龚哲+王发玲+杨卫星

摘 要：建设大道延长线是武汉汉口地区一条重要的城市主干道，在跨越黄孝河处需在现状地铁区间隧道上开挖，同时还涉及到综合管廊、河道整治等多个工程的同步建设问题。本文考虑综合管廊、河道整治以及道路工程的施工时序和平面布置，提出了两种分别采用桥梁和箱涵建设的设计方案，并对方案的优缺点进行了方案比选研究，指出箱涵方案可行性较高。最后从建设时序等角度就该类节点产生的原因和教训进行了思考。

关键词：道路；明渠；地铁隧道；桥梁；箱涵；同步建设；方案比选

中图分类号：U412.351 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）15-0067-03

1 工程概况

建设大道延长线是武汉汉口地区一条重要的城市主干道，位于规划的后湖地区中部，同中环线北段及汉口地区主要通道发展大道相接，红线宽50m。道路在和谐大道南侧需跨越黄孝河。

2007年，建设大道延长线完成设计，按当时的黄孝河的规划流量计算，设计方案采用5孔BH=6.8m×3.5m的排水箱涵的形式跨越黄孝河。然而由于拆迁等问题延缓了工程的进度，此处节点迄今仍未建成。而在此期间，地铁3号线沿建设大道延长线段的区间隧道建设并竣工，此外由于黄孝河是汉口地区的排涝通道，随着黄孝河综合整治工程的推进，河道的排水标准大大提高，原设计方案已无法适应新场地和新标准，故应当对原方案展开优化设计研究。

黄孝河整治断面为矩形明渠，渠道宽60m，设计黄孝河过流量为Q=210m3/s，现状河道过流能力（Q=97m3/s），无法满足现在规划的黄孝河过流量，需要进行拓宽和加深，为了保证黄孝河的水质，在黄孝河西岸需建设BH=4.0m×3.0m低位箱涵截留污染程度较高的初期雨水。此外由于契合了黄孝河的带状的地形，综合管廊与绿道也均沿着黄孝河的沿岸进行布置，黄孝河综合管廊尺寸为BH=9m×4.1m，布置在黄孝河西岸，绿道布置在黄孝河东岸，各个工程的平面关系如图1所示。

综合管廊、箱涵（或桥梁）、路基、河道整治等工程均涉及到土方开挖或回填，对地铁隧道的稳定性的有威胁。此外各工程分别属于不同的建设单位，如不提前沟通协调，相互预留建设条件，将极大阻碍后续工程的实施。此外同一节点反复开挖将造成投资浪费、反复开挖和多次扰动地铁隧道。另外，河道蓝线内用地已经非常紧张，为避免重复建设，需对相关工程进行协同考虑，系统建设。

2 场地现状与地质条件

该节点处的现状地面、河道、地铁隧道及其相对关系如图2所示。

场区属长江冲积一级阶地，现自然地面下12m深度范围内地层多为中～高压缩性人工填土、淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土和砂土，地基均匀性一般，地层分层表见表1。

现状明渠水面宽度40m。水最深处约2.9m。地铁3号线在2015年12月28日已投入运营，其中后湖大道站～市民之家站区间跨越黄孝河路节点位于本次规划建设的建设大道延长线下方，河底覆土约10m，西北岸覆土17m，东南岸覆土13.5m。

3 方案优化研究

针对上述问题，作者提出如下设计思路：（1）各工程在设計前期相互避让，相互预留施工空间和施工条件，确保上述工程均能顺利实施。（2）采取保护措施，减小上述工程对地铁隧道的影响，确保工程施工期间以及建成后地铁的安全运营。

考虑综合管廊、河道整治以及道路排水工程的施工时序和平面布置，分以下两种方案进行比选：

3.1 方案一——桥梁方案研究

建设大道以桥梁形式跨黄孝河，综合管廊工程、河道整治工程与其同步实施。

此节点处黄孝河明渠的规划过流能力需求≈217立方米/秒。规划河道宽60m，水深为2.5m，现状河道宽仅40m，不能满足要求，需拓宽现状河道，开挖岸坡。

桥梁在跨越盾构隧道时，墩台横向两柱间跨径40m。上部结构采用3跨（40m+40m+30m）变高连续钢箱梁，梁高2m～3.5m，中墩基础采用4根Φ1.5m钻孔灌注桩，桥台采用桥墩形式，在台后设置挡土墙，挡土墙后填筑轻质泡沫混凝土。综合管廊和低位箱涵在桥墩中间穿越，基坑与桥墩之间的距离大于7m。该布置方案的纵剖面和横剖面分别如图3和图4。

为了避免后期河道整治和管廊基坑开挖对桥桩的稳定产生影响，先实施河道整治和管廊工程。为了避免地铁上方的土体变形过大，对地铁隧道上方土体进行加固后再进行河道综合整治。明渠开挖前，加固体需达到设计强度，河道东南岸可采用排桩挡墙，西北岸采用低位箱涵作为挡墙。综合管廊和截污箱涵可以在同一基坑内施工，基坑采用FSP-Ⅳ型拉森钢板桩支护，为了避免坑底产生过大变形，对被动区进行加固，被动区加固采用D650@450水泥土搅拌桩，厚度约6m。钢板桩与搅拌桩底标高距离盾构区间净距离分别为2.8m与1.8m。

为了减小基础尺寸，桥梁上部结构采用钢结构，采用工厂预制，现场吊装焊接，采用少支架施工法。

结合现场实际情况，考虑采用钢栈桥法搭设施工便道；下部结构施工时，利用钢栈桥先插打钢护筒，搭设施工平台，然后安装钻孔机具，施工桩基础，桩基础施工完毕，下沉钢板桩围堰，浇筑承台混凝土，最后施工桥墩墩身。为减小对地铁的影响，钢管桩插打建议采用静力压桩，但实际后期尚需根据更深入的地质勘察情况确定静压桩是否可行。如采用震动沉桩，后期还需重点研究震动沉桩对地铁隧道的影响。

现状黄孝河范围内开挖深度0.6～2.0m，扩宽段开挖深度2～6m，渠底与盾构区间的净距离为7.5～10m，均大于一倍的洞泾。经初步计算，渠道整治施工对下方盾构抗浮均无影响，主要影响是卸载引起的盾构变形，根据相关咨询单位采用MIDAS GTS NX三维有限元计算的结果显示，采用该方案盾构隧道的竖向位移可达30mm以上。

考虑到桥梁的盖梁和桥的支座出地面高度的要求，桥梁处的路面比原施工图方案抬高约2.7m，影响范围约600m，沿线均需填方，对地铁隧道的扰动范围较大，同时对相交道路的高程有一定影响。同时填方路基段沉降值不能满足设计要求，需进行深层处理，可采用预制高强管状劲性体进行加固，桩长约14～15m，桩间距为2.0～2.2m，正方形布置。endprint

3.2 方案二——箱涵方案研究

建设大道以箱涵的形式跨越黄孝河，综合管廊工程、河道整治工程与其同步实施。

此节点处黄孝河明渠的规划过流能力需求≈217m3/s，原设计方案的5孔箱涵无法满足规划需求，需改为8孔BH=7.8m×3.5m箱涵。为了避免此节点的反复开挖扰动，将综合管廊、截污箱涵与其同步、同基坑实施。该布置方案的纵剖面如图5。

施工顺序：（1）隧道上方土体加固；（2）放坡开挖基坑；（3）浇筑综合管廊和箱涵的主体结构，（4）回填形成路面。

基坑深度7.5m，两级坡，如果采用常规的放坡开挖方式，边坡采用1：3放坡施工，中间平台宽度2m。为了防止边坡滑动，在各级平台上施打拉森钢板抓，经计算边坡整体稳定性系数1.164>二级边坡稳定安全系数1.15。基坑总开挖宽度130m，需拆除现状黄孝河两侧的多栋民房。此方案需削除大量土体，经过数值模拟，该方案地铁隧道的变形达到了接近60mm，显然无法满足安全运营的要求。

为了减小地铁隧道的变形，从三个方面来改进该方案：（1）对地铁上方土体进行加固，增大土体的刚度强度和稳定性；（2）对开挖边坡土体进行加固，减小放坡开挖的坡率，减少开挖的土方量；（3）分成多部分开挖和施工，避免一次大量开挖卸载，浇筑完成一部分即回填一部分。通过计算可知此方法可以有效减小地铁隧道的变形。

另一方面，黄孝河本身为汉口地区重要的排水通道，因此施工时需要对河道进行导流。采用分边施工的导流方式，宜选择在黄孝河枯水季节施工，施工期应保证施工处最小断面能通过黄孝河丰水季节流量的40%，即84m3/s。根據箱涵的布置，先实施箱涵黄孝河东岸部分。待东岸4BH =7.5m×3.5m箱涵实施好了之后，拆除围堰，实施剩余箱涵和管廊，已建好的4BH=7.5m×3.5m箱涵可以满足黄孝河枯水季节的过流要求。

4 结论和相关建议

对两种方案进行比较，比选情况如表2。

考虑到此节点附近的建设大道延长线道路已经基本形成且连入周边路网，如果采用桥梁方案需要大范围地抬高路面高程，一方面本条道路的部分已建成路段需要重建，对附近的相交的道路的高程也需调整，而且由于本段道路路基采用路堤的形式，不利于后期接入支路，此外大范围的填土也会造成地铁隧道大范围的扰动，因此不建议采用桥梁方案。

箱涵方案无需抬高路面，有利于路网的形成，建议采用此方案。但是箱涵方案在此节点处对地铁的影响相对与桥梁方案要更大，故在后期设计施工时应加强安全措施，并充分论证。

5 对本工程的思考

此节点存在的最大难点就在于对拟建道路下方的轨道交通线路的保护。而本节点在2007年即已完成了设计，地铁则在2015年才建成通车，如果在地铁建设之前先将道路跨黄孝河的箱涵先行建设完成，而其他拆迁难度大的位置则可后期实施，采用这样的方案只需要对箱涵下方的地基进行适当的加固避免地铁建设对其产生较大的影响即可，大大减小了建设难度和风险。

以此为教训，本工程涉及到其他的后续建设的工程如综合管廊、截污箱涵、河道拓宽等均应与建设大道延长线同步实施完成，以避免后期这些工程在穿越此节点时存在更大的困难。endprint