復(fù)雜條件下地下道路實施方案研究

楊克軍，陳 豪

（1.溫州設(shè)計集團有限公司，浙江 溫州325000；2.溫州市城市道路建設(shè)研究中心，浙江 溫州325000）

0 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，人口和產(chǎn)業(yè)的集聚效應(yīng)擠壓了人類生存活動的空間。城市交通的擁堵、土地資源的稀缺，以及環(huán)境污染的加劇等系列問題引起了方方面面的重視。在這一形勢下，城市地下空間開發(fā)利用逐漸成為當(dāng)今國內(nèi)城市建設(shè)中的熱點話題，地下空間的合理開發(fā)利用已經(jīng)成為人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。其中，利用地下空間設(shè)置地下道路構(gòu)建城市立體交通，解決城市交通擁堵問題，成了很多城市采取的必要措施[1]。各種地下道路建設(shè)如火如荼，各種需要克服的工程難點也層出不窮，各種應(yīng)對工程措施也隨之日新月異。

1 項目概況

某城市地下道路，設(shè)計時速為40 km/h，雙向四車道?，F(xiàn)狀地面道路寬度為16～20.5m，擬設(shè)置地下小汽車專用道路。地下道路斷面如圖1所示。

地下道路結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)外包尺寸為19.2m×6.65m，通道頂覆土厚度不小于2.5m。如考慮明挖則需要21.2m的實施寬度。沿線有一處現(xiàn)狀道路寬度為16m,通過拆遷后也僅為17.6 m,遠(yuǎn)小于實施空間的要求,且該處條件復(fù)雜，已建建筑物、構(gòu)筑物眾多。所以該處為該項目的關(guān)鍵節(jié)點，其平面示意如圖2所示。

圖1 地下道路橫斷面示意圖

圖2 關(guān)鍵節(jié)點處平面示意圖

2 節(jié)點復(fù)雜條件梳理

2.1 地質(zhì)條件

工程沿線的原始地貌為丘陵及江岸帶，部分場地為潮灘。場區(qū)北側(cè)臨江，場內(nèi)地下水位埋深一般為1～3m，受江水漲、退潮影響極大。淺層為素填土層；下覆含碎石粉黏土夾層，以及⑩3層中風(fēng)化基巖，如圖3所示?；鶐r層具有良好物理、力學(xué)性能，其分布以山體為中心，基巖層面向西、向東漸漸變深的趨勢，埋深1.3～50m。

2.2 南側(cè)建筑物

該高層建筑物建于上世紀(jì)80年代，采用現(xiàn)澆框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，水平向樓板為預(yù)支構(gòu)件，設(shè)置有半地下室。建筑檐口高度為45.5m，基礎(chǔ)埋深3.5m。建筑臨道路側(cè)，面寬42m。該建筑如圖4所示。

圖3 節(jié)點處地質(zhì)剖面圖

圖4 建筑物剖面圖

2.3 北側(cè)需保護大樹

北側(cè)需保護大樹如圖5所示，樹種為無柄小葉榕，現(xiàn)狀是由南北方向兩棵榕樹并栽在一起。樹齡約為120 a；樹高10m，胸圍3m；冠幅平均約為19m，東西向為17m，南北向22m。經(jīng)相關(guān)單位評估大樹生長現(xiàn)狀評估綜合評價值為中等偏下，特別是生長環(huán)境評價值較低，不利于其健康生長。

圖5 需保護大樹之實景

2.4 現(xiàn)狀管線

場地內(nèi)有各種管線：電力、弱電、雨水、污水等等，其中影響最大的是一條過街排水箱涵，與地下道路垂直相交。該箱涵為塊石蓋板涵結(jié)構(gòu)，斷面尺寸為1 300m m×2 000mm（寬×高），底板基礎(chǔ)埋深為4.5m，建設(shè)年代久遠(yuǎn)，為原人防設(shè)施改建而來。蓋板涵如圖6所示。

3 實施方案研究

圖6 排水蓋板涵之實景

結(jié)合地下道路平、縱、橫斷面等設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求[2]，該節(jié)點的實施方案選擇應(yīng)充分考慮地質(zhì)條件、南側(cè)建筑、北側(cè)大樹和路中蓋板涵的影響，以及綜合各施工工藝（明挖、暗挖及非開挖頂進(jìn)）的匹配性，才能確定該節(jié)點科學(xué)、合理的解決方案。通過工程類比法、枚舉法等手段，設(shè)計了盡可能多的方案。由于變化多端、方案眾多，為便于選擇推薦合適的方案，最終通過地下道路實施工藝明挖與暗挖兩種施工方法，進(jìn)行方案歸類，從而予以綜合比較。

3.1 明挖實施

地下道路采用明挖實施，如圖7所示。它是現(xiàn)今極為常規(guī)的一種實施方式。它采用設(shè)置圍護結(jié)構(gòu)后，開挖土體，對主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場澆筑，完成項目的實施。

圖7 明挖基坑之實景

但該項目關(guān)鍵節(jié)點處平面可實施空間不足，面臨著最大的困難是必須在高層建筑物與需保護大樹中做出“二選一”的選擇。如選擇拆除高層建筑物，則由于該建筑面積較大，其拆除需增加近1億的建設(shè)投資。如選擇大樹，則由于政策原因，很難對該大樹進(jìn)行遷移。即使能進(jìn)行保護性遷移也面臨著以下難點：（1）審批流程繁瑣，不明因素較多；（2）地形復(fù)雜、遷移距離較遠(yuǎn)；（3）大樹體型龐大、分枝多，吊裝要求高；（4）樹勢較衰弱，主干存在空洞，支撐設(shè)置難度較大。除上述問題，該方案平、縱、橫線形結(jié)合良好，滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。圖8為節(jié)點處采用明挖法施工時，地下道路的平面圖。

其縱斷面圖如圖9所示。

施工橫斷面布置圖如圖10所示。

圖8 明挖法地下道路平面圖

圖9 明挖法地下道路縱斷面圖

圖10 明挖法地下道路施工橫斷面圖

3.2 暗挖實施

地下道路如遇地面無法避讓的建、構(gòu)筑物時，通常采用非開挖方式進(jìn)行穿越。通常的非開挖方式有盾構(gòu)頂進(jìn)、頂管頂進(jìn)及淺埋暗挖等施工方式。綜合考慮各施工工藝的優(yōu)勢及其適用性，特別是大樹根系對水泥基漿液的排他性要求，該節(jié)點采用管幕超前支護暗挖工藝實施。管幕暗挖法近幾年應(yīng)用日趨成熟，諸如在港珠澳拱北隧道工程、上海田林路下穿中環(huán)線工程等項目中均得到了成功應(yīng)用。圖11為管幕超前支護待開挖的斷面實景。

圖11 管幕暗挖法斷面實景

管幕暗挖法其核心思想有異于傳統(tǒng)新奧法，它是利用大直徑的頂管施工，形成全部或部分永久鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在此永久鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的支護下，進(jìn)行暗挖結(jié)構(gòu)土方開挖，最終完成全部地下結(jié)構(gòu)。圖12為該項目節(jié)點處采用暗挖法施工時，地下道路的平面圖。

其縱斷面圖如圖13所示。

圖12 暗挖法地下道路平面圖

圖13 暗挖法地下道路縱斷面圖

其施工橫斷面布置圖如圖14所示。

圖14 暗挖法地下道路施工橫斷面圖

3.3 方案比選

為更好地比較兩種實施方式的優(yōu)劣，通過道路線形、實施難度、工期、造價，以及相關(guān)限制條件的處置結(jié)果等等來綜合評價其優(yōu)劣，為決策提供充分依據(jù)。表1為方案比選表。

表1 方案比選表

綜上所述，明挖實施有利于工程化難為簡，各制約因素都能得到較好的解決，且工期及投資有著較大的優(yōu)越性，所以在大樹異地遷移可行的情況下，明挖法實施地下道路無疑更具優(yōu)勢。

4 結(jié) 語

通過上述關(guān)鍵節(jié)點實施方案選擇的分析，可以看到，目前建成區(qū)內(nèi)改建地下道路的項目雖然實施的時候會碰到各種各樣的復(fù)雜限制條件，但只要在前期將各不利因素考慮充分，結(jié)合日新月異的各項工程技術(shù)手段，總能找到合適的解決方案。