城市下穿地道工程設計探討論文
摘要:論述了城市下穿地道的意義,分析了城市下穿地道工程設計的特點,探討了下穿地道排水系統(tǒng)、盲溝系統(tǒng)、地道防水及排水泵站的設計方法,有利于提高空間的利用率,緩解城市交通壓力。
關鍵詞:城市下穿地道,排水系統(tǒng),防水設計,雨水
0引言
隨著城市空間壓力空前加大,城市下穿地道成了緩解壓力的有效途徑,它的發(fā)展也受到越來越多人的關注。城市下穿地道是一種特殊的地下空間結構,它與地下建筑不同,但也與地下建筑的差異性有較大的區(qū)別。城市下穿地道是建立在城市人群密度高、交通擁堵的區(qū)域,被廣泛應用于緩解城市交通壓力。城市下穿地道工程在解決干路交叉問題上具有重要的作用,它不占據地面以上空間,對街面景觀影響較小,打破了高架立交的單一局面,拓寬了城市道路立交思路。
1城市下穿地道簡介及意義
城市下穿地道是城市的重要交通部位,它一般是穿越鐵路、公路、城市主干道時采用的地下形式,中間部位是封閉箱體,兩端為引路。下穿地道有多種形式的結構,包括有簡單的和直接的渠道、專門的人群通道、商業(yè)大廈地下商業(yè)步行街等形式。城市下穿地道的建設不僅可以有效緩解交通壓力、減少事故發(fā)生,而且能夠有效提高空間利用率,搭建完善的交通系統(tǒng)。城市下穿地道的建設能夠提升城市形象,改善交通出行狀況,對提高城市基礎設施的服務水平及城市化的發(fā)展有重要意義。
2工程設計特點
2.1主要結構設計
城市下穿地道的地下水平坑道會根據不同的環(huán)境情況做出相應的調整,一般而言,會根據所在地區(qū)的埋置深度分為深埋和淺埋兩種,淺埋一般在距地表5m之內的地方施工,這種不采用暗挖法的修建結構被稱為淺埋結構。城市修筑地道橋一般采用這種方式施工,超出5m范圍的則按隧道標準考慮。城市下穿地道工程設計一般會包括引道敞開段、地道出口遮光段、暗埋段和中央天窗段等四部分。地道有兩孔框架式或多孔式結構,一般會采用鋼筋混凝土閉合箱體的結構模式。而城市下穿地道工程建設暗埋的箱體結構跨徑較大,為了加強節(jié)點的抗壓能力和韌度,箱體角部會加設梗腋,而腋角比例也會控制在3∶1之內,這樣才能發(fā)揮箱體的最大作用,使得混凝土最大限度的起到加固角部的作用。
2.2地道結構分析及計算類型
城市下穿地道工程可以分為多種類型,首先我們按照埋置深淺的不同可以分為淺埋和深埋兩種,淺埋主要是指覆土厚度在5m以內,同時也不采取暗挖法興建的下穿地道工程。目前我國大多數城市下穿地道工程都不會超過這個埋置深度,若超過5m的埋置深度,即可分為深埋工程類型。其次城市下穿地道工程按照形狀可以分為巨型框架結構、圓形結構、拱與直墻拱結構、薄殼結構、敞開式結構等。城市下穿地道工程設計在結構力學計算模型上可以分為三種,第一種是主動荷載模型,第二種是假定彈性反力模型,第三種是計算彈性反力模型。
2.3橫向受力分析
一般的地道設計按照橫向受力控制,不能計算在縱向上,應根據構造要求配筋。一些資料上當隧道長度不大時,它的縱向分布的鋼筋面積不小于10%的橫截面面積的受力鋼筋,不小于最小配筋率。如果地道的長度非常大,則應仔細考慮地道縱向受力情況。城市下穿地道的整個斷面是非常大的,就好像一個龐大的箱體支撐在彈性支座上,它的整體縱向受力不計算,但在頂層的局部荷載作用下,彎矩在縱向上,會導致其他類型的弊端。
2.4地下承壓水的處理
由于城市對于下穿地道的建設美觀度有較高要求,因此對地下水的處理也有更高的標準要求。一般城市建造下穿地道時會采取以“以行為主,預防、排、切、堵結合”的原則。城市下穿地道兩側應采取有效措施防止地下水的滲透,尤其是預防地道兩側擋土墻體的膨脹滲透。同時做好相應的引水工作,防止因陰雨天氣雨水不能及時排出造成地道積水,影響民眾出行和城市美觀度。最重要的是做好加固工作,防止因地道潮濕導致土質疏松,進而出現(xiàn)坍塌事故。
2.5地道雨水系統(tǒng)設計
雨水系統(tǒng)主要設置在道路的最低點處,用于將地道內的雨水注入泵站。地道傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)是組合式爐排系統(tǒng),組合爐排集水井的大小應根據計算確定,并且要考慮篦堵塞系數,系數一般為1.2~1.3。它根據道路的橫斷面布置,集水井位于道路兩側,當地道是一條路時,兩邊的雨水收集在一個對稱布置的集水井內,若道路比較窄,則在一旁設置集水井即可。當地道是三條道路時,即單獨的機動車道和非機動車道,一般則安排四組集水井。一般來說,非機動車道間隙小,引路是1m~2m,高于機動車道,然后連接到雨水收集管道。集水井的結構形式可采用磚砌筑或混凝土結構。目前,地道排水系統(tǒng)設計標準較高,由于雨水流量較大,縱向設置的集水井不能滿足設計要求時,可以在最低的支路的橫溝排水地道收集雨水,多為U形槽結構,即保留橫溝在U形槽結構。
3解決措施
3.1下穿地道排水系統(tǒng)設計
城市下穿地道工程一般在道路穿越鐵路、建筑等采取的施工方式,中間多為封閉的箱體,兩端為道路,交叉地點多在地下,因此,下穿地道工程最需要注意的就是排水系統(tǒng)設計,首先要確保雨水不會涌入地道,其次要保證地道里面的污水能夠及時排除,若下穿地道工程排水系統(tǒng)處理不到位,往往會影響交通,威脅人們的生命安全。地道排水系統(tǒng)主要有雨水排除系統(tǒng)和地下水排除系統(tǒng),雨水排除系統(tǒng)主要由雨水收集、輸水管道、雨水提升泵組成,由于道路坡度較大,導致雨水沿路徑流動速度更快,因此該系統(tǒng)一般會設置在地道路面的最低處。而地下水排除系統(tǒng)主要由盲排水管、地下泵站組成進行排水。
3.2盲溝系統(tǒng)設計
當地道低于地下水水位時,系統(tǒng)應進行消除地下水盲溝設計。該系統(tǒng)是為了保證路基處于干燥狀態(tài),使地道具有足夠的穩(wěn)定性,避免坍塌的設計。傳統(tǒng)的盲排管采用無砂濾器,但由于無砂濾強度低,易破損,已逐漸被軟水管所取代。這種軟水管是一種新型的管道,它的水管直徑根據地下水水量一般用D200mm或D300mm的管道,其管道本身具有可滲透的特點,而且具有抗壓強度高,重量輕,經久耐用,安裝和連接結構簡單等優(yōu)點,特別是管道可以直接連接,能夠有效減少連接井的數量。
3.3地道防水設計
地道防水設計是城市下穿地道工程的重點和難點,它的'設計一般有以下幾點:1)整體設計,對地道標高的交叉口現(xiàn)狀,要改變不利地形交叉口引流情況,改善下雨時地道內部的積水情況。2)在地道的開口部分,應在道路兩側1.1m左右的距離作防水墻,及時阻塞地道外部的水進入地道。3)地道的給排水設計,在進行地道的給排水設計時,應提高地道的排水標準,優(yōu)化排水管的布置,使其能夠在惡劣天氣出現(xiàn)時仍能及時快速的將水排出,以保證居民的出行安全和城市運行。
3.4地道排水泵站設計
下穿地道排水泵站的功能主要是為了及時排除在地道內的雨水、地下水,而現(xiàn)在越來越多的地道采用潛水泵進行排水工作,它已逐步成為地道排水泵站的主流產品。排水泵站的位置應選擇在地道附近的最低點,排水管的距離應控制在200m以內,并應選擇最近的安全排水區(qū),提高利用效率。
4結語
城市下穿地道設計是一個系統(tǒng)的工程,涉及到道路、排水、自動化等多項專業(yè)內容,尤其是排水系統(tǒng),更是體現(xiàn)文明城市的用心程度,是確保區(qū)域交通安全的重要領域,應在合理的區(qū)域情景組合內選擇設計參數,選擇最優(yōu)方案,做出可靠的良心工程建設。
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