簡介
北橫通道是上海市內環內“三橫三縱”“井”字形通道的一部分，也是上海骨架性主幹路網的中原組成部。，為了支撐上海城市東西向主軸發展、服務中心城蘇州河以北區域沿線重點地區、分流延安高架交通、提高中心城東西向交通的可靠性，因此規劃建設北橫通道。
北橫通道規劃範圍西起中環（北虹路），東至周家嘴路越江工程，採用地面、地下及少量高架的組合形式，全長約19.4km。北橫通道包括長寧路、長壽路、天目路、海寧路、周家嘴路等道路，沿線經過長寧區、靜安區、普陀區、虹口區和楊浦區五個行政區。
北橫通道規劃道路等級為城市主幹路，通道規劃為地面、地下及少量高架段的組合形式，全線設定5對匝道、3處管理用房、6處風井。設計車速為60km/h，黃興路以西地下道路雙向4車道，地面道路雙向6車道，黃興路以東地面道路雙向8車道，全線地面道路保留非機動車和行人通行功能。
背景
近年來，上海市城市建設正處於快速發展階段，城市總體空間布局由原來的“單中心”向“多心、多核、一軸兩鏈”轉變，隨著城市空間布局的調整，交通需求結構也將產生新的變化。根據最新規劃，未來北橫通道沿線地區將有較大規模的開發建設，開發建築總量將達到 1.7 億平方米，增幅達 40%。然而目前北岸地區的地面道路系統擴容潛力有限。 因此，需要通過立體化改造措施，提升北橫通道容量，以適應北部地區的發展。在這種背景下，上海提出了建設北橫通道。
北橫通道位於上海中心城北部區域，貫穿中心城北部六區。 北橫通道建設目標是：適應城市功能結構調整，加強東西向發展軸的交通聯繫，緩解延安路高架和內環北段的交通壓力，進一步推動沿線重點地區發展； 同時每天將 8-10 萬車次車輛轉移至地下，釋放大量地面道路空間資源。
北橫通道全長約 19.1km，其中隧道長度約 10.2 公里，包括 7.75km 盾構段(雙層式雙向 6 車道)，2.45km明挖段以及四座下立交，全線遵循服務重點區域，銜接骨幹路網的原則，立體擴容段共布置北虹路、瀘定路、江蘇路、恆豐路、河南路 5 對出入口匝道，匝道平均間距 2.6km，並與中環北虹路、南北高架形成兩處全互通立交。在設計標準上，地下道路段設計速度 60km/h，為小客車專用快速路，淨空高度 3.2m （限 高3.0m）；車道寬度為 3.0m/車道。在橫斷面布置時，盾構段採用單管雙層形式，雙向 6 車道。
技術創新
由於位於高密度開發的中心城區，建設條件極其複雜，給工程設計帶來了極大挑戰：交通組織複雜，多點進出超長地下道路；安全保障難度高、通風排煙及安全疏散救援方式全新挑戰；線位多次穿越蘇州河防汛牆，建築物樁基及軌道交通等；大斷面、小半徑盾構施工難度大。針對工程規劃設計中面臨的挑戰，開展了一系列新技術創新研發與套用。
創新的選線設計理念
由於原道路規劃線位局部路段上已建和在建 4 座捷運車站， 若仍按原線位將導致工程無法實施。 因此設計採用盾構形式，利用深層地下空間改線蘇州河和中山公園予以避讓，平均深度 40m 以下，打破了上海地下空間建設的深度記錄。 同時通過工作井設定道路出入口，與周邊地面道路進行銜接。
小客車專用地下道路線形技術標準研究與套用
城市地下道路建設條件複雜、經濟成本高、橫斷面尺寸上任何微小的增加都會引起額外巨額的工程造價和施工風險等。 北橫通道主要服務中長距離到發交通，服務對象以小型車為主，因此對橫斷面布置進行綜合比選，研究小客車專用地下道路的標準。
通過理論計算、實測、駕駛仿真模擬等多種措施，對新建路隧道、人民路隧道進行實車自然駕駛試驗，通過雷射測距儀、視頻數據分析採集側向間距數據，最終論證，實際觀測證實行駛車速為 60km/h 時，觀測車道寬度小於 3.0m，即 3.0m 能夠保證行車安全。 在工程中，對兩種橫斷面方案進行了綜合比選，採用方案一形式。因此，在原有地面道路標準上實現了突破，採用了車道寬度最小 3.0m，通行淨空 3.2m 的設計標準。針對車道標準的研究也為中國首部針對地下道路領域的規範《城市地下道路工程設計規範》 的編制提供了支撐，成果納入最新規範的相關條文中。
超大直徑盾構長距離穿越城市深層地下空間技術
採用大直徑盾構單管雙層布置，長距離從深層穿越飽和軟土地基的上海市中心城區，避讓已建建築軌道交通車站和線路。連續穿越多幢已建構築物、多次下穿蘇州河防汛牆及大量市政管線。在盾構襯砌、盾構機選型，實施期間對周邊環境的影響和保護要求等，都是上海乃至全國在隧道設計、施工管理、應急救援等方面的重大突破。在大直徑盾構深層穿越、轉彎半徑、穿越軌道線路等方面均有創新和突破。北橫通道在市中心建築密集區穿越，沿線共穿越建築 90 多處（140 多幢），建築類型包括多層、高層及地下室，穿越類型包括下穿和側穿，水平與建築基礎最小距離為 1m。北橫通道主線明挖段穿越蘇州河，主線結構與規劃蘇州河底最小淨距為 0.6m。北橫通道主線在天目路蘇州河東側明挖上跨已建軌道交通 13 號線盾構區間，暗埋段基坑最大開挖深度 12.77m，距離 13號線隧道頂部 6.122m，影響範圍 165m 左右。在盾構段小半徑轉彎路段，平面最小曲線半徑為 500m，全線平面曲線半徑小於 600m 段占盾構段總長 52%。北橫通道盾構直徑與平面曲線半徑比 R/D 為目前已建大直徑隧道中最小，小半徑的轉彎盾構實施使得主線儘可能減少了對周邊建築的影響。
多點進出、超長地下道路安全保障與防災救援技術
根據北橫通道地下道路設計資料構建初始三維模型，在此基礎上，進行三維模型修飾，以建立較為逼真的模擬場景。 設計相應的試驗方案，通過仿真模擬，對設計成果實施評價，診斷潛在問題。 模擬器採用同濟大學交通運輸學院的 8 自由度駕駛模擬器。 通過定性和定量兩種分析方法進行評估。 定性分析以駕駛人直觀的行車感受評價為主。 定量化分析是通過模擬器輸出的運動學指標或其他計算來直接或間接評價道路行車安全性。 通過駕駛仿真模擬，對駕駛人直觀行車感受進行了調研，結果表明主線總體線形指標較好， 運行速度連續性較好，視線誘導連續，安全隱患不大。
作為國內最長的盾構法雙層隧道，多點進出的形式使之與傳統點到點隧道呈現出不同的形態特徵，在通風排煙及安全疏散救援方式的全新挑戰。 由於設定多對匝道，地下道路多點進出，節點多、分支多、氣流組織複雜，對地下道路通風環境影響較大，基於活塞效應的縱向通風、非阻塞工況排煙系統是否仍然有效或受到了多大影響，特別是火災工況下，匝道口外部大氣環境是否會對煙氣組織產生不利影響。 雙層隧道斷面空間極為有限，風道設定受到了制約，如何設定煙道，保證煙道排煙的效率，並保障在其環境控制下安全疏散，也是設計中面臨的挑戰。創新的提出了分段式防災技術總體構思，將超長地下道路分為若干段，化整為零，降低超長隧道作為單個系統的安全風險，任何一段因火災、事故、維護檢修而需要關閉時，其他段仍可以正常運營。“分段”疏散救援組織方式及設施布置。研究其形態對通風排煙的影響，並首次提出複雜網路通風計算、排煙控制方法；以模擬及實驗研究的方式，研究雙層隧道的上、下層煙道的特殊形式及其排煙效率，創新提出適合空間限制較大的橫斷麵條件下排煙道布置及控制方式。
通過研究，支撐設計，使得地下道路能夠具備8MW火災條件下的排煙能力；安全疏散控制在15min內 。
