城市下穿地道工程设计探讨论文
摘要:论述了城市下穿地道的意义，分析了城市下穿地道工程设计的特点，探讨了下穿地道排水系统、盲沟系统、地道防水及排水泵站的设计方法，有利于提高空间的利用率，缓解城市交通压力。
关键词:城市下穿地道，排水系统，防水设计，雨水
0引言
随着城市空间压力空前加大，城市下穿地道成了缓解压力的有效途径，它的发展也受到越来越多人的关注。城市下穿地道是一种特殊的地下空间结构，它与地下建筑不同，但也与地下建筑的差异性有较大的区别。城市下穿地道是建立在城市人群密度高、交通拥堵的区域，被广泛应用于缓解城市交通压力。城市下穿地道工程在解决干路交叉问题上具有重要的作用，它不占据地面以上空间，对街面景观影响较小，打破了高架立交的单一局面，拓宽了城市道路立交思路。
1城市下穿地道简介及意义
城市下穿地道是城市的重要交通部位，它一般是穿越铁路、公路、城市主干道时采用的地下形式，中间部位是封闭箱体，两端为引路。下穿地道有多种形式的结构，包括有简单的和直接的渠道、专门的人群通道、商业大厦地下商业步行街等形式。城市下穿地道的建设不仅可以有效缓解交通压力、减少事故发生，而且能够有效提高空间利用率，搭建完善的交通系统。城市下穿地道的建设能够提升城市形象，改善交通出行状况，对提高城市基础设施的服务水平及城市化的发展有重要意义。
2工程设计特点
2．1主要结构设计
城市下穿地道的地下水平坑道会根据不同的环境情况做出相应的调整，一般而言，会根据所在地区的埋置深度分为深埋和浅埋两种，浅埋一般在距地表5m之内的地方施工，这种不采用暗挖法的修建结构被称为浅埋结构。城市修筑地道桥一般采用这种方式施工，超出5m范围的则按隧道标准考虑。城市下穿地道工程设计一般会包括引道敞开段、地道出口遮光段、暗埋段和中央天窗段等四部分。地道有两孔框架式或多孔式结构，一般会采用钢筋混凝土闭合箱体的结构模式。而城市下穿地道工程建设暗埋的箱体结构跨径较大，为了加强节点的抗压能力和韧度，箱体角部会加设梗腋，而腋角比例也会控制在3∶1之内，这样才能发挥箱体的最大作用，使得混凝土最大限度的起到加固角部的作用。
2．2地道结构分析及计算类型
城市下穿地道工程可以分为多种类型，首先我们按照埋置深浅的不同可以分为浅埋和深埋两种，浅埋主要是指覆土厚度在5m以内，同时也不采取暗挖法兴建的下穿地道工程。目前我国大多数城市下穿地道工程都不会超过这个埋置深度，若超过5m的埋置深度，即可分为深埋工程类型。其次城市下穿地道工程按照形状可以分为巨型框架结构、圆形结构、拱与直墙拱结构、薄壳结构、敞开式结构等。城市下穿地道工程设计在结构力学计算模型上可以分为三种，第一种是主动荷载模型，第二种是假定弹性反力模型，第三种是计算弹性反力模型。
2．3横向受力分析
一般的地道设计按照横向受力控制，不能计算在纵向上，应根据构造要求配筋。一些资料上当隧道长度不大时，它的纵向分布的钢筋面积不小于10%的横截面面积的受力钢筋，不小于最小配筋率。如果地道的长度非常大，则应仔细考虑地道纵向受力情况。城市下穿地道的整个断面是非常大的，就好像一个庞大的箱体支撑在弹性支座上，它的整体纵向受力不计算，但在顶层的局部荷载作用下，弯矩在纵向上，会导致其他类型的弊端。
2．4地下承压水的处理
由于城市对于下穿地道的建设美观度有较高要求，因此对地下水的处理也有更高的标准要求。一般城市建造下穿地道时会采取以“以行为主，预防、排、切、堵结合”的原则。城市下穿地道两侧应采取有效措施防止地下水的渗透，尤其是预防地道两侧挡土墙体的膨胀渗透。同时做好相应的引水工作，防止因阴雨天气雨水不能及时排出造成地道积水，影响民众出行和城市美观度。最重要的是做好加固工作，防止因地道潮湿导致土质疏松，进而出现坍塌事故。
2．5地道雨水系统设计
雨水系统主要设置在道路的最低点处，用于将地道内的雨水注入泵站。地道传统的排水系统是组合式炉排系统，组合炉排集水井的大小应根据计算确定，并且要考虑篦堵塞系数，系数一般为1．2～1．3。它根据道路的横断面布置，集水井位于道路两侧，当地道是一条路时，两边的雨水收集在一个对称布置的集水井内，若道路比较窄，则在一旁设置集水井即可。当地道是三条道路时，即单独的机动车道和非机动车道，一般则安排四组集水井。一般来说，非机动车道间隙小，引路是1m～2m，高于机动车道，然后连接到雨水收集管道。集水井的结构形式可采用砖砌筑或混凝土结构。目前，地道排水系统设计标准较高，由于雨水流量较大，纵向设置的集水井不能满足设计要求时，可以在最低的支路的横沟排水地道收集雨水，多为U形槽结构，即保留横沟在U形槽结构。
3解决措施
3．1下穿地道排水系统设计
城市下穿地道工程一般在道路穿越铁路、建筑等采取的施工方式，中间多为封闭的箱体，两端为道路，交叉地点多在地下，因此，下穿地道工程最需要注意的就是排水系统设计，首先要确保雨水不会涌入地道，其次要保证地道里面的污水能够及时排除，若下穿地道工程排水系统处理不到位，往往会影响交通，威胁人们的生命安全。地道排水系统主要有雨水排除系统和地下水排除系统，雨水排除系统主要由雨水收集、输水管道、雨水提升泵组成，由于道路坡度较大，导致雨水沿路径流动速度更快，因此该系统一般会设置在地道路面的最低处。而地下水排除系统主要由盲排水管、地下泵站组成进行排水。
3．2盲沟系统设计
当地道低于地下水水位时，系统应进行消除地下水盲沟设计。该系统是为了保证路基处于干燥状态，使地道具有足够的稳定性，避免坍塌的设计。传统的盲排管采用无砂滤器，但由于无砂滤强度低，易破损，已逐渐被软水管所取代。这种软水管是一种新型的管道，它的水管直径根据地下水水量一般用D200mm或D300mm的管道，其管道本身具有可渗透的特点，而且具有抗压强度高，重量轻，经久耐用，安装和连接结构简单等优点，特别是管道可以直接连接，能够有效减少连接井的数量。
3．3地道防水设计
地道防水设计是城市下穿地道工程的重点和难点，它的'设计一般有以下几点:1)整体设计，对地道标高的交叉口现状，要改变不利地形交叉口引流情况，改善下雨时地道内部的积水情况。2)在地道的开口部分，应在道路两侧1．1m左右的距离作防水墙，及时阻塞地道外部的水进入地道。3)地道的给排水设计，在进行地道的给排水设计时，应提高地道的排水标准，优化排水管的布置，使其能够在恶劣天气出现时仍能及时快速的将水排出，以保证居民的出行安全和城市运行。
3．4地道排水泵站设计
下穿地道排水泵站的功能主要是为了及时排除在地道内的雨水、地下水，而现在越来越多的地道采用潜水泵进行排水工作，它已逐步成为地道排水泵站的主流产品。排水泵站的位置应选择在地道附近的最低点，排水管的距离应控制在200m以内，并应选择最近的安全排水区，提高利用效率。
4结语
城市下穿地道设计是一个系统的工程，涉及到道路、排水、自动化等多项专业内容，尤其是排水系统，更是体现文明城市的用心程度，是确保区域交通安全的重要领域，应在合理的区域情景组合内选择设计参数，选择最优方案，做出可靠的良心工程建设。
参考文献:
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