城市下穿地道工程設(shè)計探討

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摘要:論述了城市下穿地道的意義，分析了城市下穿地道工程設(shè)計的特點，探討了下穿地道排水系統(tǒng)、盲溝系統(tǒng)、地道防水及排水泵站的設(shè)計方法，有利于提高空間的利用率，緩解城市交通壓力。

關(guān)鍵詞:城市下穿地道，排水系統(tǒng)，防水設(shè)計，雨水

0引言

隨著城市空間壓力空前加大，城市下穿地道成了緩解壓力的有效途徑，它的發(fā)展也受到越來越多人的關(guān)注。城市下穿地道是一種特殊的地下空間結(jié)構(gòu)，它與地下建筑不同，但也與地下建筑的差異性有較大的區(qū)別。城市下穿地道是建立在城市人群密度高、交通擁堵的區(qū)域，被廣泛應(yīng)用于緩解城市交通壓力。城市下穿地道工程在解決干路交叉問題上具有重要的作用，它不占據(jù)地面以上空間，對街面景觀影響較小，打破了高架立交的單一局面，拓寬了城市道路立交思路。

1城市下穿地道簡介及意義

城市下穿地道是城市的重要交通部位，它一般是穿越鐵路、公路、城市主干道時采用的地下形式，中間部位是封閉箱體，兩端為引路。下穿地道有多種形式的結(jié)構(gòu)，包括有簡單的和直接的渠道、專門的人群通道、商業(yè)大廈地下商業(yè)步行街等形式。城市下穿地道的建設(shè)不僅可以有效緩解交通壓力、減少事故發(fā)生，而且能夠有效提高空間利用率，搭建完善的交通系統(tǒng)。城市下穿地道的建設(shè)能夠提升城市形象，改善交通出行狀況，對提高城市基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)水平及城市化的發(fā)展有重要意義。

2工程設(shè)計特點

2．1主要結(jié)構(gòu)設(shè)計

城市下穿地道的地下水平坑道會根據(jù)不同的環(huán)境情況做出相應(yīng)的調(diào)整，一般而言，會根據(jù)所在地區(qū)的埋置深度分為深埋和淺埋兩種，淺埋一般在距地表5m之內(nèi)的地方施工，這種不采用暗挖法的修建結(jié)構(gòu)被稱為淺埋結(jié)構(gòu)。城市修筑地道橋一般采用這種方式施工，超出5m范圍的則按隧道標(biāo)準(zhǔn)考慮。城市下穿地道工程設(shè)計一般會包括引道敞開段、地道出口遮光段、暗埋段和中央天窗段等四部分。地道有兩孔框架式或多孔式結(jié)構(gòu)，一般會采用鋼筋混凝土閉合箱體的結(jié)構(gòu)模式。而城市下穿地道工程建設(shè)暗埋的箱體結(jié)構(gòu)跨徑較大，為了加強(qiáng)節(jié)點的抗壓能力和韌度，箱體角部會加設(shè)梗腋，而腋角比例也會控制在3∶1之內(nèi)，這樣才能發(fā)揮箱體的最大作用，使得混凝土最大限度的起到加固角部的作用。

2．2地道結(jié)構(gòu)分析及計算類型

城市下穿地道工程可以分為多種類型，首先我們按照埋置深淺的不同可以分為淺埋和深埋兩種，淺埋主要是指覆土厚度在5m以內(nèi)，同時也不采取暗挖法興建的下穿地道工程。目前我國大多數(shù)城市下穿地道工程都不會超過這個埋置深度，若超過5m的埋置深度，即可分為深埋工程類型。其次城市下穿地道工程按照形狀可以分為巨型框架結(jié)構(gòu)、圓形結(jié)構(gòu)、拱與直墻拱結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、敞開式結(jié)構(gòu)等。城市下穿地道工程設(shè)計在結(jié)構(gòu)力學(xué)計算模型上可以分為三種，第一種是主動荷載模型，第二種是假定彈性反力模型，第三種是計算彈性反力模型。

2．3橫向受力分析

一般的地道設(shè)計按照橫向受力控制，不能計算在縱向上，應(yīng)根據(jù)構(gòu)造要求配筋。一些資料上當(dāng)隧道長度不大時，它的縱向分布的鋼筋面積不小于10%的橫截面面積的受力鋼筋，不小于最小配筋率。如果地道的長度非常大，則應(yīng)仔細(xì)考慮地道縱向受力情況。城市下穿地道的整個斷面是非常大的，就好像一個龐大的箱體支撐在彈性支座上，它的整體縱向受力不計算，但在頂層的局部荷載作用下，彎矩在縱向上，會導(dǎo)致其他類型的弊端。

2．4地下承壓水的處理

由于城市對于下穿地道的建設(shè)美觀度有較高要求，因此對地下水的處理也有更高的標(biāo)準(zhǔn)要求。一般城市建造下穿地道時會采取以“以行為主，預(yù)防、排、切、堵結(jié)合”的原則。城市下穿地道兩側(cè)應(yīng)采取有效措施防止地下水的滲透，尤其是預(yù)防地道兩側(cè)擋土墻體的膨脹滲透。同時做好相應(yīng)的引水工作，防止因陰雨天氣雨水不能及時排出造成地道積水，影響民眾出行和城市美觀度。最重要的是做好加固工作，防止因地道潮濕導(dǎo)致土質(zhì)疏松，進(jìn)而出現(xiàn)坍塌事故。

2．5地道雨水系統(tǒng)設(shè)計

雨水系統(tǒng)主要設(shè)置在道路的最低點處，用于將地道內(nèi)的雨水注入泵站。地道傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)是組合式爐排系統(tǒng)，組合爐排集水井的大小應(yīng)根據(jù)計算確定，并且要考慮篦堵塞系數(shù)，系數(shù)一般為1．2～1．3。它根據(jù)道路的橫斷面布置，集水井位于道路兩側(cè)，當(dāng)?shù)氐朗且粭l路時，兩邊的雨水收集在一個對稱布置的集水井內(nèi)，若道路比較窄，則在一旁設(shè)置集水井即可。當(dāng)?shù)氐朗侨龡l道路時，即單獨的機(jī)動車道和非機(jī)動車道，一般則安排四組集水井。一般來說，非機(jī)動車道間隙小，引路是1m～2m，高于機(jī)動車道，然后連接到雨水收集管道。集水井的結(jié)構(gòu)形式可采用磚砌筑或混凝土結(jié)構(gòu)。目前，地道排水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較高，由于雨水流量較大，縱向設(shè)置的集水井不能滿足設(shè)計要求時，可以在最低的支路的橫溝排水地道收集雨水，多為U形槽結(jié)構(gòu)，即保留橫溝在U形槽結(jié)構(gòu)。

3解決措施

3．1下穿地道排水系統(tǒng)設(shè)計

城市下穿地道工程一般在道路穿越鐵路、建筑等采取的施工方式，中間多為封閉的箱體，兩端為道路，交叉地點多在地下，因此，下穿地道工程最需要注意的就是排水系統(tǒng)設(shè)計，首先要確保雨水不會涌入地道，其次要保證地道里面的污水能夠及時排除，若下穿地道工程排水系統(tǒng)處理不到位，往往會影響交通，威脅人們的生命安全。地道排水系統(tǒng)主要有雨水排除系統(tǒng)和地下水排除系統(tǒng)，雨水排除系統(tǒng)主要由雨水收集、輸水管道、雨水提升泵組成，由于道路坡度較大，導(dǎo)致雨水沿路徑流動速度更快，因此該系統(tǒng)一般會設(shè)置在地道路面的最低處。而地下水排除系統(tǒng)主要由盲排水管、地下泵站組成進(jìn)行排水。

3．2盲溝系統(tǒng)設(shè)計

當(dāng)?shù)氐赖陀诘叵滤粫r，系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行消除地下水盲溝設(shè)計。該系統(tǒng)是為了保證路基處于干燥狀態(tài)，使地道具有足夠的穩(wěn)定性，避免坍塌的設(shè)計。傳統(tǒng)的盲排管采用無砂濾器，但由于無砂濾強(qiáng)度低，易破損，已逐漸被軟水管所取代。這種軟水管是一種新型的管道，它的水管直徑根據(jù)地下水水量一般用D200mm或D300mm的管道，其管道本身具有可滲透的特點，而且具有抗壓強(qiáng)度高，重量輕，經(jīng)久耐用，安裝和連接結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，特別是管道可以直接連接，能夠有效減少連接井的數(shù)量。

3．3地道防水設(shè)計

地道防水設(shè)計是城市下穿地道工程的重點和難點，它的設(shè)計一般有以下幾點:1)整體設(shè)計，對地道標(biāo)高的交叉口現(xiàn)狀，要改變不利地形交叉口引流情況，改善下雨時地道內(nèi)部的積水情況。2)在地道的開口部分，應(yīng)在道路兩側(cè)1．1m左右的距離作防水墻，及時阻塞地道外部的水進(jìn)入地道。3)地道的給排水設(shè)計，在進(jìn)行地道的給排水設(shè)計時，應(yīng)提高地道的排水標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化排水管的布置，使其能夠在惡劣天氣出現(xiàn)時仍能及時快速的將水排出，以保證居民的出行安全和城市運行。

3．4地道排水泵站設(shè)計

下穿地道排水泵站的功能主要是為了及時排除在地道內(nèi)的雨水、地下水，而現(xiàn)在越來越多的地道采用潛水泵進(jìn)行排水工作，它已逐步成為地道排水泵站的主流產(chǎn)品。排水泵站的位置應(yīng)選擇在地道附近的最低點，排水管的距離應(yīng)控制在200m以內(nèi)，并應(yīng)選擇最近的安全排水區(qū)，提高利用效率。

4結(jié)語

城市下穿地道設(shè)計是一個系統(tǒng)的工程，涉及到道路、排水、自動化等多項專業(yè)內(nèi)容，尤其是排水系統(tǒng)，更是體現(xiàn)文明城市的用心程度，是確保區(qū)域交通安全的重要領(lǐng)域，應(yīng)在合理的區(qū)域情景組合內(nèi)選擇設(shè)計參數(shù)，選擇最優(yōu)方案，做出可靠的良心工程建設(shè)。

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作者：白君魁 單位：大同市政工程設(shè)計研究有限公司