城市下穿地道工程設計探討

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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計的特點，探討了下穿地道排水系統、盲溝系統、地道防水及排水泵站的設計方法，有利于提高空間的利用率，緩解城市交通壓力。

關鍵詞:城市下穿地道，排水系統，防水設計，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，它的發展也受到越來越多人的關注。城市下穿地道是一種特殊的地下空間結構，它與地下建筑不同，但也與地下建筑的差異性有較大的區別。城市下穿地道是建立在城市人群密度高、交通擁堵的區域，被廣泛應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構，包括有簡單的和直接的渠道、專門的人群通道、商業大廈地下商業步行街等形式。城市下穿地道的建設不僅可以有效緩解交通壓力、減少事故發生，而且能夠有效提高空間利用率，搭建完善的交通系統。城市下穿地道的建設能夠提升城市形象，改善交通出行狀況，對提高城市基礎設施的服務水平及城市化的發展有重要意義。

2工程設計特點

2．1主要結構設計

城市下穿地道的地下水平坑道會根據不同的環境情況做出相應的調整，一般而言，會根據所在地區的埋置深度分為深埋和淺埋兩種，淺埋一般在距地表5m之內的地方施工，這種不采用暗挖法的修建結構被稱為淺埋結構。城市修筑地道橋一般采用這種方式施工，超出5m范圍的則按隧道標準考慮。城市下穿地道工程設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構，一般會采用鋼筋混凝土閉合箱體的結構模式。而城市下穿地道工程建設暗埋的箱體結構跨徑較大，為了加強節點的抗壓能力和韌度，箱體角部會加設梗腋，而腋角比例也會控制在3∶1之內，這樣才能發揮箱體的最大作用，使得混凝土最大限度的起到加固角部的作用。

2．2地道結構分析及計算類型

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，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構、圓形結構、拱與直墻拱結構、薄殼結構、敞開式結構等。城市下穿地道工程設計在結構力學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

一般的地道設計按照橫向受力控制，不能計算在縱向上，應根據構造要求配筋。一些資料上當隧道長度不大時，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，則應仔細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美觀度有較高要求，因此對地下水的處理也有更高的標準要求。一般城市建造下穿地道時會采取以“以行為主，預防、排、切、堵結合”的原則。城市下穿地道兩側應采取有效措施防止地下水的滲透，尤其是預防地道兩側擋土墻體的膨脹滲透。同時做好相應的引水工作，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，防止因地道潮濕導致土質疏松，進而出現坍塌事故。

2．5地道雨水系統設計

雨水系統主要設置在道路的最低點處，用于將地道內的雨水注入泵站。地道傳統的排水系統是組合式爐排系統，組合爐排集水井的大小應根據計算確定，并且要考慮篦堵塞系數，系數一般為1．2～1．3。它根據道路的橫斷面布置，集水井位于道路兩側，當地道是一條路時，兩邊的雨水收集在一個對稱布置的集水井內，若道路比較窄，則在一旁設置集水井即可。當地道是三條道路時，即單獨的機動車道和非機動車道，一般則安排四組集水井。一般來說，非機動車道間隙小，引路是1m～2m，高于機動車道，然后連接到雨水收集管道。集水井的結構形式可采用磚砌筑或混凝土結構。目前，地道排水系統設計標準較高，由于雨水流量較大，縱向設置的集水井不能滿足設計要求時，可以在最低的支路的橫溝排水地道收集雨水，多為U形槽結構，即保留橫溝在U形槽結構。

3解決措施

3．1下穿地道排水系統設計

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設計，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。地道排水系統主要有雨水排除系統和地下水排除系統，雨水排除系統主要由雨水收集、輸水管道、雨水提升泵組成，由于道路坡度較大，導致雨水沿路徑流動速度更快，因此該系統一般會設置在地道路面的最低處。而地下水排除系統主要由盲排水管、地下泵站組成進行排水。

3．2盲溝系統設計

當地道低于地下水水位時，系統應進行消除地下水盲溝設計。該系統是為了保證路基處于干燥狀態，使地道具有足夠的穩定性，避免坍塌的設計。傳統的盲排管采用無砂濾器，但由于無砂濾強度低，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，而且具有抗壓強度高，重量輕，經久耐用，安裝和連接結構簡單等優點，特別是管道可以直接連接，能夠有效減少連接井的數量。

3．3地道防水設計

地道防水設計是城市下穿地道工程的重點和難點，它的設計一般有以下幾點:1)整體設計，對地道標高的交叉口現狀，要改變不利地形交叉口引流情況，改善下雨時地道內部的積水情況。2)在地道的開口部分，應在道路兩側1．1m左右的距離作防水墻，及時阻塞地道外部的水進入地道。3)地道的給排水設計，在進行地道的給排水設計時，應提高地道的排水標準，優化排水管的布置，使其能夠在惡劣天氣出現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的雨水、地下水，而現在越來越多的地道采用潛水泵進行排水工作，它已逐步成為地道排水泵站的主流產品。排水泵站的位置應選擇在地道附近的最低點，排水管的距離應控制在200m以內，并應選擇最近的安全排水區，提高利用效率。

4結語

城市下穿地道設計是一個系統的工程，涉及到道路、排水、自動化等多項專業內容，尤其是排水系統，更是體現文明城市的用心程度，是確保區域交通安全的重要領域，應在合理的區域情景組合內選擇設計參數，選擇最優方案，做出可靠的良心工程建設。

參考文獻:

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作者：白君魁 單位：大同市政工程設計研究有限公司