城市道路改造中與地鐵共線段的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

肖新華

摘要：結(jié)合南方沿海某城市城市化公路改造工程實(shí)例，分析地鐵施工對(duì)城市道路路面結(jié)構(gòu)的影響；并提出與地鐵共線的段路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：城市化道路改造；地鐵共線段；路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

擬進(jìn)行城市化公路改造現(xiàn)狀為一級(jí)公路，位于南方某沿海城市，是該市區(qū)重要的干線性主干路。道路全長(zhǎng)3.2km，其中有2.4km與地鐵五號(hào)線共線，地鐵位于城市路正下方，現(xiàn)狀路面為水泥混凝土路面。地鐵在2011年初竣工通車，城市道路2011年底開(kāi)始動(dòng)工建設(shè)，本文結(jié)合該項(xiàng)目改造實(shí)例，分析地鐵施工對(duì)城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響；并提出與地鐵共線的段路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為類似的工程提供參考。

一、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前調(diào)查內(nèi)容

1）現(xiàn)狀路面使用性能評(píng)價(jià)

該城市全長(zhǎng)3.2km，其中有2.75km與地鐵共線，占路線總長(zhǎng)的88%。

現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為水泥混凝土路面，路面結(jié)構(gòu)為24cm厚水泥混凝土+20cm厚6%水泥穩(wěn)定石屑基層+18cm厚4%水泥穩(wěn)定石屑基層。

現(xiàn)狀路面使用性能主要分為兩種情況，與地鐵共線段和不與地鐵共線段。與地鐵共線路段路面破壞較為嚴(yán)重，道路不均勻沉降，板塊破碎現(xiàn)象較為普遍；不與地鐵共線段的路面使用性能較好，很少出現(xiàn)板塊破碎、裂縫現(xiàn)象。

圖1 不與地鐵共線段的路面使用性能情況良好 圖2與地鐵共線段的出現(xiàn)的不均沉降

2）地鐵修建的主要施工工藝

地鐵在站臺(tái)位置采用明挖施工，區(qū)間段采用礦山法施工。

二、地鐵施工對(duì)城市道路路面結(jié)構(gòu)的影響分析

地鐵的施工建設(shè)對(duì)本項(xiàng)目路面的影響主要如下：

1. 地鐵在本項(xiàng)目范圍設(shè)置了三個(gè)站臺(tái)，站臺(tái)段的地鐵施工采用明挖施工，明挖范圍均位于現(xiàn)狀主線行車道范圍之內(nèi)，開(kāi)挖范圍的現(xiàn)狀路面板完全破除。

圖3 位于現(xiàn)狀主線行車道范圍之內(nèi)的地鐵明挖站臺(tái)施工

2. 大范圍開(kāi)挖前地鐵施工深挖前需抽取地下水，以降低地下水位。結(jié)合本市同類項(xiàng)目的工程經(jīng)驗(yàn)，大范圍的抽取地下水，會(huì)引起周邊地基的不均勻沉降。

3. 地鐵區(qū)間段采用礦山法施工，圍巖開(kāi)挖后土體局部卸載而發(fā)生持續(xù)性松馳變形，土體重新固結(jié)沉降導(dǎo)致土層沉陷。

地下水位的改變和礦山法施工均會(huì)導(dǎo)致路面沉降，據(jù)地鐵設(shè)計(jì)單位介紹，地鐵施工導(dǎo)致的沉降值理論上應(yīng)控制在3cm內(nèi)，但根據(jù)同類項(xiàng)目工程經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)研究，路面最終的沉降量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出理論值，和施工進(jìn)度及施工管理都有很大的關(guān)系，故路面的沉降量變異范圍很大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的情況，城市道路多處出現(xiàn)明顯的沉降，最大沉降達(dá)60cm（見(jiàn)圖4）。

圖4沿線最大沉陷位置圖 圖5地鐵明挖站臺(tái)施工路段的城市道路交通疏解

4. 為了配合地鐵站臺(tái)施工，地鐵設(shè)計(jì)單位對(duì)城市道路作了交通疏解設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖5）。交通疏解后的行車道部分利用現(xiàn)狀城市道路行車道，但行車的方向發(fā)生改變，并非沿水泥板塊的縱縫的平行方向，板塊的受力性能發(fā)生了變化，且施工重型車輛進(jìn)出施工場(chǎng)地，整個(gè)交通疏解區(qū)域主線路面板塊已經(jīng)出現(xiàn)裂縫、斷邊、錯(cuò)臺(tái)的現(xiàn)象。

5. 地鐵在修建站臺(tái)位置，需進(jìn)行較大面積的施工開(kāi)挖。按市交通建設(shè)有關(guān)文件，地鐵施工方在地鐵施工完畢后對(duì)開(kāi)挖區(qū)域回填，回填的深度為頂板距道路交工面范圍，平均深度3～5m。回填土區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)工后沉降，而且，工后沉降的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2～3年之久。

綜上所述，地鐵施工對(duì)本項(xiàng)目路基、路面的影響較大，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是對(duì)現(xiàn)狀路面直接產(chǎn)生的影響，較大范圍的破壞了現(xiàn)狀路面，二是對(duì)本項(xiàng)目建成后的遠(yuǎn)期影響，路基回填區(qū)域的工后沉降及長(zhǎng)時(shí)間不均勻“ 滯后沉降”直接影響路面結(jié)構(gòu)的服務(wù)壽命。

三、針對(duì)地鐵對(duì)本項(xiàng)目路基、路面的影響的應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)地鐵對(duì)現(xiàn)狀路面產(chǎn)生影響的長(zhǎng)期性和不確定性，該城市道路設(shè)計(jì)單位周期性地對(duì)城市道路路基、路面狀況進(jìn)行調(diào)查，實(shí)時(shí)跟進(jìn)地鐵施工對(duì)該城市道路現(xiàn)狀路基路面的影響，包括地鐵施工開(kāi)挖回填、地鐵交通疏解方案的實(shí)施等，調(diào)查的時(shí)間跨度達(dá)兩年之久。結(jié)合調(diào)查資料，針對(duì)地鐵施工對(duì)本項(xiàng)目路基、路面的影響，本項(xiàng)目在實(shí)施時(shí)序安排、設(shè)計(jì)方案等方面做了具體處理，主要有以下四點(diǎn)：

1. 實(shí)施時(shí)序安排

由于地鐵施工過(guò)程中，材料堆放、施工機(jī)械侵占了城市道路大部分區(qū)域。而且地鐵施工繼續(xù)對(duì)城市道路產(chǎn)生影響，特別是地鐵在施工過(guò)程中，局部的方案還可能調(diào)整，這也給城市道路的改造方案帶來(lái)不確定性。故在地鐵竣工之前，城市道路改造工程不具備作業(yè)條件，城市道路改造工程的開(kāi)工安排在地鐵竣工后進(jìn)行。

2. 地鐵建設(shè)和城市道路的建設(shè)的交界面質(zhì)量控制

地鐵站臺(tái)位于城市道路主線機(jī)動(dòng)車道位置，回填的深度為站臺(tái)頂板距道路交工面范圍，平均深度3～5m。回填質(zhì)量直接影響了城市道路改造工程路面使用壽命。通過(guò)城市道路和地鐵建設(shè)主管部門(mén)溝通，明確地鐵和城市道路的建設(shè)的交界面位置，以及回填質(zhì)量要求。

地鐵建設(shè)和城市道路的建設(shè)的交界面位置為現(xiàn)狀城市道路路床設(shè)計(jì)標(biāo)高。路床標(biāo)高以下，為地鐵施工范圍，按照城市主干道的要求進(jìn)行回填。

表1 地鐵開(kāi)挖回填區(qū)域質(zhì)量控制要求

路床頂面以下深度（m） 路基壓實(shí)度（%） 路基填料CBR 粒徑要求（cm）

主線 主線 主線

0～0.3 ≥96 ≥8 ≤10

0.3～0.8 ≥96 ≥5 ≤10

0.8～1.5 ≥94 ≥4 ≤15

>1.5 ≥93 ≥3 ≤15

3. 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前的檢測(cè)

（1） 地鐵開(kāi)挖回填區(qū)域的路基質(zhì)量檢測(cè)

在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，需對(duì)地鐵開(kāi)挖回填區(qū)域的回填質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容為回填區(qū)域的壓實(shí)度、填料CBR值、填料粒徑以及土基頂面的彎沉值。如驗(yàn)收合格，可進(jìn)行城市道路后續(xù)改擴(kuò)建施工；如達(dá)不到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，必須對(duì)回填土進(jìn)行的處理。endprint