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1、长沙营盘路湘江隧道工程的功能研究与设计,二一年十一月五日长沙,Function Study and Design for Xiangjiang Tunnel Project of Yingpan Road in Changsha,中国土木工程学会第十四届年会暨隧道及地下工程分会第十六届年会报告,作 者：蒋树屏 丁 浩 黄伦海 龙 勇 刘 敏,1 隧道功能设计的设计理念2 长沙市城市发展与交通现状3 交通需求分析与功能拓展4 工程总体设计思路及方案5 地下立交设计与研究6 结束语,1 隧道功能设计的设计理念,功能设计法起源于1947年，美国工程师麦尔斯（L D Miles）在进行价值工程研究中得
2、出一个结论：“顾客购买的不是产品本身，而是产品所具有的功能”。从那时起，“功能”思想成为设计学的最重要的概念 目前，该法已广泛应用于产品创新方案设计、机械制造设计、建筑设计和结构设计等领域。,1 隧道功能设计的设计理念,功能设计的概念,一种“思维定势”：功能只是满足与否的问题，而形式是要设计的，于是，设计基本上等同于形式设计，所谓功能的满足不过是符合一些特定技术指标而已 公路隧道的功能应是所支持的公路交通的性质及变化规律：,1 隧道功能设计的设计理念,隧道功能设计的理念,隧道建设过程中和隧道建成后对区域公路交通的影响,由于公路交通的变化，反过来又影响隧道设计,公路隧道功能设计考虑要素,1 隧道
3、功能设计的设计理念,1 隧道功能设计的设计理念,隧道功能设计的步骤与内容,需求与功能分析,拟定设计方案,重要节点方案论证与评价,决策,步骤,1 隧道功能设计的设计理念,隧道功能设计的步骤与内容,隧址区域的具体环境形态特征分析,隧道影响区域的交通需求分析与功能定位,城市土地资源的综合利用方案,工程方案设计,关键节点方案论证,内容,长沙市营盘路湘江隧道工程可行性研究 长沙市营盘路湘江隧道工程方案设计 长沙市营盘路湘江隧道工程初步设计 长沙市营盘路湘江隧道工程施工图设计监理,1 隧道功能设计的设计理念,隧道功能设计理念的实践环节,2 长沙市城市发展与交通现状,长沙市城市发展,城市总体概况：长沙是湖南
4、省会，辖芙蓉、天心、岳麓、开福、雨花5区和长沙、望城、宁乡3县及浏阳市。2007年底，全市土地总面积1.18万平方公里，其中市区面积556.3平方公里。人口：2006年末，全市常住人口646.5万人，其中市区人口214.6万人。社会经济：2007年，全市生产总值达2179亿元，人均生产总值达33000元；城乡居民人均可支配收入分别达16153.2元和6316元。,2 长沙市城市发展与交通现状,长沙市城市发展,重要里程：2007年12月14日，国务院批准长株潭城市群为全国资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区，长沙市成立大河西先导区。,2 长沙市城市发展与交通现状,长沙市交通现状,长沙
5、社会经济的发展尤其是大河西先导区的发展，带动了城市道路交通量的快速增长，特别是过江交通的需求迅猛增长。,2 长沙市城市发展与交通现状,长沙市交通现状,道路供给现状：2007年底，长沙市市区城市道路总长度达929.54公里，城区道路总面积达到了2394.18万平方米。机动车保有量：2007年全市机动车保有量509,069辆，比2006年增加52,373辆，增长率为11.5%。,2 长沙市城市发展与交通现状,长沙市交通现状,交通量空间分布：呈现中心区高负荷，依次向外围递减，过江交通高负荷，并以橘子洲大桥和银盆岭大桥为中心沿湘江向南北依次递减。可将长沙市划分为三个区域：高负荷区、中负荷区和一般负荷区
6、。三一大道、东二环、南二环、芙蓉路、劳动西路、湘江大道、橘子洲大桥、银盆路以及银盆岭大桥围合的区域为高负荷区。,2 长沙市城市发展与交通现状,长沙市交通现状,2 长沙市城市发展与交通现状,岳麓为屏,湘江为带,水陆洲浮碧江心,浏阳河曲绕城外,湖泊星布，岗峦交替,城廓错落其间,山水洲城,城市地理环境的特殊性,过江交通：2007年长沙湘江段有六座大桥，分别为橘子洲大桥、银盆岭大桥、猴子石大桥、月亮岛大桥、黑石铺大桥和三叉矶大桥。,2 长沙市城市发展与交通现状,北部过江走廊,月亮岛大桥三汊矶大桥,中部过江走廊,银盆岭大桥橘子洲大桥,南部过江走廊,猴子石大桥黑石铺大桥,长沙市交通现状,过江交通：,2 长
7、沙市城市发展与交通现状,现有过江通道基本情况及功能定位,长沙市交通现状,过江交通：,2 长沙市城市发展与交通现状,现有过江通道2008年交通量调查情况,注：中部走廊饱和度（）括号内数值为2007年调查结果。,长沙市交通现状,2 长沙市城市发展与交通现状,长沙市交通现状,河东中心城区是拥堵重点,中部过江走廊基本饱和，但流量仍在增加,由于过江走廊分布的差异，使过江交通在中心城区的绕行增加了区域重要干道的交通量,城北的快速开发，中部走廊的持续拥堵，部分流量转移至北部走廊，使其流量剧增，但仍有富余通行能力,3 交通需求分析与功能拓展,营盘路湘江隧道距上游橘子洲大桥约1.3km，距下游银盆岭大桥约2.1
8、km，东端接营盘路，西端接咸嘉湖，该段江面宽约1.4km。,3 交通需求分析与功能拓展,地理位置,地层岩性：隧址主要由第四系人工堆积物、河床冲积物和风化残积物组成。下伏基岩为元古界冷家溪裙板岩，局部存在断层破碎带。湘江江底以不同风化程度的板岩为主。,3 交通需求分析与功能拓展,环境特征,西岸接线咸嘉湖路，目前路幅宽度未按规划实施，南侧紧邻龙王港防洪工程，北侧靠王陵公园。东岸接线营盘路，目前已按规划实施，沿线分布省委、省政府、小区、医院和一些重要商业网点。,咸嘉湖路,营盘路,3 交通需求分析与功能拓展,环境特征,3 交通需求分析与功能拓展,初始功能定位,越江功能西侧连通湘江西岸新城，东侧连通湘江
9、东中心城区。该隧道作为新的东西向交通主轴，同城市发展主轴相吻合。分流功能目前中心区越江交通趋于饱和，银盆岭大桥、橘子洲大桥交通拥挤度已达到0.95以上，该项目将改善中心区越江交通格局，加密路网。,银盆岭大桥,橘子洲大桥,3 交通需求分析与功能拓展,功能拓展,隧道建成后对区域公路交通的影响如何？,由于隧址两岸公路交通的变化，反过来对隧道的影响又如何？,3 交通需求分析与功能拓展,功能拓展,西岸：该工程的建设将对西岸咸嘉湖路、潇湘北路、溁银路、桐梓坡路和金星路等道路的交通产生影响。,3 交通需求分析与功能拓展,功能拓展,东岸：该工程的建设将对东岸营盘路、湘江中路、黄兴路、蔡锷路、湘春路、中山路和芙
10、蓉中路等道路的交通产生影响,3 交通需求分析与功能拓展,功能拓展,若仅考虑隧道与东西向接线道路的连接，则：西岸南北向潇湘北路的交通需绕行金星路+铜梓坡路等，达不到快速分流作用；东岸南北向湘江中路的交通需绕行蔡锷路+湘春路等，达不到快速分流作用；以上绕行，将增大现有地面道路的交通压力，从而形成新的拥堵。,沿线干道：隧道轴线横穿的两岸沿江大道（潇湘大道和湘江大道）为长沙市城市内部“三横五纵”中的主要城区干道。,潇湘大道：双6车道，红线46m,3 交通需求分析与功能拓展,功能拓展,湘江大道：双6车道，红线54m,3 交通需求分析与功能拓展,功能拓展,该隧道是银盆岭大桥和橘子洲大桥之间的又一条长沙市东
11、西向的大通道，但同时认为，该隧道与“三横五纵”快速路网中“两纵”南北方向大通道的潇湘大道和湘江大道的直接交通联系不紧密,3 交通需求分析与功能拓展,功能拓展,3 交通需求分析与功能拓展,功能拓展,3 交通需求分析与功能拓展,功能拓展,鉴于两岸交通不断增长的需求，该隧道的功能应拓展为一条东西为主、南北为辅的城市级主干道。即除东西向的道路接线外，该隧道同时也应与南北向的潇湘大道和湘江大道直接相接,3 交通需求分析与功能拓展,功能拓展,实现东西方向的本隧道与南北方向的潇湘大道和湘江大道的交通流向转化 更有效地缓解银盆岭大桥和橘子洲大桥的东西向交通压力 匹配路网交通分配，更好的完善路网交通，形成网络交
12、通、立体交通,3 交通需求分析与功能拓展,功能拓展,增加匝道出入口前后远期路网各路段服务水平仿真结果,3 交通需求分析与功能拓展,功能拓展,4 工程总体设计思路及方案,4 工程总体设计思路及方案,总体思路,鉴于城市路面资源的宝贵，应尽量减少对路面资源的临时和永久占用,鉴于地下空间资源的不可再生性，应充分利用地下资源,4 工程总体设计思路及方案,具体措施,增加南北通道，完善交通功能,利用地下空间，减少地面拆迁,合理分段施工，控制隧道工期,利用地下匝道，解决施工运输,延长暗挖长度，降低施工干扰,4 工程总体设计思路及方案,关键技术,工法的选择,4 工程总体设计思路及方案,关键技术,地下立交方案的设
13、计,4 工程总体设计思路及方案,关键技术,上下双层隧道结构的方案设计,4 工程总体设计思路及方案,关键技术,暗挖段最小埋深和最大纵坡的确定,4 工程总体设计思路及方案,关键技术,隧道出入口的合理布置,4 工程总体设计思路及方案,关键技术,通风方案的比选,4 工程总体设计思路及方案,关键技术,防灾救援方案的有效,4 工程总体设计思路及方案,5 地下立交设计与研究,5 地下立交设计与研究,目的,营盘路湘江隧道的功能拓展实现的关键环节在于引入地下立交的结构型式 营盘路湘江隧道是我国第一座在水下实施暗挖分岔结构的隧道工程,5 地下立交设计与研究,地下立交三维数值分析,5 地下立交设计与研究,技术难点,
14、地下立交的平纵面线形设计问题 平面分岔结构的设计与施工问题 大跨浅埋水下分岔隧道的施工安全问题 上下交叉结构的设计与施工问题 分岔部的行车安全问题 防灾救援问题,地下立交节点,5 地下立交设计与研究,2处上下交叉结构,2处平面分岔结构,2处上下交叉结构,2处平面分岔结构,平面分岔结构,5 地下立交设计与研究,大跨段最大开挖跨度21.5m，水下最小埋深12.8m，陆域最小埋深17.4m；连拱段中隔墙最小厚度1.6m；小净距段中夹岩最小厚度2.9m,上下交叉结构,5 地下立交设计与研究,因地制宜，灵活采用暗挖和明挖相结合的方案，合理安排施工组织步序,结束语 面对土地资源匮乏、城市快速发展、自然灾害频发、环境保护严峻等现实，公路隧道的功能要求越来越高，修建技术越来越复杂，隧道设计应更加注重功能需求。因此搞好隧道功能设计、提升设计理念是我们重要的任务。倡议与共勉,Thank You！,
