人民东路下沉隧道设计经验浅析

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1、人民东路下沉隧道设计经验浅析清远市公路勘察规划设计院广东清远511518摘要：介绍临江复杂地质城市下沉隧道设计经验，为类似项目提供经验教训。关键词：临江；城市下沉隧道；经验一、工程概况及地质水文人民东路下沉隧道工程位于沦洲大桥南引道，北接沦洲大桥，往南以隧道方式下穿人民东路，南接清佛公路，设计道路等级为城市主干道。项目位于北江清远市段伦洲岛之南岸，由河流冲积阶地地貌组成。土层主要有人工填土和淤泥质土，人工填土厚度较薄，淤泥质土交厚，平均厚度超过7m,具不均匀性，高压缩性及灵敏性，压缩变形大。项目位于北江

2、边河流阶地之上,地下水位较浅，地下水含水层厚度较大,埋藏一般较深，规模较大，分布连续稳定，主要为承压水含水层，其透水性和富水性均较强。总体而言，人民东路下沉隧道工程地质条件复杂，淤泥及沙砾层厚度大,且工程频临北江，地下水通过沙砾层与北江联系，易产生潜蚀及管涌。工程实施风险较高。二、隧道结构设计人民东路下沉隧道工程为浅埋式隧道，隧道全长约645.7m,为双向六车道二孔二跨箱形结构。其中隧道北、南侧U型框架结构敞开段，共8节段；中间为隧道闭U框架结构暗埋段，共5节段。图1人民东路下沉隧道纵断面布置1、主要设

3、计原则(1)结构的净空尺T除满足建筑限界及使用要求外，尚应考虑施工误差、结构变形及后期沉降的影响。(2)结构设汁应能够满足设汁使用年限100年的要求，并满足施工、运营、城市规划、防火、防水的要求。(3)结构设计包括强度、刚度和稳定性验算，分别按照有关规范对施工阶段和正常使用阶段进行计算。结构允许出现裂缝，迎土面裂缝计算宽度允许值0.2mm;背土面裂缝计算宽度允许值0.3mm。(4)主体结构，要考虑地下水浮力，进行整体抗浮稳定性验算。不考虑侧壁摩阻力时，结构抗浮安全系数≥1.05;计及侧壁摩阻力吋

4、抗浮安全系数不得小于1.15。(5)结构按6度抗震设防要求采取相应构造措施。(6)地下结构应根据需要设置变形缝，暗埋段、“U”型段纵向均每隔30米设一道变形缝。特殊情况时其间距可适当调整。(7)防水设计原则：以混凝土自防水为主，外贴防水材料为辅，接头防水为重点、多道防水，综合治理。2、结构尺寸3、结构计算荷载(1)作用在主体结构上的荷载主要有：永久荷载：水压力(按设计水位与校核水位取值)、土压力(按实际覆土深度取值)、结构自重、混凝土收缩及徐变、地面超载20KPa。可变荷载：梯度温度(按结构内外壁面温差

5、10oC考虑)、整体温度(按升、降温10oC考虑)、车行荷载(公路-I级)。(2)主体结构主要有暗埋段和“U”型段两种结构形式，结构计算吋纵向长度均取lm,以主体结构全部承受外荷载进行模拟计算，不考虑围护结构受力。(1)假定高水位和低水位两种工况，主体结构承载能力极限状态、正常使用极限状态分别按水、土分算及水、土合算分别进行组合验算。(2)主体结构抗浮计算时，计算水位取地下稳定水位，校核水位取相应位置的地面高程。(3)水平压力：施工期间支护结构的外土压力按朗金公式的主动土压力计算。使用阶段结构侧壁承受的

6、水平力按静止土压力计算。设计采用的侧向水、土压力，对于黏性土地层采用水土合算，对于砂性土地层采用水土分算的办法。计算中计入地面荷载以及施工机械等引起的附加水平侧压力。(4)侧向地层抗力和地基反力：根据基床系数采用弹簧进行模拟。4、计算简图采用平面杆系模型有限单元法。将结构离散为多个等厚度直杆梁单元。结构底板各节点上设置单向受压弹性约束抵抗结构反力。正常使用期间由结构承受全部水土压力和其他各种荷载。计算简图见下图。结果显示，敞UI段结构边墙墙角外侧受力较大；暗埋段最大弯矩出现在中隔墙处顶板上缘及底板下缘，

7、箱室跨中处顶板下缘及底板上缘处也较大。按以往工程经验，结构采用普通钢筋混凝土，配筋设计以正常使用极限状态下短期荷载效应组合，以最大裂缝宽度0.2mm作为控制进行配筋设计，并进行构件的承载能力极限状态验算，结构即可满足相关受力要求。5、结构抗浮设汁本工程临近江边，地下水位较高，敞开段与闭口段均需进行抗浮计算。(1)暗埋段暗埋段最大覆土约2.5米，最小覆土为0.5米，围护结构采用地下连续墙，经验算，暗埋段可以满足抗浮的要求，在结构底板处不设抗浮桩。(2)敞口段该段基坑最大挖深约7.5米，根据不同地质情况分别

8、及开挖深度分别采用钻孔桩、钢板桩作围护结构。在底板设置设抗浮桩的抗浮措施。抗浮桩技术成熟，结构安全可靠，对结构的长久运行有利，且抗浮钻孔灌注桩除了能满足抗浮要求外，还能为上部结构提供承载力，节省了软基处理费用，故作为本项0敞开段的抗浮措施。抗浮桩设计为钻孔灌注桩，桩径1.0米，桩长20〜28.5米，横向间距6米，纵向间距5米。6、工程软土处理(1)敞口段对于埋深较深的敞U段，该段范围内在主体结构底板下设计了抗浮桩，由抗浮桩为结构提供基底承载