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    城市地下道路隧道結構方案比選研究

    2019-05-13 08:15:12楊明哲
    城市道橋與防洪 2019年4期
    關鍵詞:挖法車行盾構

    楊明哲

    (北京市市政工程設計研究總院有限公司,北京市 100082)

    1 概 述

    北京廣渠路是市區(qū)通往副中心的一條主要通道,是僅次于長安街的一條東西向城市連廊,將打造成景觀大道,從東二環(huán)至東六環(huán),道路全長約23 km(見圖 1)。

    圖1 工程位置示意圖

    廣渠路東延(怡樂西路—東六環(huán)路)是廣渠路的一部分,道路規(guī)劃為城市主干路,道路紅線寬度為60 m,長約7.6 km;是中心城與城市副中心、行政副中心的重要聯(lián)系通道,是通州城區(qū)與中心城的重要聯(lián)系通道,是公共交通骨干網(wǎng)絡東西向通道,是快速公交的重要走廊。

    廣渠路東延道路工程按地面、地下兩套系統(tǒng)設置。規(guī)劃為城市主干路(預留遠期提級為快速的條件);道路紅線寬度為60 m;設計車速地下道路為80 km/h,地面道路為60 km/h。

    2 隧道方案比選

    2.1 比選原則

    為充分利用地下空間,綜合考量了市政基礎設施建設需求、現(xiàn)場實際情況、施工工期、施工的環(huán)境影響等諸多因素。此次設計針對全線明挖方案、蓋挖方案、蓋挖與盾構相結合的方案進行了綜合研究。

    考慮該工程的具體情況,決定地下道路結構形式和施工方法的主要有以下四個因素:

    (1)是否有利于與城市地下空間(綜合管廊等)相結合。

    (2)施工期間盡量減少對現(xiàn)況交通、自然和社會環(huán)境的影響。

    (3)新建地面道路的竣工時間和景觀需求;新建地下道路的竣工時間。

    (4)如何妥善解決現(xiàn)況地面道路管線不滿足規(guī)劃要求的問題(例如現(xiàn)況雨、污水是合流的)。

    2.2 工程及水文地質(zhì)狀況

    2.2.1 地質(zhì)條件

    該工程沿線第四紀沉積物主要由古金溝河及古潮白河沖積形成。沿線地層主要為黏性土、粉土與砂卵石互層沉積為主。地層沉積物的組構、空間相變規(guī)律具有較為明顯的區(qū)域性特征和過渡、漸變性,并具有典型的多沉積旋回的特征。

    2.2.2 水文條件

    地面下埋深7~15 m的砂類土層中分布有潛水,地面下埋深15~30 m的砂類土層中分布有層間水,地面下埋深30 m以下的砂類土層中分布有承壓水,其水位年變幅一般為1~3 m。

    地質(zhì)縱斷面如圖2所示。

    圖2 地質(zhì)縱斷面示意圖

    2.3 設計標準

    (1)道路設計標準:城市主干路(預留遠期提級為快速的條件),主路60 km/h(平縱橫線形按80 km/h)。

    (2)道路斷面:小客車+小客車+公交專用道,凈高4.5 m,行車道2×3.50 m+3.75 m,路緣帶為0.5 m,安全帶為0.25 m。

    2.4 比選方案

    現(xiàn)狀地面道路交通流量大,管線錯綜復雜,地下道路的施工將對其帶來較大影響。為充分利用、開發(fā)地下空間,該次地下道路的設計結合明挖法、盾構法、蓋挖法進行比選研究,充分考慮地下綜合管廊的設置條件。結合工程實際情況,該工程進行過如下方案的設計(由于該工程所在地段地下水豐富,且土質(zhì)滲透能力較強、降水難度大,不適宜大范圍暗挖施工,因此未考慮暗挖法施工)。

    2.4.1 明挖法

    明挖法施工質(zhì)量有保證,結構斷面布置靈活且適用性強,并可將管廊和車行隧道等有效結合。但明挖施工隊現(xiàn)狀交通影響較大,受現(xiàn)場施工條件制約。考慮到現(xiàn)狀地面道路交通流量大,管線錯綜復雜等因素,可分別采用半鋪蓋法及分幅施工法。明挖法典型斷面如圖3所示。明挖隧道設置見表1。

    圖3 明挖法典型斷面圖(單位:cm)

    2.4.2 盾構法

    盾構法施工車行隧道對現(xiàn)狀道路交通影響小,但對于該工程有以下問題:該工程綜合管廊長度約6.5 km,如果采用盾構法施工,盾構直徑7.5 m;地面100 m需設置一處出線井;下方的道路大直徑盾構每1 000 m需設置一處車行橫通道井;再加上地面道路的景觀升級改造;施工期間地面的交通影響、社會影響并沒有顯著改善。而且管廊、八通線以西、車行橫通道、空氣凈化用房等仍需要明挖,對比其他方案施工周期明顯增加,因此盾構方案無明顯優(yōu)勢。

    表1 明挖設置一覽表

    相關圖表如圖4、圖5所示,見表2、表3。

    圖4 盾構法平面圖

    圖5 明挖結合盾構縱斷圖

    表2 蓋挖結合盾構設置一覽表

    表3 明挖結合盾構設置一覽表

    2.4.3蓋挖法

    蓋挖法施工結構斷面布置靈活且適用性強,并可將管廊和車行隧道等有效結合,地下空間施工時上部交通影響時間短。但蓋挖法施工有以下問題:

    (1)蓋挖法的頂板、中板、底板與地下連續(xù)墻的節(jié)點難以處理,防水問題突出。

    (2)蓋挖法施工工期較長,工程造價高。

    (3)為加快施工速度需設置大量出土口,出土口的設置對交通及道路景觀等影響較大。

    相關圖表如圖6、圖7所示,見表4。

    圖6 蓋挖隧道典型橫斷面圖(單位:cm)

    圖7 蓋挖隧道平面圖

    2.4.4 推薦方案

    廣渠路東延隧道考慮地下道路施工工藝,綜合管廊及地下空間和車行隧道一起實施,綜合考慮各方案,最終推薦選用明挖方案。各方案對比見表5。

    表4 蓋挖設置一覽表

    3 基坑方案比選

    隧道全段擬采用明挖法施工,局部地段采用鋪蓋法?;訃o形式的選擇根據(jù)基坑開挖深度、寬度、地質(zhì)條件、場地條件、地下水情況、邊坡穩(wěn)定條件及周邊建(構)筑物變形控制、環(huán)境保護、水土保持、交通導改等要求,遵循“安全、環(huán)保、適用、經(jīng)濟”的原則,通過多方案比選確定。

    該工程基坑寬度約30.1 m,含管廊的標準基坑斷面深度在17~28 m,平均深度約20 m。工程沿線上部的粉土層及砂類土層具有賦存上層滯水的條件。工程場區(qū)深部砂、卵礫石層內(nèi)分布有多層承壓水。

    該工程基坑位于繁華鬧市區(qū),周邊建筑物密集;場地地下水位較高,因此基坑等級按一級考慮。結合北京地區(qū)常見的基坑施工工藝,現(xiàn)對基坑方案進行比較,具體比較見表6。

    經(jīng)綜合比較,該工程基坑支護形式主要采用

    0.8~1 .2 m厚鋼筋混凝土地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐體系,內(nèi)支撐根據(jù)需要可在第一道撐采用鋼筋混凝土撐,其余均采用鋼管支撐。局部地段采用排樁或咬合樁+內(nèi)支撐體系(見圖8)。

    表5 各方案對比表

    表6 基坑方案綜合比較表

    4 結語

    本文對北京廣渠路東延道路城市隧道結構方案進行比選研究,對比了明挖法、盾構法、蓋挖法的優(yōu)缺點,認為明挖法施工質(zhì)量有保證,結構斷面布置靈活且適用性強,并可將管廊和車行隧道等有效結合,更適合該工程的實際情況?;拥拈_挖方案選取地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐體系。

    隧道方案比選應充分利用地下空間,綜合考量基礎設施建設需求、現(xiàn)況條件、施工組織、環(huán)境影響等諸多因素,以求發(fā)揮城市地下道路服務城市的最大功能。

    圖8 基坑圍護結構典型斷面圖(單位:cm)

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