，难以保证桥梁的设计通行能力和交通安全隧道交通运输受恶劣气候影响小，无论刮风下雨，均能确保隧道交通安全，畅通无阻地全天候通车运行结构耐久性桥梁暴露在空气中、承受各种不利环境因素影响，使用寿命短隧道结构埋置于地层中，稳定性及耐久性好，可大大延长结构的使用寿命抵御自然灾害及战争能力战争状态下，作为运输枢纽的桥梁是首先被打击的对象，一旦被摧毁，不仅自身交通中断，同时又阻塞江河和海湾的航运。水下隧道在一定水深和一定厚度的岩土覆盖下，抗御地震、台风、海啸等自然灾害破坏的能力强。战争中可受常规武器的破坏小，可减轻武器的打击破坏。施工工期26个月31个月投资比较8.10亿元，工程投资少8.57亿元，工程投资较高桥隧比较项目桥梁方案隧道方案运营条件及运营成本坡度大，行车条件差，运营能耗及空气污染大；维修维护费用高；坡度缓，行车条件较好；日常监控、照明、通风等费用高，维修维护费用低运营安全出现灾害时，人员疏散及救援等较容易，灾害损失小隧道内一旦发生事故灾害，如火灾、水灾等，因空间小、传播速度快、施救难度大、疏散速度慢，灾害的损失量大。综合效益分析桥梁对车辆载重及桥面铺装厚度荷载有严格的设计荷载限制，承受车辆超载能力有限。市政供水、供电、通讯管道的安装架设，易受桥梁结构形式的限制，架设安装难度大，且检修维护困难，行人和非机动车也可通行隧道对城市生态环境干扰少，可避免因车辆行驶产生的噪音、粉尘和废气对城市环境的污染；隧道本身具有很大的承受车辆超载的能力，因不受气候条件的影响，可提高运输效率。容易考虑安排服务于市政各种管道安装的专用空间，且安装和维护方便。行人及非机动车一般不能通行桥隧比较无论是从工程的的合理性、可实实施性，还是从从景观影响、环环境影响、综合合效益等方面长长远考虑，隧道道方案均比桥梁梁方案优越，故故本工程推荐以隧道方式穿越珠江。第四部分推推荐线位总体方方案推荐线位与规划划线位一致，工工程北接XX南路，南接金洲洲大道，XX南路规划宽度为为40米，是XX区的主要道路；；金洲大道是规规划的XX岛主干道，规划划宽度为60米。受中山大道高架架桥桥孔、广深深铁路XX宿舍区四栋6层住宅楼、XX港铁路支线、广广东航道局码头头、XX车渡码头的限制制，线路自中山大道道高架桥桥下引引出，沿规划XX南路向南，过蟹蟹山路、跨狮子子桥涌，依次下下穿规划海员路路、港前路、XX港铁路支线、广广东航道局码头头，过珠江，南南接金洲大道。。推荐线位位推荐线位位中山大道桥

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XX大道茅岗南路路金洲大道中山大道推荐线位沿线控控制点推荐线位技术条条件XX端：按规划线位位，起点接现有有XX路。将原规划中线线向东移15.6米，置于中山大大道桥桥墩处；；道路分两幅从从两个桥孔通过过，以蟹山铁路小区区的楼房作为道道路边线控制点点，布设中线。。过狮子桥涌后后，设有一半径径550m的曲线转向西，，避开广州航道道局码头。XX端线路按规划线线位布线。越江段：路线位位于直线上。XX岛端：由于目前前规划金洲大道道及相关规划路路都未实施，所所以近期隧道出出洞后直接按双双向四车道与海海洋路平交后，，通过规划路与与既有金洲北路路连通。岸上段段有一个R-1000m的曲线。道路长度3.054km。隧道施工工法围堰明挖法：是在上游修筑筑围堰，将江水水截流改道，从从而使隧道范围围在干环境下明明挖施工的一种种方法。隧道施施工期间直接影响航运，需进行大规模的的航运管制，因此此围堰明挖法一般般适用于水深较浅浅、航运不发达的的河段。本工程地地处珠江，是我国国的重要航运通道道，因此围堰明挖挖法不适合。矿山法：隧道采用暗挖方式式施工，基本不影影响航运，但是由由于施工技术的限限制，矿山法多用用于岩石开挖。如如果在软土或者砂砂土中采用矿山法法施工，则施工难度、风险和和工程造价都比较较高。根据地质资料，，本工程位置第四四系覆盖层较厚，，有亚粘土、淤泥泥质粘土、粉砂、、细砂、圆砾等，，透水性强，因此此矿山法也不适合合。隧道施工工法盾构法：盾构法是采用盾盾构机械开挖隧道道，对航运无影响响。对于本工程，，可以采用泥水盾盾构施工，安全性性可以保证，但为为了施工安全，要要求隧道应有约一一倍洞径的埋深，，这就导致路面标标高较低，势必增增加隧道长度。另另一方面，因盾构构为圆形，浪费空空间大，对于本工工程，需修建两管管盾构隧道才可以以满足双向4车道的要求，技术术上可行。沉管法：沉管法是先在干坞坞内预制隧道管段段，两端用临时封封墙密封，然后将将管段拖运至隧道道位置沉放，对接接后形成水底隧道道的施工方法。沉沉管法施工在基槽槽开挖和管段沉放放时对航运有一定定影响，可以通过过局部交通适时管管制，可以把影响响减到最小。另外外，沉管隧道对覆覆土厚度和基础要要求不高，可以把把隧道埋深减小。。就本工程实际条件件而言，盾构法与与沉管法两种施工工工法在越江施工工时均可行推荐线位上的越江江方案沉管隧道方案：隧道长度1300m，XX端敞口段长度101m，XX岛端敞口段长度105m。由北向南隧道内纵坡：-5%、-2.7%、-1.7%、3%、5%。盾构隧道方案：隧隧道长度1985m，其中盾构段长度1460m，XX端敞口段长度210m，XX岛端敞口段长度140m，隧道内纵坡-5%、-3%、-2.5%、3%、5%。路施工工法选择项目沉管法盾构法地质条件沉埋法地层适应性强，对基础承载力要求低地层适应性强，水下施工时地质条件太差有风险隧道埋深埋深很浅，最小0～0.5m，特殊情况下可与河床平齐或高出河床一般要求隧道有最小1倍洞径的埋深（埋深不小于10m），埋深浅时施工难度大隧道长度水下道路路面标高较高，两端引道长度短，隧道短1300m水下道路路面标高降低，两端引道长度增加，隧道长1985m断面布置断面可以为圆形，也可做成矩形或其他形状，断面布置灵活。矩形断面利用率高，多车道隧道均可一次预制一次沉放完成。目前只能做成圆形，断面利用率低。隧道内车道板下预留设备管廊，可布置光缆、通讯、电力等设施及提供人员通行的安全通道隧道防水接头少，采用先进的GINA止水带和Ω止水带，管段整体预制可大大提高质量，加外防水，防水性能好采用装配式衬砌，接缝很多，虽采用多道防线，但仍可能漏水路施工工法选择项目沉管法盾构法施工条件限制受当地气象、水文条件的制约，沉管沉放时影响航道或需封江，仅能用于水下段基本不受气候等条件影响，除越江段，两岸部分段落亦可使用环境影响干坞施工、基槽开挖对环境影响较大对周围环境影响小建筑材料及要求外形尺寸要求严格，混凝土容重需严格控制，需测出河水的容重管片通过工厂预制，外形尺寸和质量容易保证，无其它特殊要求施工安排主要工序如基槽开挖、管段预制、浮运沉放和内部装修等可平行作业，各工序间干扰少，施工质量可提高，且工期可缩短主要工序如掘进、出碴、衬砌等需在狭窄的掌子面处进行，难以平行作业施工机械及设备施工法机具简单，不需掘进机需要订购掘进机，造价昂贵施工场地及占地需要预制管段的干坞，占用场地面积大；断面并排布置，永久占地少管片在工厂预制，仅需要盾构始发、到达场地，面积较小；线间距大，永久占地大交通影响工程实施期间，基槽开挖、管段拖运、沉放、基础处理、回填覆盖等将不可避免地给船舶航行带来影响基本无影响路推荐线位方案比较较越江工程结构型式沉管隧道盾构隧道道路长度3.054Km隧道工法及

分段长度总长度(m)13001985沉管/盾构(m)8151460明挖暗埋(m)310525暗挖(m)175

敞口段长度（m）206350桥梁长度33m——面积1980m2——涵洞85.1m142m投资估算建安费6.409亿元7.957亿元估算总额8.566亿元10.445亿元从线路平面、纵断面面指标、隧道长度度、交通疏解能力力、征地拆迁、工工程造价、运营成成本、安全防灾等方面综合比较，，沉管法具有明显显的优势，而且国国内也建成了多条条沉管隧道，已经经积累了较为丰富富的实践经验。因因此推荐采用沉管法施工。第五部分推荐荐方案隧道隧道建筑限界根据交通量预测：：通过拟建隧道车车型主要以客车为为主，且以小客车车为主，通过隧道道的小型货车和小小客车比例为70%以上。参照国内其他城市市隧道建设条件，，确定本隧道内行行车车道宽度采用用3.75m＋3.5m车道设置。隧道内检修道单侧布置。建筑限界净高采用5.0m；限界净宽B=0.75m（检修道）+0.50（路缘带）+3.5+3.75m（行车道）+0.50（路缘带）+0.25m（余宽）=9.25m沉管段隧道横断面面本隧道所处道路等等级为城市主干道道一级，双向四车车道，设计行车速速度为50km/h。隧道断面采用两管车行道＋中间间管廊型式：中间管廊分层设计计，上层为电缆通通道，中间为检修修通道兼安全通道道，安全通道板下下布置水管和集水水沟，管廊净宽取1.4m。机动车道孔内设单单侧检修道，车道道孔净宽为9.25m（限界宽度）＋2×0.05m（装修层）=9.35m；机动车道孔净高高度为5.0m（限界高度）＋0.5m（纵向顺坡影响、、设备安装预留））＋0.7m（路面及压重层））=6.2m。沉管结构总宽度度22.8m，总高度8.55m。（风机段加高0.6m）干坞选择干坞规模、位置及及型式对工程造价价和施工工期影响响较大。根据隧道道规模及隧道周边边环境，将对移动动式干坞、固定式式干坞、永久性（（固定）干坞的多多个方案进行综合合比较。从周边环境的影响响、拆迁及征地量量、施工场地及运运输条件、开挖工工程量、疏浚及拖拖运距离、对航运运影响、社会效益益分析、干坞及管管节预制工期、可可实施性等方面综综合比选，推荐采采用工期短、环境境影响小、征地拆拆迁量小、可实施施性强的移动干坞方案。租用3艘大型半潜驳，停停靠码头可选用位位于隧道下游的广广州航道局第一疏疏浚工程公司码头头或广州打捞局小小洲基地码头。采采用该干坞方案时时，最大管节长度度85m。沉管管节长度选择择结合本工程可能采采用的固定干坞及及移动式干坞方案案（半潜驳），确确定了不同管节长长度和管节数量的的5个纵断面方案。方案一：7管节：由北向南E1～E7长度分别为：120m+120m+95m+120m+120m+120m+120m。方案二：8管节：由北向南E1～E8长度分别为：112m+89m+90m+90m+105m+105m+112m+112m。方案三：9管节：由北向南E1～E9长度分别为：95m+95m+70m+95m+95m+80m+95m+95m+95m。方案四：10管节：由北向南E1～E10长度分别为：80m+70m+70m+85m+85m+85m+80m+85m+85m+85m。方案五：11管节：由北向南E1～E11长度分别为：75m+75m+66m+75m+75m+75m+75m+75m+75m+75m+75m。推荐该隧道水下沉沉管部分纵断面按按方案410个管节实施。推荐方案沉管段纵纵断面方案方案1（局部零埋深方案）E7、E8管节部分顶面紧贴贴河床底，满足从从规划航道底面至至沉管结构顶面不不小于2m的航道安全距离，，对局部管节零埋埋深段采用覆盖回回填措施可达到管管节的抗浮稳定和和防锚保护要求，，但根据调查主航航道深槽为附近海海军基地与海事部部门联合开挖形成成，以便军用舰艇艇航行，沉管隧道道施工回填后，会会影响航道。方案2（局部出露方案）隧道结构在主航航道段河床无法铺铺设覆土保护层，，且在水流冲刷作作用下，会出现管管节抗浮安全及稳稳定性不够。方案3（全埋入方案）管节全埋入河床床最小厚度0.5m，满足国际隧协确确定的最小埋深0～0.5m的要求，管段沉放后可覆覆盖回填1m，对航道基本无影影响。推荐该隧道水下沉沉管部分纵断面按按方案3实施。沉管管段中间接头头GINA止水带OMEGA止水带钢拉索中间接头采用水力力压接法施工的柔性接头，利用GINA止水带形成初始密密封，然后在形成成的水密性沉管段段内，在接头部位位安装Ω止水带。垂直剪切键和水平平剪切键限制因地地震、管节沉降而而产生的垂直及水水平方向位移量，，使其不超过水密密性要求的允许