1. 立项的必要性
通过文献检索发现，目前采用下穿湖区的公轨共建隧道较少，而叠合分离式下穿湖区公轨共建隧道更是尚未见诸报道。综合考虑下穿湖区和富水砾砂层等复杂水文地质条件，艾溪湖隧道将面临如下前所未有的工程技术难题:
(1) 富水地层双排钢管桩+回填土围堰的防渗稳定机理与设计计算方法。目前对于双排钢管桩+回填土围堰的设计仅限于指导性建议，尚缺乏对其作用机理和设计计算方法的研究；
(2) 富水地层坑中坑、有限土体支护结构变形与稳定机理，以及沿线不同深度和布置形式的基坑支护结构优化。对于坑中坑开挖的情况，由于上部基坑开挖卸荷导致下部土体应力状态发生变化，引起下坑开挖的应力条件不同于一般的基坑。目前对于这种坑内基坑的支护结构力学机理和设计方法还不成熟。同时对于艾溪湖隧道，由于长度较大，在湖西和湖东段都存在暗埋段和敞开段，基坑深度不一，应考虑实际穿越的水文地质条件和支护结构作用机理，进行变形稳定计算和优化设计；
(3) 深长隧道结构的抗浮理论计算与结构优化。对于埋深较大的艾溪湖隧道，由于上下叠合的公轨隧道自重小，长、大跨度主体结构底板极易在水浮力作用下，发生中部隆起变形而产生较大的弯矩。通过引入长短组合抗浮桩（中部长、周边短）和有效利用围护结构，可对抗拔基础进行优化设计。
(4) 交通荷载作用下长距离叠合公轨共建隧道不共板主体结构纵向和横向刚度的适应性。对于艾溪湖隧道，大跨度公路隧道位于小跨度地铁隧道的上方，上部结构底板与下部结构顶板采用不共板模式。因此，上部结构底板受两端土体和下部地铁主体结构支撑，由于支撑刚度差异，极易引起上部结构底板弯曲开裂。因此，对双层板间充填材料刚度的分析研究，有利于主体结构的合理化设计。同时，艾溪湖隧道下穿道路，湖堤及艾溪湖，在湖堤两侧结构埋深差异较大，且结构型式也出现变化，针对结构埋深突变的情况结合结构型式变化研究结构纵向刚度变化有利于合理的确定结构的纵向受力。
(5) 叠合分离式公轨共建隧道的变形缝设计与防水措施。本隧道湖底主要位于强透水层中，对隧道结构的防水性能要求高。变形缝作为明挖隧道的防水关键部位，也是防水的薄弱环节，设置的距离需兼顾适应变形和防水效果。
(6) 复杂水文地质条件下深长公轨共建隧道的智慧化施工技术。相比于常规的地铁车站基坑，艾溪湖隧道不仅有公路隧道和地铁隧道，而且还有4个匝道和通风井等辅助结构，施工过程复杂，运维要求较高，因此，非常有必要研究采用基于三维交底的BIM技术。
综上所述，上述有关叠合分离式公轨共建隧道的研究课题均具有开创性，其研究成果必将为艾溪湖隧道工程的建设提供理论和技术支撑，降低工程风险，提高隧道的品质工程，实现复杂隧道工程建设的信息化、智慧化和绿色化。
2. 需求分析
通过本课题的研究，解决艾溪湖隧道建设中的关键技术问题，总结出适用于叠合分离式下穿湖区公轨共建隧道的设计、施工的成套技术，形成工法和技术标准，可为今后南昌乃至全国下穿湖区公轨共建隧道提供技术储备和支持。