某城市特大型地下停车场出口隧道工程设计综述

赵连涛

(中国市政工程华北设计研究总院广州分院)

1 隧道总体布置及技术标准

1.1 隧道总体布置

按照相关规划该隧道为南北走向，按照其功能定位及交通量预测结果，同时考虑隧道长度等因素，断面按单向两车道布置，设计行车速度为30 km/h。

隧道起点位于地下停车场负一层东出口，沿东侧边线下行后接地下停车场负二层东出口，再下穿停车场北侧现状城市主干路后以直接式加速匝道形式接在建城市快速路东辅道。此方案对在建东辅道影响较小，但存在占地较多的弊端，该区域周围建筑格局已经形成，寸土寸金，不宜征地拆迁。通过对现场踏勘及对比东辅道设计成果，发现在该段快速路与东辅道间有6 ～8 m 间距未利用的空隙，加之东辅道该段预测交通量较小，保留两车道即能保证在远景年保持C级服务水平，因此推荐实施方案采用隧道出口设置在快速路与东辅道间并占用辅道一条车道的总体平面布置方式，此方案不需要征地拆迁，且东辅道为在建工程，二者结合实施亦可消除相互间的不利影响，不存在大拆大补的问题。

推荐实施方案隧道起点里程为K0 +000，终点里程为K0 +643，全长643 m，由矩形暗埋段(475 m)+U 形敞开段(168 m)两段组成。最小平曲线半径为300 m，最小纵坡0.3%，最大纵坡5%。

隧道净宽8.25 m(0.75 m 检修道+0.5 m 侧向宽+2 ×3.25 车道宽+0.5 m 侧向宽)，双向两车道;由于该地下停车场为客车专用，隧道净高按4.5 m 控制，另外考虑10 cm 的安装预留高度。隧道内路面横坡采用单向1.5%，通过底板倾斜调整形成，检修道设计1%反向坡，通过检修道盖板下支承形成。项目总投资约8 500 万元。

1.2 主要技术标准

(1)工程结构安全等级:二级，结构重要性系数1.0;(2)地下工程防水等级为二级;(3)基坑安全等级为二级;(4)浮力:按最高地下水位的全部水浮力计，抗浮安全系数1.05;(5)钢筋混凝土结构裂缝控制等级:三级，最大裂缝宽度允许值0.2 mm;(6)设计荷载等级:城－A 级;(7)地震动峰值加速度:0.05 g;(8)耐久性设计环境类别:Ⅰ类;(9)主体结构设计使用年限:100年。

2 基坑支护设计

本隧道根据现场情况采用不同施工方式，其中下穿现状城市主干路段采用盖挖法施工，其余采用明挖施工。

综合考虑工程条件及场地周边环境条件，达到安全、经济、施工快速方便等因素，本工程基坑支护按开挖深度不同，分别采用3 种不同的支护方案:基坑终点处挖深3 m 以内采用放坡方案，坡面挂网喷混防护;挖深5 m 以内，或场地不满足放坡要求的范围，采用钢板桩+内支撑方案，沿基坑打入拉森式Ⅳ新型钢板桩，桩侧设置槽钢腰梁，基坑两侧腰梁间设置格构箱形钢对撑;挖深大于5m，采用钻孔桩+内支撑方案，沿基坑周边设置Φ80 cm 和Φ100 cm 钻孔灌注桩，泵房位置采用Φ120 cm 钻孔灌注桩，桩距分别为100 cm、120 cm及130 cm，桩长随基坑不同支护段挖深不同而变化。桩顶设置冠梁，基坑两侧冠梁之间设置Φ600 ×12 钢管对撑。

本项目基坑所处地段地下水位高，土层含水量大，因此周边设单排水泥搅拌桩止水帷幕。

本基坑工程按二级基坑安全检测要求进行，监测点布设、监测频率和控制值按相关规范要求进行设计。

3 隧道结构设计

3.1 总体结构设计

隧道最大埋深6 m，沿路线方向共采用两种不同的结构形式:隧道暗埋段采用单箱单室的闭合框架断面，顶板厚0.7 m，侧墙厚0.6 m，底板厚0.8 m，上设置路面铺装;路面铺装层采用4 cm 细粒式沥青玛蹄脂碎石(SMA－13)+6 cm中粒式沥青混凝土(AC－20C);暗埋段最低处墙外设排水泵房;敞开段采用U 形断面的钢筋混凝土结构，底板厚度0.8 m，侧墙厚度采用等高加渐变方式。结构分段之间设变形缝，侧墙顶设钢筋砼防撞栏。结构底面设30 cm 厚碎石垫层及15 cm 厚C15素混凝土垫层。

3.2 隧道材料

混凝土:隧道及泵房结构采用P8 抗渗等级的C30混凝土，检修道、排水沟、防撞护栏及基坑钻孔桩、放坡护面采用C25普通混凝土，底板填充层、侧墙与钻孔桩间抗浮混凝土采用C20普通混凝土，基础垫层C15采用混凝土。在隧道结构层与填充层之间设防水涂料，防水涂料铺满整个隧道内底板，含检修道及边沟下。

隧道、泵房、路面混凝土采用42.5 级普通硅酸盐水泥。钢筋:普通钢筋采用HPB300 和HRB400 钢筋，钢板采用Q235B 钢板。

3.3 隧道地基

满足隧道承载力和沉降要求的地基承载力特征值分别为:暗埋段不小于180 kPa，敞开段不小于120 kPa。根据勘察资料，场地上覆土层主要为淤泥质粘土、淤泥质细砂、粉质黏土、中砂等，其中淤泥质粘土、淤泥质细砂土层含水量高，压缩性大，承载力低，不宜做持力层，需进行软土地基加固处理。本设计采用水泥搅拌桩处理方法，处理后的地基承载力满足设计要求。

3.4 隧道抗浮

地下水位按建成使用后路面标高下1.5 m 为最高地下水位。经抗浮计算可知，暗埋段依靠覆土和结构自重可满足抗浮要求;U 型段埋深较浅的区段采用钢板桩支护，通过隧道路面以下设C20混凝土填充层，并结合采用底板外伸0.5 m增加压重的措施满足抗浮要求;U 型段埋深较深的区段采用钻孔灌注桩支护，采用抗浮连结杆将主体结构与支护桩连为一体，使支护桩在隧道建成后起到抗拔桩的作用。

4 隧道防排水设计

4.1 结构防水设计

(1)敞口段、暗埋段的底板:由下至上分别采用C15素混凝土垫层、3 mm 厚APC 高分子复合自粘防水卷材。底板顶面设厚≥1 mm SIK 硅基防水渗透剂。

(2)敞开段、暗埋段的侧墙:由外向内分别采用回填粘性土、35 mm 厚聚苯乙烯泡沫塑料板保护层、3 mm 厚APC高分子复合自粘防水卷材。

(3)暗埋段顶板:由下至上分别采用3 mm 厚APC 高分子复合自粘防水卷材、5 cm 厚细石C20混凝土保护层。

(4)沉降缝:除设置橡胶止水带、建筑密封膏止水条外，迎水面增设3 mm 厚APC 高分子复合自粘防水卷材一道。

(5)施工缝:缝间设置4 mm 厚镀锌钢板一块，迎水面增设3 mm 厚APC 高分子复合自粘防水卷材一道。

(6)穿墙管:穿墙管与结构预留孔洞连接处作防水处理。

泵房的防水设计参照暗埋段。

4.2 隧道排水和消防

在隧道靠近检修道一侧设置一条排水沟，明沟断面尺寸=25 cm(宽)×40 cm(高);明沟坡度与线路纵向坡度一致。在隧道最低处设雨水泵房，内设潜污泵3 台，2 用1 备，必要时全部投入使用。为减少雨水带入的泥沙对水泵叶轮的冲刷，在横截沟排水接入泵站集水井前设1 座沉沙井。

在隧道侧墙外敷设一条DN200 消防干管，连通市政给水管网。

5 隧道装饰

(1)隧道敞口段侧墙采用浮雕装饰，浮雕色彩和内容格调朴实大方，并且与周边环境协调一致，体现本地的环境和人文特色。

(2)隧道暗埋段顶板底面天花采用喷涂白色亚光外墙漆，侧墙同U 型段一致。

(3)沉降缝采用外包不锈钢板装饰。

(4)泵房的地面铺60 ×60 cm 浅黄色防滑瓷砖，墙面及天花板采用砂浆批挡;

6 结 论

(1)由于一线城市土地资源的稀缺性，即使是地下空间资源也极为宝贵，因此在隧道选址时要充分考虑对地面空间的充分利用。

(2)基坑支护工程的设计和施工对于城市隧道来说极为重要，必须根据地质情况和结构形式选择适当的支护方式，基坑开挖前应作出系统的开挖监控方案。

(3)城市隧道对防排水的设计与施工要求高，因此，在设计上必须采取多道设防的方案。另外要重视结构的耐久性要求。

(4)做为市政设施的重要组成部分，城市隧道更加重视景观装饰的布置。

(5)城市隧道设计中特别要注意管线的布局。

［1］钱劭彦.苏州市北环快速路隧道工程体系设计综述［J］. 城市道桥与防洪，2010，(3).

［2］靳一.成都市天府广场下穿隧道基坑支护工程实录［J］. 四川理工学院学报(自然科学版)，2005，(3).

［3］施政，张毅，顾闻.沈阳市五爱隧道工程设计综述［J］. 地下工程与隧道，2008，(3).

［4］李勇，胡学兵.城市浅埋隧道设计与施工方法研究［J］. 地下空间与工程学报，2006，(3).