城市下穿道路的U 槽与挡墙方案研究

赵晓娟，程京伟

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京市 100082）

0 引言

随着城市道路建设规模不断扩大，道路建设面临着诸多问题，无论是早期建设的铁路，还是伴随快速发展的轨道交通建设的停车场或者车辆段，都对道路建设提出了更高的要求。为了实现路网规划，联系区域交通，道路与铁路或者轨道交通面临着交叉问题，在上跨条件不满足时，道路往往采取下穿的形式。城市下穿道路在下穿铁路或者轨道交通时，一般采用闭合框架的形式，而闭合框架两侧，可以采取U型槽（闭水结构）或者挡墙加盲沟（排除地下水）的方式。两种方案有各自的优缺点，U 型槽造价高，因此，为节省投资，一些项目视具体情况需要研究挡墙加盲沟的可行性。

本文主要以榆树庄东路穿榆树庄停车场为例，通过分析道路周边建设条件、地下水情况、土质情况，结合榆树庄停车场的建设，研究道路下穿停车场时，U 型槽和挡墙加盲沟两种方案的适用性，给相关设计人员在下穿道路结构形式的选择上提供一些实用有效的思路。

1 项目背景及概况

北京地铁十六号线新建榆树庄停车场一座，设在十六号线宛平站与榆树庄站之间，位于丰台区花乡榆树庄村，主要承担北京地铁十六号线配属列车的月检、临修及运用维修任务。十六号线目前处于施工建设阶段。

榆树庄东路规划为城市主干路，南起六圈路，北至京港澳高速公路，全长约5.2 km。根据规划，榆树庄东路与十六号线新建榆树庄停车场（咽喉区位置）相交，为优化调整轨道交通场站周边土地利用，促进轨道交通与土地利用的协调发展，榆树庄停车场将进行上盖开发，受制于南北两侧规划路网的间距以及停车场二层的开发空间，道路上跨方案比较困难，因此，本次采用下穿方案。

榆树庄东路下穿停车场处采用闭合框架的形式，闭合框架需下穿榆树庄一号路、停车场区域以及丰西二号路，全长360 m。平面见图1，立面见图2。

图1 闭合框架平面图（单位：m）

图2 闭合框架立面图

根据地勘资料，道路所在场地上层为人工堆积层，道路下穿停车场的结构埋深处均为卵石层，渗透系数为5.0×10-1（cm/s），针对项目地下结构埋深条件，地勘建议抗浮设计水位按标高49.5 m 考虑。

2 U 型槽方案

下穿榆树庄停车场段闭合框架两侧设置U 槽，北侧U 槽长度137 m，南侧U 槽长度313 m，总长度为450 m，U 槽段道路断面型式如下：1 m（U 槽结构）+3 m（人行道）+4 m（非机动车道）+2.5 m（两侧分隔带含U 槽结构）+11.5 m（机动车道）+2.5 m（中央分隔带）+11.5 m（机动车道）+2.5 m（两侧分隔带含U槽结构）+4 m（非机动车道）+3 m（人行道）+1 m（U 槽结构）。U 型槽横断面见图3。

图3 U 型槽横断面图（单位：m）

3 挡墙加盲沟方案

若采用挡墙加盲沟方案，采用相同的道路横断面，新建4 道钢筋混凝土挡土墙，为排除地下水，道路及挡墙底下加铺50 cm 级配碎石层，主路两侧靠近挡墙位置新建盲沟，盲沟距路侧缘石2 m，盲沟井间距35 m，最低点设横向盲沟，排出路外，通过雨水管接入泵站。挡墙加盲沟横断面见图4。平面布置见图5。

图4 挡墙加盲沟横断面图（单位：m）

图5 挡墙加盲沟平面布置图（单位：m）

根据地勘，本工程渗沟均位于含水层内，按不完整渗沟计算流量，渗透系数k 为5.0×10-1（cm/s），经理论计算，上述4 根盲管平均每天抽水量为8 005 t。

4 方案比选

4.1 技术与可行性方面

两种方案在技术上均是可行的。U 型槽采用整体封闭结构，将地下水封堵在道路结构外面，U 型槽结构具有刚度大、变形小、稳定性好、收坡支挡防水效果优良等优点。但是在地下水位较高时，为使结构整体在水浮力作用下不会浮起来，需进行抗浮设计。此外，U 型槽在运营期间长期处于地下水位以下，本项目地层渗透系数较大，为保证主体结构本身的耐久性和坚固性，必须进行防水设计[1]。

挡墙加盲沟方案是在闭合框架结构两侧修建挡土墙解决道路高差问题，同时为使路基处于干燥状态，使其具有足够的稳定性[2]，在道路下面修建盲沟，盲沟内埋设盲管，低点设泵站，当地下水位上升时，将路基范围的水抽出排走[3]。本项目道路下穿榆树庄停车场段闭合框架结构较长，达360 m，规划泵站位于停车场南侧，榆树庄东路西侧，道路范围内在停车场北侧的盲管内的水需通过在道路外新建套管，往南接入泵站，套管长度达400 m，地面为停车场及轨道用地，检修起来对比其他下穿一般铁路的项目来说会比较困难。

4.2 环境和水土保持方面

U 型槽方案对地下水资源及水土保持基本无影响，而挡墙加盲沟方案需要在工后运营期间持续不断降水，不利于涵养水源。本项目下穿榆树庄停车场，地面为轨道线，周边规划多为多功能用地。不断降水可能会造成周边区域地基沉降，可能对轨道线路及周边建筑产生一定的不利影响。

4.3 经济方面

U 型槽方案：新建U 槽长为450m，面积为23175m2，该部分工程费为16 418 万元；挡墙加盲沟方案：需要新建钢筋混凝土挡墙（平均高度约2 m）长约672 m，人行道外侧钢筋混凝土挡土墙（平均高约5.5 m） 长约904 m，需新建盲沟长约872 m，管线D=400 mm 长约85 m，穿停车场套管D=2 000 mm长约400 m，级配碎石约15 594 m3，此外施工时及工后均需要降水，上述总工程费约为4 663 万元。

挡墙加盲沟方案对比U 型槽方案造价要经济很多。

经上述比选研究，从项目本身建设条件来看，项目下穿榆树庄停车场闭合框架结构较长，土层渗透系数较大，水力影响距离也较大，若设置挡墙和盲沟，理论计算抽水量达到8005t/d，虽然理论计算水量与实际抽水量有一定差别，但是地下水位升高时，实际抽水量增大，对涵养地下水以及上层轨道交通线路、上盖开发构筑物等的稳定性是极为不利的。因此，本次仍采用U 型槽方案。

U 型槽段按抗浮水位作为设计水位来确定U 型槽设计起终点，U 型槽两侧与地块儿仍有高差段接钢筋混凝土挡土墙，抗浮水位以上挡墙下不再设置盲沟。

5 结语

相比于北京已建成的下穿铁路段挡墙加盲沟方案，例如通州的玉带河东大街、北运河东滨河路下穿京秦铁路处的挡墙加盲沟方案，根据地勘报告，项目所在地土质多为粘质粉土、砂质粉土，渗透系数为1×10-4cm/s，穿铁路段理论计算水量基本为300～700 t/d。且下穿铁路框架结构较短，经多方面论证比选，为节省投资，可考虑此种方案。

因此，下穿道路U 型槽方案与挡墙加盲沟方案的选择要根据项目本身的具体情况来分析，要考虑项目的周边用地情况，轨道交通场站或者铁路条件，项目所在地的地质条件等，选择合理可行的方案。

除此之外，无论是U 型槽还是挡墙加盲沟方案，道路下穿时，还需考虑地面水的排除问题，道路范围内应形成完整通畅的排水系统，地面水首选自流排除，当不能自流排除时，一般需要设泵站排水。