复杂条件下地下道路实施方案研究

杨克军，陈 豪

（1.温州设计集团有限公司，浙江 温州325000；2.温州市城市道路建设研究中心，浙江 温州325000）

0 引言

近年来，随着我国经济持续发展，城市化进程加快，人口和产业的集聚效应挤压了人类生存活动的空间。城市交通的拥堵、土地资源的稀缺，以及环境污染的加剧等系列问题引起了方方面面的重视。在这一形势下，城市地下空间开发利用逐渐成为当今国内城市建设中的热点话题，地下空间的合理开发利用已经成为人类实现可持续发展的重要途径。其中，利用地下空间设置地下道路构建城市立体交通，解决城市交通拥堵问题，成了很多城市采取的必要措施[1]。各种地下道路建设如火如荼，各种需要克服的工程难点也层出不穷，各种应对工程措施也随之日新月异。

1 项目概况

某城市地下道路，设计时速为40 km/h，双向四车道。现状地面道路宽度为16～20.5m，拟设置地下小汽车专用道路。地下道路断面如图1所示。

地下道路结构采用钢筋混凝土框架结构，结构外包尺寸为19.2m×6.65m，通道顶覆土厚度不小于2.5m。如考虑明挖则需要21.2m的实施宽度。沿线有一处现状道路宽度为16m,通过拆迁后也仅为17.6 m,远小于实施空间的要求,且该处条件复杂，已建建筑物、构筑物众多。所以该处为该项目的关键节点，其平面示意如图2所示。

图1 地下道路横断面示意图

图2 关键节点处平面示意图

2 节点复杂条件梳理

2.1 地质条件

工程沿线的原始地貌为丘陵及江岸带，部分场地为潮滩。场区北侧临江，场内地下水位埋深一般为1～3m，受江水涨、退潮影响极大。浅层为素填土层；下覆含碎石粉黏土夹层，以及⑩3层中风化基岩，如图3所示。基岩层具有良好物理、力学性能，其分布以山体为中心，基岩层面向西、向东渐渐变深的趋势，埋深1.3～50m。

2.2 南侧建筑物

该高层建筑物建于上世纪80年代，采用现浇框架-剪力墙结构，水平向楼板为预支构件，设置有半地下室。建筑檐口高度为45.5m，基础埋深3.5m。建筑临道路侧，面宽42m。该建筑如图4所示。

图3 节点处地质剖面图

图4 建筑物剖面图

2.3 北侧需保护大树

北侧需保护大树如图5所示，树种为无柄小叶榕，现状是由南北方向两棵榕树并栽在一起。树龄约为120 a；树高10m，胸围3m；冠幅平均约为19m，东西向为17m，南北向22m。经相关单位评估大树生长现状评估综合评价值为中等偏下，特别是生长环境评价值较低，不利于其健康生长。

图5 需保护大树之实景

2.4 现状管线

场地内有各种管线：电力、弱电、雨水、污水等等，其中影响最大的是一条过街排水箱涵，与地下道路垂直相交。该箱涵为块石盖板涵结构，断面尺寸为1 300m m×2 000mm（宽×高），底板基础埋深为4.5m，建设年代久远，为原人防设施改建而来。盖板涵如图6所示。

3 实施方案研究

图6 排水盖板涵之实景

结合地下道路平、纵、横断面等设计标准要求[2]，该节点的实施方案选择应充分考虑地质条件、南侧建筑、北侧大树和路中盖板涵的影响，以及综合各施工工艺（明挖、暗挖及非开挖顶进）的匹配性，才能确定该节点科学、合理的解决方案。通过工程类比法、枚举法等手段，设计了尽可能多的方案。由于变化多端、方案众多，为便于选择推荐合适的方案，最终通过地下道路实施工艺明挖与暗挖两种施工方法，进行方案归类，从而予以综合比较。

3.1 明挖实施

地下道路采用明挖实施，如图7所示。它是现今极为常规的一种实施方式。它采用设置围护结构后，开挖土体，对主体结构进行现场浇筑，完成项目的实施。

图7 明挖基坑之实景

但该项目关键节点处平面可实施空间不足，面临着最大的困难是必须在高层建筑物与需保护大树中做出“二选一”的选择。如选择拆除高层建筑物，则由于该建筑面积较大，其拆除需增加近1亿的建设投资。如选择大树，则由于政策原因，很难对该大树进行迁移。即使能进行保护性迁移也面临着以下难点：（1）审批流程繁琐，不明因素较多；（2）地形复杂、迁移距离较远；（3）大树体型庞大、分枝多，吊装要求高；（4）树势较衰弱，主干存在空洞，支撑设置难度较大。除上述问题，该方案平、纵、横线形结合良好，满足设计标准要求。图8为节点处采用明挖法施工时，地下道路的平面图。

其纵断面图如图9所示。

施工横断面布置图如图10所示。

图8 明挖法地下道路平面图

图9 明挖法地下道路纵断面图

图10 明挖法地下道路施工横断面图

3.2 暗挖实施

地下道路如遇地面无法避让的建、构筑物时，通常采用非开挖方式进行穿越。通常的非开挖方式有盾构顶进、顶管顶进及浅埋暗挖等施工方式。综合考虑各施工工艺的优势及其适用性，特别是大树根系对水泥基浆液的排他性要求，该节点采用管幕超前支护暗挖工艺实施。管幕暗挖法近几年应用日趋成熟，诸如在港珠澳拱北隧道工程、上海田林路下穿中环线工程等项目中均得到了成功应用。图11为管幕超前支护待开挖的断面实景。

图11 管幕暗挖法断面实景

管幕暗挖法其核心思想有异于传统新奥法，它是利用大直径的顶管施工，形成全部或部分永久钢筋混凝土结构，在此永久钢筋混凝土结构的支护下，进行暗挖结构土方开挖，最终完成全部地下结构。图12为该项目节点处采用暗挖法施工时，地下道路的平面图。

其纵断面图如图13所示。

图12 暗挖法地下道路平面图

图13 暗挖法地下道路纵断面图

其施工横断面布置图如图14所示。

图14 暗挖法地下道路施工横断面图

3.3 方案比选

为更好地比较两种实施方式的优劣，通过道路线形、实施难度、工期、造价，以及相关限制条件的处置结果等等来综合评价其优劣，为决策提供充分依据。表1为方案比选表。

表1 方案比选表

综上所述，明挖实施有利于工程化难为简，各制约因素都能得到较好的解决，且工期及投资有着较大的优越性，所以在大树异地迁移可行的情况下，明挖法实施地下道路无疑更具优势。

4 结 语

通过上述关键节点实施方案选择的分析，可以看到，目前建成区内改建地下道路的项目虽然实施的时候会碰到各种各样的复杂限制条件，但只要在前期将各不利因素考虑充分，结合日新月异的各项工程技术手段，总能找到合适的解决方案。