温州汤家桥南路下穿铁路地道设计

1 概况

汤家桥南路位于温州市行政中心区的东南角，北起汤家桥北路，南接项海大道，它把城市外环路与东西向主干道紧紧联系在一起，交通地位十分重要。汤家桥南路红线宽度50m，呈南北走向，全长约1200m，按交通性城市主干道Ⅰ级标准设计，设计时速60km/h，道路沿线分别与2条河流及铁路相交，在规划道路中心线处有高压铁塔多个，铁塔基础宽度约4.5m。

2 方案说明

2.1 横断面设计

横断面设计主要考虑以下因素：首先，作为城市主干道应保证必要的车道数，而且考虑安全因素应设置中央分隔带；其次，随城市范围扩大，人们出行距离变长，以自行车等非机动方式出行的日渐减少，因此横断面布置时不再设置专门的非机动车道，而是采用人非混合的方式。

综上所述，并考虑高压铁塔基础宽度及与汤家桥北路断面协调，确定道路横断面如下：4m（人非混合道）+3m（绿化带）+15m（机动车道）+6m（中央分隔带）+15m（机动车道）+3m（绿化带）+4m（人非混合道）。

2.2 道路与铁路相交处理方案

该工程的难点为道路与铁路相交的处理，下面重点加以介绍。

铁路目前为单线，远期将设置复线，道路与铁路相交角度约35°，铁轨顶标高为6.6m（道路设计标高为4.8m），铁轨距较近的交叉口中心距离约 475m。

道路与铁路相交的处理方式不外乎道路上跨、平交和下穿三种。根据规范要求，城市道路与铁路相交时，当道口交通量大时，不应采用平交方案，该工程为主干路，预计交通量较大，故不宜采用平交方案。若采用上跨方案，由于道路红线较宽，而道路与铁路相交角度较小，考虑将来铁路设置复线的要求，桥梁只能采用非等跨布置，这就造成桥下桥墩林立、错位，给人一种凌乱的感觉，而且桥面标高在考虑桥下净空及建筑高度后达13.6m，相当于四层楼高度，由于交叉口距铁轨较近，整个交叉口都位于斜坡上，不利于行车安全；再者桥梁总长度达900m，即使扣除绿化带后，桥梁总面积也有 34200m2，造价接近 7000万元；城市道路两侧均为开发地块，如此高、长的桥梁对地块建筑的布置、使用都带来不利的影响。考虑以上因素，故也不宜采用上跨方案，只能采用道路下穿铁路的立交方案，下穿式立交通常又称为“地道”。

2.3 地道设计

2.3.1 地道的组核所面设计

道路下穿铁路时，为保证铁路不中断行车，在与铁路相交处采用钢筋混凝土框架桥结构，并采用顶进法施工。框架桥为四孔分离式结构，总宽为47.7m，中间两孔行车道各宽15.7m（其中行车道考虑“墙壁效应”两侧路缘带宽度各留0.6m），边孔人非混合道各宽5m，其余则为结构宽度；为节约造价，机非车道采用不同的净高（行车道净高不小于5m，人非混合道净高不小于3.5m）。框架桥两侧则以渐变的形式与道路标准断面衔接。

由于道路与铁路间夹角较小而行车道较宽，若按满足最小净空分别进行纵断面设计，两条行车道纵坡就不一致，中央分隔带会产生扭曲现象，影响美观，因此从美观角度考虑，在满足净空要求的前提下，适当降低最低点标高，保证行车道纵坡一致，以消除中央分隔带的扭曲现象。人非混合道由于相距较远，采用不同的纵坡对美观影响不大，而且可以节约造价，故分别拉坡。

与铁路最近的河流仅250m，而满足泄洪要求时的桥面标高达5.8m，若仍按60km/h的设计速度进行设计，满足规范规定的最小坡长后下穿道路与桥梁标高将产生冲突，故将下穿段设计速度降低为 40km/h以减小坡长。经计算行车道最低点标高为－0.46m，纵坡为4.88％，人非混合道最低点标高为1.15m，纵坡为3.3％。

2.3.2 地道路基路面设计

该工程位于典型滨海软土地区，其地质特点是淤泥层厚、含水量高、透水系数小，地下水位在原地面以下1m左右，因此地道的路基处理极为重要，主要采取了以下措施加强路基路面：

（1）主体框架两侧各接一段钢筋混凝土 U型槽。U型槽分左右非机动车道与机动车道三部分。主体框架与U型槽之间及机动车道与非机动车道之间皆设沉降缝。缝内设橡胶止水带和遇水膨胀橡胶止水条防水。U型槽外侧边墙涂两层冷作防水涂料，框架桥顶板由内向外分别采用聚氨脂防水涂料展人民乙。除防水卷销和C40号钢纤维混凝土保护层进行防水。机动车道与非机动车道档墙高在2m以上采用钢筋混凝土扶壁式挡墙，2m以下则采用混凝土挡墙。

（2）引道内包括U型槽下均采用φ50水泥搅拌桩加固。搅拌桩每根长8m，纵横向间距1.2m。桩顶间夯填30cm的砂夹碎石。挡墙桩基采用35cm×35m钢筋混凝土打入桩。框架桥采用压桩加固地基，桩基采用25cm×25cm钢筋混凝土实心方桩。

（3）路面结构为13cm沥青面层+35cm水泥结上下基层+40cm碎石垫层+60cm级配砂砾垫层。其中级配砂砾垫层在纵向渗沟、横向连接渗沟完成后施工，先铺5cm厚级配砂林再铺两布一膜不透水土工布一层，再铺15cm厚级配砂砾后碾压夯实，铺一层钢塑CATT格栅，再铺20cm厚级配砂砾后进行碾压，然后回折格栅，铺20cm厚级配砂砾后再碾压夯实。

2.3.3 地道排水设计

该工程地质较差，地下水位高，地道最低点标高仅为－0.46m，而周边农田标高在3.5～4.0m之间，两者相差近5m，地道犹如船坞一般漂浮在潜水面上，因此须做好排水系统的设计。地道排水系统的作用主要包括两个方面：第一，降低地下水，把地下水位控制在框架桥底板及引道结构层以下，确保路基处于干燥状态，使其具有足够的强度和稳定性；第二，在汛期及时排除地道内汇集的雨水，保证道路交通畅通。

地道排水系统一般由排除地下水的盲沟系统和排除地面雨水的雨水收集系统组成；而通常由于地道标高比周边地坪要低很多，采用重力流排水很难实现，所以还需设置雨水泵站。

2.3.3.1 盲沟系统

盲沟系统由埋设在行车道下相互连通的纵横向盲沟管组成，呈“井”字型布置，盲沟管始于道路开挖段起点，敷设间距根据地下水的渗流半径来确定，另外在中央绿化带内也埋设一条盲沟管，以收集、拦截地下水；地道引道两侧设有挡土墙，在墙后设置反滤层，并用暗井与盲沟接通，盲沟中的水最后进人雨水收集系统通过泵站排出。

盲沟管采用土工布包裹聚氯乙烯双壁波纹管的工艺。双壁波纹管具有强度大、刚度好、耐腐蚀、重量轻、易于安装等诸多优点，它的管壁还可根据要求加工成任意密度和孔径的渗水孔，而土工布则具有良好的过滤作用。

2.3.3.2 雨水收集系统

适当划定地道的汇水面积是保证排水效果的关键问题，一般情况下地道排水只负担本身的水量，不应负担其周围客水，以免因大排水量给排水出路造成困难。该工程通过在引道起点处用不小于1％的反坡与两侧道路接顺的办法，来控制汇水面积，防止更多的客水涌入地道。

由于地道引道纵坡较大，造成雨水的地面径流流速较大，引道上设置雨水口的收水效果并不理想，所以在引道上不设置雨水口，而在地道最低点处设置多多雨水口集中汇水，就近接人地道泵站，与地下水一并排除。

检查井、管道的不均匀沉降，易使管道在最薄弱处破裂，这样一旦水泵抽水，管道内外的压力差使地下水从破裂处进人管内，并夹带部分泥土，这会逐步将管道破裂处周围掏空，并且掏空的体积越来越大，最终使得排水管道完全断裂并下沉，不但排水管道完全失去功能，还会导致路面下沉而破坏。为避免这种情况发生，对各排水管线均设15cm厚的钢筋混凝土基础，并每隔10～15m设一道沉降缝，基底夯填 10～30crn砂夹碎石山型槽和框架桥处的排水管道则位于其底板之上，并采用铸铁管外包5crn厚的钢筋混凝土进行加固，其他类型的管道则采用承插式钢筋混凝土管；各雨水井、检查井、集水井井壁及基础均为C20钢筋混凝土，与排水管连接处井身钢筋均作管周加固，以确保接头处稳定不漏水，位于U型槽内的井筒与U型槽底板浇成整体并沿井周设加强钢筋。

2.3.3.3 雨水泵站

由于地道排水具有汇水块、排除急、流量集中的特点，因此泵站设计中考虑设备选型、集水池容积及动力的选用等均要求有一定的可靠性，该工程泵站内设泵房，低压配电室，值班室各一间，采用双路保障系统；泵房采用沉井法施工，基础采用搅拌桩加固。

3 结论

城市道路与铁路相交时，由于铁路要求高，影响大，因此道路采用地道的形式较多，但受铁路标高及净空限制，地道标高往往比周边地坪要低很多，而在沿海地区普遍存在的淤泥层厚、地下水位高等不良地质情况，因此在沿海地区修建地道时，路基排水、加固就变得尤其重要。