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城市道路改造中與地鐵共線段的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

新聞時間:2020-08-19 文章來源: 文章作者:ztcjjt

結(jié)合南方沿海某城市城市化公路改造工程實例,分析地鐵施工對城市道路路面結(jié)構(gòu)的影響;并提出與地鐵共線的段路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點。

關(guān)鍵詞:城市化道路改造;地鐵共線段;路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

擬進行城市化公路改造現(xiàn)狀為一級公路,位于南方某沿海城市,是該市區(qū)重要的干線性主干路。道路全長3.2km,其中有2.4km與地鐵五號線共線,地鐵位于城市路正下方,現(xiàn)狀路面為水泥混凝土路面。地鐵在2011年初竣工通車,城市道路2011年底開始動工建設(shè),本文結(jié)合該項目改造實例,分析地鐵施工對城市道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響;并提出與地鐵共線的段路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點,為類似的工程提供參考。

一、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計前調(diào)查內(nèi)容

1)現(xiàn)狀路面使用性能評價

該城市全長3.2km,其中有2.75km與地鐵共線,占路線總長的88%。

現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為水泥混凝土路面,路面結(jié)構(gòu)為24cm厚水泥混凝土+20cm厚6%水泥穩(wěn)定石屑基層+18cm厚4%水泥穩(wěn)定石屑基層。

現(xiàn)狀路面使用性能主要分為兩種情況,與地鐵共線段和不與地鐵共線段。與地鐵共線路段路面破壞較為嚴重,道路不均勻沉降,板塊破碎現(xiàn)象較為普遍;不與地鐵共線段的路面使用性能較好,很少出現(xiàn)板塊破碎、裂縫現(xiàn)象。

圖1 不與地鐵共線段的路面使用性能情況良好 圖2與地鐵共線段的出現(xiàn)的不均沉降

2)地鐵修建的主要施工工藝

地鐵在站臺位置采用明挖施工,區(qū)間段采用礦山法施工。

二、地鐵施工對城市道路路面結(jié)構(gòu)的影響分析

地鐵的施工建設(shè)對本項目路面的影響主要如下:

1. 地鐵在本項目范圍設(shè)置了三個站臺,站臺段的地鐵施工采用明挖施工,明挖范圍均位于現(xiàn)狀主線行車道范圍之內(nèi),開挖范圍的現(xiàn)狀路面板完全破除。

圖3 位于現(xiàn)狀主線行車道范圍之內(nèi)的地鐵明挖站臺施工

2. 大范圍開挖前地鐵施工深挖前需抽取地下水,以降低地下水位。結(jié)合本市同類項目的工程經(jīng)驗,大范圍的抽取地下水,會引起周邊地基的不均勻沉降。

3. 地鐵區(qū)間段采用礦山法施工,圍巖開挖后土體局部卸載而發(fā)生持續(xù)性松馳變形,土體重新固結(jié)沉降導致土層沉陷。

地下水位的改變和礦山法施工均會導致路面沉降,據(jù)地鐵設(shè)計單位介紹,地鐵施工導致的沉降值理論上應控制在3cm內(nèi),但根據(jù)同類項目工程經(jīng)驗及相關(guān)研究,路面最終的沉降量,遠遠超出理論值,和施工進度及施工管理都有很大的關(guān)系,故路面的沉降量變異范圍很大。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查的情況,城市道路多處出現(xiàn)明顯的沉降,最大沉降達60cm(見圖4)。

圖4沿線最大沉陷位置圖 圖5地鐵明挖站臺施工路段的城市道路交通疏解

4. 為了配合地鐵站臺施工,地鐵設(shè)計單位對城市道路作了交通疏解設(shè)計(見圖5)。交通疏解后的行車道部分利用現(xiàn)狀城市道路行車道,但行車的方向發(fā)生改變,并非沿水泥板塊的縱縫的平行方向,板塊的受力性能發(fā)生了變化,且施工重型車輛進出施工場地,整個交通疏解區(qū)域主線路面板塊已經(jīng)出現(xiàn)裂縫、斷邊、錯臺的現(xiàn)象。

5. 地鐵在修建站臺位置,需進行較大面積的施工開挖。按市交通建設(shè)有關(guān)文件,地鐵施工方在地鐵施工完畢后對開挖區(qū)域回填,回填的深度為頂板距道路交工面范圍,平均深度3~5m?;靥钔羺^(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)工后沉降,而且,工后沉降的持續(xù)時間長達2~3年之久。

綜上所述,地鐵施工對本項目路基、路面的影響較大,主要表現(xiàn)在以下兩個方面:一是對現(xiàn)狀路面直接產(chǎn)生的影響,較大范圍的破壞了現(xiàn)狀路面,二是對本項目建成后的遠期影響,路基回填區(qū)域的工后沉降及長時間不均勻“ 滯后沉降”直接影響路面結(jié)構(gòu)的服務壽命。

三、針對地鐵對本項目路基、路面的影響的應對措施

針對地鐵對現(xiàn)狀路面產(chǎn)生影響的長期性和不確定性,該城市道路設(shè)計單位周期性地對城市道路路基、路面狀況進行調(diào)查,實時跟進地鐵施工對該城市道路現(xiàn)狀路基路面的影響,包括地鐵施工開挖回填、地鐵交通疏解方案的實施等,調(diào)查的時間跨度達兩年之久。結(jié)合調(diào)查資料,針對地鐵施工對本項目路基、路面的影響,本項目在實施時序安排、設(shè)計方案等方面做了具體處理,主要有以下四點:

1. 實施時序安排

由于地鐵施工過程中,材料堆放、施工機械侵占了城市道路大部分區(qū)域。而且地鐵施工繼續(xù)對城市道路產(chǎn)生影響,特別是地鐵在施工過程中,局部的方案還可能調(diào)整,這也給城市道路的改造方案帶來不確定性。故在地鐵竣工之前,城市道路改造工程不具備作業(yè)條件,城市道路改造工程的開工安排在地鐵竣工后進行。

2. 地鐵建設(shè)和城市道路的建設(shè)的交界面質(zhì)量控制

地鐵站臺位于城市道路主線機動車道位置,回填的深度為站臺頂板距道路交工面范圍,平均深度3~5m?;靥钯|(zhì)量直接影響了城市道路改造工程路面使用壽命。通過城市道路和地鐵建設(shè)主管部門溝通,明確地鐵和城市道路的建設(shè)的交界面位置,以及回填質(zhì)量要求。

地鐵建設(shè)和城市道路的建設(shè)的交界面位置為現(xiàn)狀城市道路路床設(shè)計標高。路床標高以下,為地鐵施工范圍,按照城市主干道的要求進行回填。

表1 地鐵開挖回填區(qū)域質(zhì)量控制要求

路床頂面以下深度(m) 路基壓實度(%) 路基填料CBR 粒徑要求(cm)

主線 主線 主線

0~0.3 ≥96 ≥8 ≤10

0.3~0.8 ≥96 ≥5 ≤10

0.8~1.5 ≥94 ≥4 ≤15

>1.5 ≥93 ≥3 ≤15

3. 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計前的檢測

(1) 地鐵開挖回填區(qū)域的路基質(zhì)量檢測

在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計前,需對地鐵開挖回填區(qū)域的回填質(zhì)量進行檢測,檢測內(nèi)容為回填區(qū)域的壓實度、填料CBR值、填料粒徑以及土基頂面的彎沉值。如驗收合格,可進行城市道路后續(xù)改擴建施工;如達不到技術(shù)標準,必須對回填土進行的處理。

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