淺埋暗挖平頂直墻地下通道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

黃 偉

（中鐵七局集團(tuán)武漢工程有限公司，湖北 武漢 430074）

在交通繁忙的城市道路下設(shè)置橫向地下過(guò)街通道，能夠緩解地面交通壓力及保證行人的安全。城市道路下通常埋設(shè)很多淺表地下管線(xiàn)，如電力管線(xiàn)、通信管線(xiàn)、煤氣管道、輸水管道等；過(guò)街通道兩側(cè)一般為高層建筑物；地層淺表土層性質(zhì)通常為較軟弱的填土層。這些限制因素對(duì)城市過(guò)街地道的設(shè)計(jì)和施工提出了更高的要求。通常情況下，拱形襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)則更利于結(jié)構(gòu)的受力，同時(shí)受到淺埋地下管線(xiàn)的影響，則需要加深過(guò)街地道的埋設(shè)深度。

1 國(guó)內(nèi)工程實(shí)例

1.1 濟(jì)南市廣播電視中心地下通道工程 [1]

地下通道結(jié)構(gòu)覆土僅為3.3～5.7m，屬于淺埋暗挖結(jié)構(gòu)。淺埋暗挖結(jié)構(gòu)施工對(duì)地面變形控制嚴(yán)格。地下通道通過(guò)的上方有18條管線(xiàn)橫跨結(jié)構(gòu)。主要有電力管線(xiàn)、通訊管線(xiàn)、雨水管線(xiàn)、污水管線(xiàn)、給水管線(xiàn)、天然氣管線(xiàn)等，施工過(guò)程中必須保證市政管線(xiàn)的正常使用。表1為該工程采用的支護(hù)參數(shù)。

表1 襯砌支護(hù)參數(shù)

1.2 渝懷鐵路下穿通道工程 [2]

該通道工程下穿渝懷鐵路，位于重慶市高新園規(guī)劃區(qū)。與渝懷鐵路呈77.783°斜交，長(zhǎng)35m，通道結(jié)構(gòu)覆土厚度3.4～4.5m。通道結(jié)構(gòu)為整體箱形框架結(jié)構(gòu) (見(jiàn)圖2)，斷面凈空為2m×12m×5.5m，頂板厚為90cm；底板厚為100cm；側(cè)墻、中墻厚度為90cm，全部結(jié)構(gòu)均采用鋼筋混凝土。

2 工程算例

本文以一個(gè)埋設(shè)深度為3.6m，開(kāi)挖寬度為12.2m，高度為5.7m的地下過(guò)街通道為例，計(jì)算其二次襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力，計(jì)算采用的力學(xué)參數(shù)如表2所示。

本次計(jì)算按照荷載組合二中第一條進(jìn)行驗(yàn)算。

采用商業(yè)計(jì)算軟件MIDAS-GTS，通過(guò)荷載-結(jié)構(gòu)模型，得到的襯砌內(nèi)力計(jì)算結(jié)果如下：

表2 巖土力學(xué)參數(shù)

圖1 二次襯砌軸力

圖2 二次襯砌剪力

圖3 二次襯砌彎矩

根據(jù)以上內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，二襯結(jié)構(gòu)控制內(nèi)力列于下表，并按照《公路隧道規(guī)范》中對(duì)于襯砌配筋的要求，進(jìn)行配筋率的計(jì)算。

以上提供的建議配筋率為按照《公路隧道規(guī)范》設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D702004）[3]中提供的鋼筋混凝土受彎和受壓構(gòu)件配筋量方法所得結(jié)果。

由表3計(jì)算結(jié)果可知，二襯結(jié)構(gòu)采用強(qiáng)度較高的HRB335鋼筋，可以降低襯砌結(jié)構(gòu)配筋率，可以減少鋼筋使用量的30%，降低了工程造價(jià)，提高了工程品質(zhì)。

表3 二襯結(jié)構(gòu)控制內(nèi)力表

3 施工方法建議

地下水處理采用預(yù)注漿為主，洞內(nèi)和洞外降水為輔的方案。洞外通過(guò)管井降1-3部底面左右，然后配合洞內(nèi)輕型井點(diǎn)和簡(jiǎn)易井組合進(jìn)行洞內(nèi)4-6部的降水，即采用分步分層控制降水的技術(shù)，具體施工步驟如下：

圖4 施工工序及輔助施工方法示意圖

地下通道的施工步驟為：1）開(kāi)挖1和2部，開(kāi)挖一個(gè)進(jìn)尺0.5米，開(kāi)挖后施做初襯、架立內(nèi)側(cè)墻、臨時(shí)仰拱臨時(shí)鋼架，盡快進(jìn)行結(jié)構(gòu)封閉。1和2部開(kāi)挖3米后，開(kāi)挖3部，與1和2部間始終拉開(kāi)的距離保持3米。3）待3部開(kāi)挖后，開(kāi)挖4和5部，與3部間始終拉開(kāi)3米的距離。4）4和5部開(kāi)挖后，開(kāi)挖6部，與4和5部間始終拉開(kāi)3米的距離。5）初期支護(hù)背后注漿回填后拆除臨時(shí)支護(hù)，施作防水層，架立二次襯砌鋼筋和施作二次襯砌，安設(shè)止水帶，施工縫進(jìn)行注漿和結(jié)構(gòu)裝飾處理4、5、6部對(duì)于地下水處理采用洞內(nèi)和洞外降水相結(jié)合的處理方式，洞內(nèi)采用輕型井點(diǎn)，洞外采用管井。

4 施工措施

針對(duì)具體的施工風(fēng)險(xiǎn)，并參考類(lèi)似工程實(shí)例，提出以下工程措施：

（1）建議適當(dāng)增加大管棚管徑以增加支撐剛度，可以減少地面沉降。

（2）根據(jù)降水要求，擴(kuò)大帷幕注漿范圍。如有必要可對(duì)開(kāi)挖洞室土體進(jìn)行全斷面超前加固，以增加土體自立性和穩(wěn)定性。

（3）設(shè)計(jì)中考慮初支背后孔隙存在對(duì)控制地層變位是不利的，因此必須及時(shí)有效的進(jìn)行回填注漿，一般工序要求距離掌子面3m時(shí)進(jìn)行初支背后回填注漿，注漿漿液為水泥漿。

（4）左右導(dǎo)洞間隔。根據(jù)暗挖工程的施工經(jīng)驗(yàn)，左右導(dǎo)洞間距宜保持在2D(D為導(dǎo)洞的開(kāi)挖跨度)的距離比較合理，根據(jù)工程類(lèi)比，建議左右導(dǎo)洞間距宜保持在10m左右。

5 結(jié)論

1平頂直墻結(jié)構(gòu)的地下通道的初期支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)以能夠有效的控制結(jié)構(gòu)變形為標(biāo)準(zhǔn)，盡量增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)剛度，最大限度的減小地層沉降。

2二次襯砌結(jié)構(gòu)頂板、邊墻及地板厚度應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，可適當(dāng)減小頂板、邊墻厚度，同時(shí)增大底板厚度。

3城市過(guò)街地道施工存在較多的風(fēng)險(xiǎn)源，采用輔助工程措施是施工安全的重要保證。