某城市特大型地下停車場出口隧道工程設(shè)計綜述

趙連濤

(中國市政工程華北設(shè)計研究總院廣州分院)

1 隧道總體布置及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 隧道總體布置

按照相關(guān)規(guī)劃該隧道為南北走向，按照其功能定位及交通量預(yù)測結(jié)果，同時考慮隧道長度等因素，斷面按單向兩車道布置，設(shè)計行車速度為30 km/h。

隧道起點位于地下停車場負(fù)一層?xùn)|出口，沿東側(cè)邊線下行后接地下停車場負(fù)二層?xùn)|出口，再下穿停車場北側(cè)現(xiàn)狀城市主干路后以直接式加速匝道形式接在建城市快速路東輔道。此方案對在建東輔道影響較小，但存在占地較多的弊端，該區(qū)域周圍建筑格局已經(jīng)形成，寸土寸金，不宜征地拆遷。通過對現(xiàn)場踏勘及對比東輔道設(shè)計成果，發(fā)現(xiàn)在該段快速路與東輔道間有6 ～8 m 間距未利用的空隙，加之東輔道該段預(yù)測交通量較小，保留兩車道即能保證在遠(yuǎn)景年保持C級服務(wù)水平，因此推薦實施方案采用隧道出口設(shè)置在快速路與東輔道間并占用輔道一條車道的總體平面布置方式，此方案不需要征地拆遷，且東輔道為在建工程，二者結(jié)合實施亦可消除相互間的不利影響，不存在大拆大補的問題。

推薦實施方案隧道起點里程為K0 +000，終點里程為K0 +643，全長643 m，由矩形暗埋段(475 m)+U 形敞開段(168 m)兩段組成。最小平曲線半徑為300 m，最小縱坡0.3%，最大縱坡5%。

隧道凈寬8.25 m(0.75 m 檢修道+0.5 m 側(cè)向?qū)?2 ×3.25 車道寬+0.5 m 側(cè)向?qū)?，雙向兩車道;由于該地下停車場為客車專用，隧道凈高按4.5 m 控制，另外考慮10 cm 的安裝預(yù)留高度。隧道內(nèi)路面橫坡采用單向1.5%，通過底板傾斜調(diào)整形成，檢修道設(shè)計1%反向坡，通過檢修道蓋板下支承形成。項目總投資約8 500 萬元。

1.2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

(1)工程結(jié)構(gòu)安全等級:二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.0;(2)地下工程防水等級為二級;(3)基坑安全等級為二級;(4)浮力:按最高地下水位的全部水浮力計，抗浮安全系數(shù)1.05;(5)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制等級:三級，最大裂縫寬度允許值0.2 mm;(6)設(shè)計荷載等級:城－A 級;(7)地震動峰值加速度:0.05 g;(8)耐久性設(shè)計環(huán)境類別:Ⅰ類;(9)主體結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限:100年。

2 基坑支護(hù)設(shè)計

本隧道根據(jù)現(xiàn)場情況采用不同施工方式，其中下穿現(xiàn)狀城市主干路段采用蓋挖法施工，其余采用明挖施工。

綜合考慮工程條件及場地周邊環(huán)境條件，達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、施工快速方便等因素，本工程基坑支護(hù)按開挖深度不同，分別采用3 種不同的支護(hù)方案:基坑終點處挖深3 m 以內(nèi)采用放坡方案，坡面掛網(wǎng)噴混防護(hù);挖深5 m 以內(nèi)，或場地不滿足放坡要求的范圍，采用鋼板樁+內(nèi)支撐方案，沿基坑打入拉森式Ⅳ新型鋼板樁，樁側(cè)設(shè)置槽鋼腰梁，基坑兩側(cè)腰梁間設(shè)置格構(gòu)箱形鋼對撐;挖深大于5m，采用鉆孔樁+內(nèi)支撐方案，沿基坑周邊設(shè)置Φ80 cm 和Φ100 cm 鉆孔灌注樁，泵房位置采用Φ120 cm 鉆孔灌注樁，樁距分別為100 cm、120 cm及130 cm，樁長隨基坑不同支護(hù)段挖深不同而變化。樁頂設(shè)置冠梁，基坑兩側(cè)冠梁之間設(shè)置Φ600 ×12 鋼管對撐。

本項目基坑所處地段地下水位高，土層含水量大，因此周邊設(shè)單排水泥攪拌樁止水帷幕。

本基坑工程按二級基坑安全檢測要求進(jìn)行，監(jiān)測點布設(shè)、監(jiān)測頻率和控制值按相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計。

3 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

隧道最大埋深6 m，沿路線方向共采用兩種不同的結(jié)構(gòu)形式:隧道暗埋段采用單箱單室的閉合框架斷面，頂板厚0.7 m，側(cè)墻厚0.6 m，底板厚0.8 m，上設(shè)置路面鋪裝;路面鋪裝層采用4 cm 細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石(SMA－13)+6 cm中粒式瀝青混凝土(AC－20C);暗埋段最低處墻外設(shè)排水泵房;敞開段采用U 形斷面的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板厚度0.8 m，側(cè)墻厚度采用等高加漸變方式。結(jié)構(gòu)分段之間設(shè)變形縫，側(cè)墻頂設(shè)鋼筋砼防撞欄。結(jié)構(gòu)底面設(shè)30 cm 厚碎石墊層及15 cm 厚C15素混凝土墊層。

3.2 隧道材料

混凝土:隧道及泵房結(jié)構(gòu)采用P8 抗?jié)B等級的C30混凝土，檢修道、排水溝、防撞護(hù)欄及基坑鉆孔樁、放坡護(hù)面采用C25普通混凝土，底板填充層、側(cè)墻與鉆孔樁間抗浮混凝土采用C20普通混凝土，基礎(chǔ)墊層C15采用混凝土。在隧道結(jié)構(gòu)層與填充層之間設(shè)防水涂料，防水涂料鋪滿整個隧道內(nèi)底板，含檢修道及邊溝下。

隧道、泵房、路面混凝土采用42.5 級普通硅酸鹽水泥。鋼筋:普通鋼筋采用HPB300 和HRB400 鋼筋，鋼板采用Q235B 鋼板。

3.3 隧道地基

滿足隧道承載力和沉降要求的地基承載力特征值分別為:暗埋段不小于180 kPa，敞開段不小于120 kPa。根據(jù)勘察資料，場地上覆土層主要為淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)細(xì)砂、粉質(zhì)黏土、中砂等，其中淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)細(xì)砂土層含水量高，壓縮性大，承載力低，不宜做持力層，需進(jìn)行軟土地基加固處理。本設(shè)計采用水泥攪拌樁處理方法，處理后的地基承載力滿足設(shè)計要求。

3.4 隧道抗浮

地下水位按建成使用后路面標(biāo)高下1.5 m 為最高地下水位。經(jīng)抗浮計算可知，暗埋段依靠覆土和結(jié)構(gòu)自重可滿足抗浮要求;U 型段埋深較淺的區(qū)段采用鋼板樁支護(hù)，通過隧道路面以下設(shè)C20混凝土填充層，并結(jié)合采用底板外伸0.5 m增加壓重的措施滿足抗浮要求;U 型段埋深較深的區(qū)段采用鉆孔灌注樁支護(hù)，采用抗浮連結(jié)桿將主體結(jié)構(gòu)與支護(hù)樁連為一體，使支護(hù)樁在隧道建成后起到抗拔樁的作用。

4 隧道防排水設(shè)計

4.1 結(jié)構(gòu)防水設(shè)計

(1)敞口段、暗埋段的底板:由下至上分別采用C15素混凝土墊層、3 mm 厚APC 高分子復(fù)合自粘防水卷材。底板頂面設(shè)厚≥1 mm SIK 硅基防水滲透劑。

(2)敞開段、暗埋段的側(cè)墻:由外向內(nèi)分別采用回填粘性土、35 mm 厚聚苯乙烯泡沫塑料板保護(hù)層、3 mm 厚APC高分子復(fù)合自粘防水卷材。

(3)暗埋段頂板:由下至上分別采用3 mm 厚APC 高分子復(fù)合自粘防水卷材、5 cm 厚細(xì)石C20混凝土保護(hù)層。

(4)沉降縫:除設(shè)置橡膠止水帶、建筑密封膏止水條外，迎水面增設(shè)3 mm 厚APC 高分子復(fù)合自粘防水卷材一道。

(5)施工縫:縫間設(shè)置4 mm 厚鍍鋅鋼板一塊，迎水面增設(shè)3 mm 厚APC 高分子復(fù)合自粘防水卷材一道。

(6)穿墻管:穿墻管與結(jié)構(gòu)預(yù)留孔洞連接處作防水處理。

泵房的防水設(shè)計參照暗埋段。

4.2 隧道排水和消防

在隧道靠近檢修道一側(cè)設(shè)置一條排水溝，明溝斷面尺寸=25 cm(寬)×40 cm(高);明溝坡度與線路縱向坡度一致。在隧道最低處設(shè)雨水泵房，內(nèi)設(shè)潛污泵3 臺，2 用1 備，必要時全部投入使用。為減少雨水帶入的泥沙對水泵葉輪的沖刷，在橫截溝排水接入泵站集水井前設(shè)1 座沉沙井。

在隧道側(cè)墻外敷設(shè)一條DN200 消防干管，連通市政給水管網(wǎng)。

5 隧道裝飾

(1)隧道敞口段側(cè)墻采用浮雕裝飾，浮雕色彩和內(nèi)容格調(diào)樸實大方，并且與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)一致，體現(xiàn)本地的環(huán)境和人文特色。

(2)隧道暗埋段頂板底面天花采用噴涂白色亞光外墻漆，側(cè)墻同U 型段一致。

(3)沉降縫采用外包不銹鋼板裝飾。

(4)泵房的地面鋪60 ×60 cm 淺黃色防滑瓷磚，墻面及天花板采用砂漿批擋;

6 結(jié) 論

(1)由于一線城市土地資源的稀缺性，即使是地下空間資源也極為寶貴，因此在隧道選址時要充分考慮對地面空間的充分利用。

(2)基坑支護(hù)工程的設(shè)計和施工對于城市隧道來說極為重要，必須根據(jù)地質(zhì)情況和結(jié)構(gòu)形式選擇適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)方式，基坑開挖前應(yīng)作出系統(tǒng)的開挖監(jiān)控方案。

(3)城市隧道對防排水的設(shè)計與施工要求高，因此，在設(shè)計上必須采取多道設(shè)防的方案。另外要重視結(jié)構(gòu)的耐久性要求。

(4)做為市政設(shè)施的重要組成部分，城市隧道更加重視景觀裝飾的布置。

(5)城市隧道設(shè)計中特別要注意管線的布局。

［1］錢劭彥.蘇州市北環(huán)快速路隧道工程體系設(shè)計綜述［J］. 城市道橋與防洪，2010，(3).

［2］靳一.成都市天府廣場下穿隧道基坑支護(hù)工程實錄［J］. 四川理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005，(3).

［3］施政，張毅，顧聞.沈陽市五愛隧道工程設(shè)計綜述［J］. 地下工程與隧道，2008，(3).

［4］李勇，胡學(xué)兵.城市淺埋隧道設(shè)計與施工方法研究［J］. 地下空間與工程學(xué)報，2006，(3).