城市下穿地道工程設(shè)計(jì)

白君魁

(大同市政工程設(shè)計(jì)研究有限公司，山西大同 037600)

城市下穿地道工程設(shè)計(jì)

白君魁

(大同市政工程設(shè)計(jì)研究有限公司，山西大同 037600)

論述了城市下穿地道的意義，分析了城市下穿地道工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，探討了下穿地道排水系統(tǒng)、盲溝系統(tǒng)、地道防水及排水泵站的設(shè)計(jì)方法，有利于提高空間的利用率，緩解城市交通壓力。

城市下穿地道，排水系統(tǒng)，防水設(shè)計(jì)，雨水

0 引言

隨著城市空間壓力空前加大，城市下穿地道成了緩解壓力的有效途徑，它的發(fā)展也受到越來(lái)越多人的關(guān)注。城市下穿地道是一種特殊的地下空間結(jié)構(gòu)，它與地下建筑不同，但也與地下建筑的差異性有較大的區(qū)別。城市下穿地道是建立在城市人群密度高、交通擁堵的區(qū)域，被廣泛應(yīng)用于緩解城市交通壓力。城市下穿地道工程在解決干路交叉問(wèn)題上具有重要的作用，它不占據(jù)地面以上空間，對(duì)街面景觀影響較小，打破了高架立交的單一局面，拓寬了城市道路立交思路。

1 城市下穿地道簡(jiǎn)介及意義

城市下穿地道是城市的重要交通部位，它一般是穿越鐵路、公路、城市主干道時(shí)采用的地下形式，中間部位是封閉箱體，兩端為引路。下穿地道有多種形式的結(jié)構(gòu)，包括有簡(jiǎn)單的和直接的渠道、專門(mén)的人群通道、商業(yè)大廈地下商業(yè)步行街等形式。

城市下穿地道的建設(shè)不僅可以有效緩解交通壓力、減少事故發(fā)生，而且能夠有效提高空間利用率，搭建完善的交通系統(tǒng)。城市下穿地道的建設(shè)能夠提升城市形象，改善交通出行狀況，對(duì)提高城市基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)水平及城市化的發(fā)展有重要意義。

2 工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

城市下穿地道的地下水平坑道會(huì)根據(jù)不同的環(huán)境情況做出相應(yīng)的調(diào)整，一般而言，會(huì)根據(jù)所在地區(qū)的埋置深度分為深埋和淺埋兩種，淺埋一般在距地表5 m之內(nèi)的地方施工，這種不采用暗挖法的修建結(jié)構(gòu)被稱為淺埋結(jié)構(gòu)。城市修筑地道橋一般采用這種方式施工，超出5 m范圍的則按隧道標(biāo)準(zhǔn)考慮。

城市下穿地道工程設(shè)計(jì)一般會(huì)包括引道敞開(kāi)段、地道出口遮光段、暗埋段和中央天窗段等四部分。地道有兩孔框架式或多孔式結(jié)構(gòu)，一般會(huì)采用鋼筋混凝土閉合箱體的結(jié)構(gòu)模式。而城市下穿地道工程建設(shè)暗埋的箱體結(jié)構(gòu)跨徑較大，為了加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的抗壓能力和韌度，箱體角部會(huì)加設(shè)梗腋，而腋角比例也會(huì)控制在3∶1之內(nèi)，這樣才能發(fā)揮箱體的最大作用，使得混凝土最大限度的起到加固角部的作用。

2.2 地道結(jié)構(gòu)分析及計(jì)算類(lèi)型

城市下穿地道工程可以分為多種類(lèi)型，首先我們按照埋置深淺的不同可以分為淺埋和深埋兩種，淺埋主要是指覆土厚度在5 m以內(nèi)，同時(shí)也不采取暗挖法興建的下穿地道工程。目前我國(guó)大多數(shù)城市下穿地道工程都不會(huì)超過(guò)這個(gè)埋置深度，若超過(guò)5 m的埋置深度，即可分為深埋工程類(lèi)型。其次城市下穿地道工程按照形狀可以分為巨型框架結(jié)構(gòu)、圓形結(jié)構(gòu)、拱與直墻拱結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、敞開(kāi)式結(jié)構(gòu)等。城市下穿地道工程設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算模型上可以分為三種，第一種是主動(dòng)荷載模型，第二種是假定彈性反力模型，第三種是計(jì)算彈性反力模型。

2.3 橫向受力分析

一般的地道設(shè)計(jì)按照橫向受力控制，不能計(jì)算在縱向上，應(yīng)根據(jù)構(gòu)造要求配筋。一些資料上當(dāng)隧道長(zhǎng)度不大時(shí)，它的縱向分布的鋼筋面積不小于10%的橫截面面積的受力鋼筋，不小于最小配筋率。如果地道的長(zhǎng)度非常大，則應(yīng)仔細(xì)考慮地道縱向受力情況。城市下穿地道的整個(gè)斷面是非常大的，就好像一個(gè)龐大的箱體支撐在彈性支座上，它的整體縱向受力不計(jì)算，但在頂層的局部荷載作用下，彎矩在縱向上，會(huì)導(dǎo)致其他類(lèi)型的弊端。

2.4 地下承壓水的處理

由于城市對(duì)于下穿地道的建設(shè)美觀度有較高要求，因此對(duì)地下水的處理也有更高的標(biāo)準(zhǔn)要求。一般城市建造下穿地道時(shí)會(huì)采取以“以行為主，預(yù)防、排、切、堵結(jié)合”的原則。城市下穿地道兩側(cè)應(yīng)采取有效措施防止地下水的滲透，尤其是預(yù)防地道兩側(cè)擋土墻體的膨脹滲透。同時(shí)做好相應(yīng)的引水工作，防止因陰雨天氣雨水不能及時(shí)排出造成地道積水，影響民眾出行和城市美觀度。最重要的是做好加固工作，防止因地道潮濕導(dǎo)致土質(zhì)疏松，進(jìn)而出現(xiàn)坍塌事故。

2.5 地道雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雨水系統(tǒng)主要設(shè)置在道路的最低點(diǎn)處，用于將地道內(nèi)的雨水注入泵站。地道傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)是組合式爐排系統(tǒng)，組合爐排集水井的大小應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定，并且要考慮篦堵塞系數(shù)，系數(shù)一般為1.2～1.3。它根據(jù)道路的橫斷面布置，集水井位于道路兩側(cè)，當(dāng)?shù)氐朗且粭l路時(shí)，兩邊的雨水收集在一個(gè)對(duì)稱布置的集水井內(nèi)，若道路比較窄，則在一旁設(shè)置集水井即可。當(dāng)?shù)氐朗侨龡l道路時(shí)，即單獨(dú)的機(jī)動(dòng)車(chē)道和非機(jī)動(dòng)車(chē)道，一般則安排四組集水井。一般來(lái)說(shuō)，非機(jī)動(dòng)車(chē)道間隙小，引路是1 m～2 m，高于機(jī)動(dòng)車(chē)道，然后連接到雨水收集管道。集水井的結(jié)構(gòu)形式可采用磚砌筑或混凝土結(jié)構(gòu)。目前，地道排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較高，由于雨水流量較大，縱向設(shè)置的集水井不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可以在最低的支路的橫溝排水地道收集雨水，多為U形槽結(jié)構(gòu)，即保留橫溝在U形槽結(jié)構(gòu)。

3 解決措施

3.1 下穿地道排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

城市下穿地道工程一般在道路穿越鐵路、建筑等采取的施工方式，中間多為封閉的箱體，兩端為道路，交叉地點(diǎn)多在地下，因此，下穿地道工程最需要注意的就是排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先要確保雨水不會(huì)涌入地道，其次要保證地道里面的污水能夠及時(shí)排除，若下穿地道工程排水系統(tǒng)處理不到位，往往會(huì)影響交通，威脅人們的生命安全。地道排水系統(tǒng)主要有雨水排除系統(tǒng)和地下水排除系統(tǒng)，雨水排除系統(tǒng)主要由雨水收集、輸水管道、雨水提升泵組成，由于道路坡度較大，導(dǎo)致雨水沿路徑流動(dòng)速度更快，因此該系統(tǒng)一般會(huì)設(shè)置在地道路面的最低處。而地下水排除系統(tǒng)主要由盲排水管、地下泵站組成進(jìn)行排水。

3.2 盲溝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

當(dāng)?shù)氐赖陀诘叵滤粫r(shí)，系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行消除地下水盲溝設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)是為了保證路基處于干燥狀態(tài)，使地道具有足夠的穩(wěn)定性，避免坍塌的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的盲排管采用無(wú)砂濾器，但由于無(wú)砂濾強(qiáng)度低，易破損，已逐漸被軟水管所取代。這種軟水管是一種新型的管道，它的水管直徑根據(jù)地下水水量一般用D200 mm或D300 mm的管道，其管道本身具有可滲透的特點(diǎn)，而且具有抗壓強(qiáng)度高，重量輕，經(jīng)久耐用，安裝和連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，特別是管道可以直接連接，能夠有效減少連接井的數(shù)量。

3.3 地道防水設(shè)計(jì)

地道防水設(shè)計(jì)是城市下穿地道工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，它的設(shè)計(jì)一般有以下幾點(diǎn):

1)整體設(shè)計(jì)，對(duì)地道標(biāo)高的交叉口現(xiàn)狀，要改變不利地形交叉口引流情況，改善下雨時(shí)地道內(nèi)部的積水情況。

2)在地道的開(kāi)口部分，應(yīng)在道路兩側(cè)1.1 m左右的距離作防水墻，及時(shí)阻塞地道外部的水進(jìn)入地道。

3)地道的給排水設(shè)計(jì)，在進(jìn)行地道的給排水設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)提高地道的排水標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化排水管的布置，使其能夠在惡劣天氣出現(xiàn)時(shí)仍能及時(shí)快速的將水排出，以保證居民的出行安全和城市運(yùn)行。

3.4 地道排水泵站設(shè)計(jì)

下穿地道排水泵站的功能主要是為了及時(shí)排除在地道內(nèi)的雨水、地下水，而現(xiàn)在越來(lái)越多的地道采用潛水泵進(jìn)行排水工作，它已逐步成為地道排水泵站的主流產(chǎn)品。排水泵站的位置應(yīng)選擇在地道附近的最低點(diǎn)，排水管的距離應(yīng)控制在200 m以內(nèi)，并應(yīng)選擇最近的安全排水區(qū)，提高利用效率。

4 結(jié)語(yǔ)

城市下穿地道設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)的工程，涉及到道路、排水、自動(dòng)化等多項(xiàng)專業(yè)內(nèi)容，尤其是排水系統(tǒng)，更是體現(xiàn)文明城市的用心程度，是確保區(qū)域交通安全的重要領(lǐng)域，應(yīng)在合理的區(qū)域情景組合內(nèi)選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇最優(yōu)方案，做出可靠的良心工程建設(shè)。

［1］劉義虎，張?zhí)鞓?lè)，張進(jìn)華，等.基于安全停車(chē)視距的螺旋地道圓曲線方案比選［J］.中外公路，2009(5):5-8.

［2］張 卉.城市快速路出入口道路交通規(guī)劃問(wèn)題探析［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010(22):78.

［3］JTG F60—2009，公路地道施工技術(shù)規(guī)范［S］.

On design for underneath tunnel projects in cities

Bai Junkui
(Datong Municipal Engineering Design Co.，Ltd，Datong 037600，China)

The paper indicates the meaning of the urban underneath tunnel，analyzes the features of the engineering design，and explores the design methods for the underneath tunnel drainage system，french drain system，tunnel waterproof，and drainage pump stations，so as to enhance the utility ratio of the space and relieve the urban traffic pressure.

urban underneath tunnel，drainage system，waterproof design，rainwater

U412

:A

1009-6825(2016)36-0170-02

2016-10-11

白君魁(1982-)，男，工程師