淺埋暗挖平頂直墻地下通道結構設計

黃 偉

（中鐵七局集團武漢工程有限公司，湖北 武漢 430074）

在交通繁忙的城市道路下設置橫向地下過街通道，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很多淺表地下管線，如電力管線、通信管線、煤氣管道、輸水管道等；過街通道兩側一般為高層建筑物；地層淺表土層性質通常為較軟弱的填土層。這些限制因素對城市過街地道的設計和施工提出了更高的要求。通常情況下，拱形襯砌結構的設計則更利于結構的受力，同時受到淺埋地下管線的影響，則需要加深過街地道的埋設深度。

1 國內工程實例

1.1 濟南市廣播電視中心地下通道工程 [1]

地下通道結構覆土僅為3.3～5.7m，屬于淺埋暗挖結構。淺埋暗挖結構施工對地面變形控制嚴格。地下通道通過的上方有18條管線橫跨結構。主要有電力管線、通訊管線、雨水管線、污水管線、給水管線、天然氣管線等，施工過程中必須保證市政管線的正常使用。表1為該工程采用的支護參數。

表1 襯砌支護參數

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劃區。與渝懷鐵路呈77.783°斜交，長35m，通道結構覆土厚度3.4～4.5m。通道結構為整體箱形框架結構 (見圖2)，斷面凈空為2m×12m×5.5m，頂板厚為90cm；底板厚為100cm；側墻、中墻厚度為90cm，全部結構均采用鋼筋混凝土。

2 工程算例

本文以一個埋設深度為3.6m，開挖寬度為12.2m，高度為5.7m的地下過街通道為例，計算其二次襯砌結構內力，計算采用的力學參數如表2所示。

本次計算按照荷載組合二中第一條進行驗算。

采用商業計算軟件MIDAS-GTS，通過荷載-結構模型，得到的襯砌內力計算結果如下：

表2 巖土力學參數

圖1 二次襯砌軸力

圖2 二次襯砌剪力

圖3 二次襯砌彎矩

根據以上內力計算結果，二襯結構控制內力列于下表，并按照《公路隧道規范》中對于襯砌配筋的要求，進行配筋率的計算。

以上提供的建議配筋率為按照《公路隧道規范》設計規范（JTG D702004）[3]中提供的鋼筋混凝土受彎和受壓構件配筋量方法所得結果。

由表3計算結果可知，二襯結構采用強度較高的HRB335鋼筋，可以降低襯砌結構配筋率，可以減少鋼筋使用量的30%，降低了工程造價，提高了工程品質。

表3 二襯結構控制內力表

3 施工方法建議

地下水處理采用預注漿為主，洞內和洞外降水為輔的方案。洞外通過管井降1-3部底面左右，然后配合洞內輕型井點和簡易井組合進行洞內4-6部的降水，即采用分步分層控制降水的技術，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）開挖1和2部，開挖一個進尺0.5米，開挖后施做初襯、架立內側墻、臨時仰拱臨時鋼架，盡快進行結構封閉。1和2部開挖3米后，開挖3部，與1和2部間始終拉開的距離保持3米。3）待3部開挖后，開挖4和5部，與3部間始終拉開3米的距離。4）4和5部開挖后，開挖6部，與4和5部間始終拉開3米的距離。5）初期支護背后注漿回填后拆除臨時支護，施作防水層，架立二次襯砌鋼筋和施作二次襯砌，安設止水帶，施工縫進行注漿和結構裝飾處理4、5、6部對于地下水處理采用洞內和洞外降水相結合的處理方式，洞內采用輕型井點，洞外采用管井。

4 施工措施

針對具體的施工風險，并參考類似工程實例，提出以下工程措施：

（1）建議適當增加大管棚管徑以增加支撐剛度，可以減少地面沉降。

（2）根據降水要求，擴大帷幕注漿范圍。如有必要可對開挖洞室土體進行全斷面超前加固，以增加土體自立性和穩定性。

（3）設計中考慮初支背后孔隙存在對控制地層變位是不利的，因此必須及時有效的進行回填注漿，一般工序要求距離掌子面3m時進行初支背后回填注漿，注漿漿液為水泥漿。

（4）左右導洞間隔。根據暗挖工程的施工經驗，左右導洞間距宜保持在2D(D為導洞的開挖跨度)的距離比較合理，根據工程類比，建議左右導洞間距宜保持在10m左右。

5 結論

1平頂直墻結構的地下通道的初期支護設計應當以能夠有效的控制結構變形為標準，盡量增強其結構剛度，最大限度的減小地層沉降。

2二次襯砌結構頂板、邊墻及地板厚度應當根據實際情況進行調整，可適當減小頂板、邊墻厚度，同時增大底板厚度。

3城市過街地道施工存在較多的風險源，采用輔助工程措施是施工安全的重要保證。