疊合分離式下穿湖區公軌共建隧道立項分析

1. 立項的必要性

通過文獻檢索發現，目前採用下穿湖區的公軌共建隧道較少，而疊合分離式下穿湖區公軌共建隧道更是尚未見諸報道。綜合考慮下穿湖區和富水礫砂層等複雜水文地質條件，艾溪湖隧道將面臨如下前所未有的工程技術難題:

(1) 富水地層雙排鋼管樁+回填土圍堰的防滲穩定機理與設計計算方法。目前對於雙排鋼管樁+回填土圍堰的設計僅限於指導性建議，尚缺乏對其作用機理和設計計算方法的研究；

(2) 富水地層坑中坑、有限土體支護結構變形與穩定機理，以及沿線不同深度和佈置形式的基坑支護結構優化。對於坑中坑開挖的情況，由於上部基坑開挖卸荷導致下部土體應力狀態發生變化，引起下坑開挖的應力條件不同於一般的基坑。目前對於這種坑內基坑的支護結構力學機理和設計方法還不成熟。同時對於艾溪湖隧道，由於長度較大，在湖西和湖東段都存在暗埋段和敞開段，基坑深度不一，應考慮實際穿越的水文地質條件和支護結構作用機理，進行變形穩定計算和優化設計；

(3) 深長隧道結構的抗浮理論計算與結構優化。對於埋深較大的艾溪湖隧道，由於上下疊合的公軌隧道自重小，長、大跨度主體結構底板極易在水浮力作用下，發生中部隆起變形而產生較大的彎矩。通過引入長短組合抗浮樁（中部長、周邊短）和有效利用圍護結構，可對抗拔基礎進行優化設計。

(4) 交通荷載作用下長距離疊合公軌共建隧道不共板主體結構縱向和橫向剛度的適應性。對於艾溪湖隧道，大跨度公路隧道位於小跨度地鐵隧道的上方，上部結構底板與下部結構頂板採用不共板模式。因此，上部結構底板受兩端土體和下部地鐵主體結構支撐，由於支撐剛度差異，極易引起上部結構底板彎曲開裂。因此，對雙層板間充填材料剛度的分析研究，有利於主體結構的合理化設計。同時，艾溪湖隧道下穿道路，湖堤及艾溪湖，在湖堤兩側結構埋深差異較大，且結構型式也出現變化，針對結構埋深突變的情況結合結構型式變化研究結構縱向剛度變化有利於合理的確定結構的縱向受力。

(5) 疊合分離式公軌共建隧道的變形縫設計與防水措施。本隧道湖底主要位於強透水層中，對隧道結構的防水性能要求高。變形縫作為明挖隧道的防水關鍵部位，也是防水的薄弱環節，設置的距離需兼顧適應變形和防水效果。

(6) 複雜水文地質條件下深長公軌共建隧道的智慧化施工技術。相比於常規的地鐵車站基坑，艾溪湖隧道不僅有公路隧道和地鐵隧道，而且還有4個匝道和通風井等輔助結構，施工過程複雜，運維要求較高，因此，非常有必要研究採用基於三維交底的BIM技術。

綜上所述，上述有關疊合分離式公軌共建隧道的研究課題均具有開創性，其研究成果必將為艾溪湖隧道工程的建設提供理論和技術支撐，降低工程風險，提高隧道的品質工程，實現複雜隧道工程建設的信息化、智慧化和綠色化。

2. 需求分析

通過本課題的研究，解決艾溪湖隧道建設中的關鍵技術問題，總結出適用於疊合分離式下穿湖區公軌共建隧道的設計、施工的成套技術，形成工法和技術標準，可為今後南昌乃至全國下穿湖區公軌共建隧道提供技術儲備和支持。