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摘要：随着城市的发展，浅埋式隧道逐渐代替立交桥成为首选方案。城市浅埋式隧道的设计必须与施工紧密结合，才能保证隧道的安全性和可实施性。文中介绍了中山三路隧道设计过程，对影响隧道安全和施工的因素进行了探讨，总结了一套城市浅埋式隧道设计和施工的方法。本文的经验可为今后类似工程提供有价值的参考。
关键词：中山三路隧道；设计；支护；施工方法
作者简介 陈国雄（1979.10），男，工程师，2005年毕业于华南理工大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士。现在四川西南交大土木工程设计有限公司广州分公司工作，
为了缓解城区日益增长的交通压力而修建的城市立交中，浅埋式隧道逐渐代替立交桥成为首选方案[1]。在城市街道下修建隧道，由于街道两边建筑物密集，交通繁忙，施工场地有限，隧道的设计必须与施工紧密结合，才能保证隧道的安全性和可实施性。
1工程概况
中山三路作为中山市东西向的城市主干道，道路两旁汇集了中山国际金融中心、益华大厦、中山市政府第二办公区、中银大厦等，随着这些建筑的相继建成投入使用，这一核心商业区的交通压力与日俱增。为了缓解中山三路与岐关西路、银通街两个交叉口的交通压力，修建一座下穿中山三路的隧道势在必行。
中山三路交通繁忙，车流量达1442（银通街以东）/1708（银通街以西）；道路两旁建筑物紧靠路边，地下管网密集，施工场地紧张。隧址处地形平坦，无断层破碎带，场地相对稳定。隧址处的覆盖土（岩）层由素填土、淤泥、粉质粘土、粗砂、粘性土，和花岗岩组成，局部分布泥炭质土。地下水以松软土层孔隙潜水为主，以大气降水及地下水迳流为主要补给来源，以淤泥层和粗砂层为主要含水层，地下水埋深1.25～1.76m。地下水埋深浅，水量丰富，需注意地下水对基坑施工的影响。
2隧道结构设计
2.1隧道主体结构设计
中山三路隧道起止桩号为K0+080～K0+966，全长886m，其中暗埋段长646m，两头开口段各长120m。在右侧箱室通过局部加宽设置右转匝道A、B线与中山国际金融中心负一层地下车库对接，在左侧箱室通过局部加宽设置左转匝道C、D线与负二层地下车库对接；A、B线隧道间设联络隧道E线连通，C、D线隧道间设联络隧道F线连通，减小进出车库的车辆对隧道造成的拥堵。受用地宽度的制约，为减少结构宽度，主线隧道与支线隧道共用侧墙。与负二层车库相连的支线隧道下穿主线，下穿处两层隧道采用叠置设计；E、F线重合部分也采用叠置设计。隧道的平面布置如下所示：
图1隧道平面设计图
主线隧道沿纵向划分成44个节段，节段标准长度为20m。开口段划分成12个节段，暗埋段划分成32个节段节段间设变形缝。开口段采用U型结构，随开挖深度增加，侧墙和底板分段加厚。侧墙的厚度有60cm、75cm和100cm三种类型，底板厚度有70cm、90cm和120cm三种类型。暗埋段标准断面按双向四车道设计，采用单箱双室箱型结构，顶板厚90cm，底板厚120cm，侧墙厚90cm，中隔墙厚70cm。通过变宽设匝道的断面顶板加厚至100cm，底板、侧墙和中隔墙厚度不变。支线隧道C、D线分别在主线21和23号节段下穿主线，21～23号节段的底板厚度增厚至160cm，顶板、侧墙和中隔墙与相邻节段一致。隧道截面如图2、3所示：
图2主线隧道标准横断面
A、B、E线隧道断面采用矩形断面，顶板厚60cm，底板厚80cm，侧墙厚60cm。C、D线通过共用主线隧道左侧的侧墙形成矩形断面（如图3所示），并逐步降低标高下穿主线隧道。顶板的标准厚度60cm，局部埋深较深的节段加厚至75cm，下穿主线的节段顶板采用115cm。底板标准厚度80cm，C、D线与F线相接的节段采用120cm。侧墙厚60cm。E线与F线叠置处形成“日”字形断面，顶板厚60cm，侧墙厚60cm，底板厚120cm，横隔板厚85.5～103.1cm。
图3主线隧道与支线隧道共侧墙断面
中山三路结构特殊，受力复杂，技术难度大。根据主体结构设计方案，采用空间有限元程序Midas进行结构静力分析（如图4）。计算结果表明，主线隧道与支线隧道共用壁板的设计虽然增加结构的复杂程度，但通过合理的配筋，可以满足受力要求。
图4主线隧道与支线隧道共侧墙的弯矩图（单位：kN.m)
2.2隧道结构抗浮设计
隧道结构常用的抗浮措施有自重抗浮、抗浮锚杆、抗拔桩，或采用支护桩抗浮等。隧址处软土层较厚，且地下水丰富，需采取抗浮措施。本工程采用自重抗浮和抗浮锚杆相结合的方式。除了结构自重外，在隧道底板上设C20砼填充层，主线隧道的填充层厚40cm，支线隧道填充层厚25cm。填充层既增加抗浮的自重，又有利于改善行车舒适性。在自重不能满足抗浮要求的节段设抗浮锚杆，增加的工序不多，有利加快施工进度。
2.3隧道防水设计
城市隧道防水设计、施工与长期防水质量是一大难题[1]。本工程采用结构自防水与外贴防水卷材的方式。主体结构采用抗渗等级S8的C30砼，内掺抗裂微膨胀剂，通过提高结构的密实度和抗裂性能来确保结构自防水能力，同时设外贴式防水卷材辅助防水。变形缝处采用中埋式和外贴式橡胶止水带各一道，及其它填缝材料。施工缝处设置一道止水钢板。
3隧道基坑支护设计
明挖法由于其施工简单、快捷、经济、安全的优点，在城市车行隧道施工中获得广泛应用。由于本工程两旁建筑物密集，基底存在軟土层，基坑开挖深度大，基坑局部安全等级为一级，其余为二级。因此，不能采用放坡及土钉墙支护[3]，可采用地下连续墙或排桩。参考了中山市及周边地区的成熟经验，采用排桩加内支撑的支护方式。
根据基坑开挖深度不同分别采用如下支护方式：（1）、两端出、入口的各两个节段采用钢板桩加钢管支撑支护，采用双排Φ50cm的搅拌桩止水。（2）、3～17、27～42号节段采用Φ120cm钻孔灌注桩加一道钢筋砼横撑支护，采用Φ80cm旋喷桩止水。支护桩顶设一道120×100cm的冠梁，横撑支撑在冠梁上，平面呈米字形，截面为80×80cm。（3）、18～20、24～26号节段采用Φ120cm钻孔灌注桩加二道钢筋砼横撑支护，采用Φ80cm旋喷桩止水。横撑分别支撑在冠梁和腰梁上，形式同上。（4）、21～23号节段采用Φ120cm钻孔灌注桩加三道钢筋砼横撑支护，采用Φ80cm旋喷桩止水。横撑分别支撑在冠梁和腰梁上。
按照设计施工方案和支护结构，根据地勘资料和相关规范，进行有限元分析。支护结构的最小整体稳定系数为1.86，最大侧位移30mm，最小抗倾覆稳定安全系数1.448，最小抗隆起安全系数为3.124。
4隧道施工方法
（1）、基坑采用在排桩加横撑支护下的明挖施工。开挖前须在四周形成止水帷幕。施工过程中若发现渗漏，应在渗漏处注入具有加固和止水效果的浆液，使外界水源与基坑隔截，确保止水帷幕的止水效果。
（2）、基坑开挖采用分段分层开挖，随开挖随支护，分层开挖深度应满足临时边坡稳定性要求，开挖宽度满足支护作业要求。严禁将开挖土方临时对方在基坑顶3m范围内。
（3）、基坑开挖到设计标高，仔细进行测量、放样和验收，严禁对基底土层的扰动，严禁超挖。
（4）、主线隧道和支线隧道在同一标高时可同时施工，不在同一标高时先施工标高较低的部分。避免后施工部分基底排水固结对先施工部分造成影响。
（5）、支护结构的内撑杆设置合理与否对施工难易程度和结构受力有非常重要的影响。本工程把冠梁底标高设置在暗埋段顶板之上，避免了施工过程中复杂的换撑过程，有利于缩短工期；同时，实现了施工过程和使用阶段结构的受力图示一致，有利于减少配筋，降低造价。
（6）、在支护桩与侧墙之间设素砼条和回填粗砂。素砼条设在与顶、底板等高的位置，利用支护桩的作用改善结构受力。
5结论
（1）、中山三路隧道的设计经验表明，共用壁板的设计是有效减少隧道宽度的办法。通过精心合理的设计，可解决由于受力复杂的问题。
（2）、在同一截面上存在隧道底标高不一致时，应特别注意合理安排施工顺序，避免后施工对先形成的结构造成影响。
（3）、在排桩支护下的明挖施工是城市浅埋式隧道常用的施工方法。支护结构的内撑杆设置合理与否对施工难易程度和结构受力有非常重要的影响。
（4）、通过合理利用支护结构，可改善运营阶段的结构受力。
参考文献
[1]魏立新，刘芳，陈艳平. 广州市城市车行隧道建设技术现状及展望[J]. 隧道建设，2007
[2]李勇，胡学兵. 城市浅埋式隧道设计与施工方法研究[J]. 地下空间与工程学报，2006
[3]JGJ 120-99建筑基坑支护技术规程[S].
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：中山三路隧道；设计；支护；施工方法
作者简介 陈国雄（1979.10），男，工程师，2005年毕业于华南理工大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士。现在四川西南交大土木工程设计有限公司广州分公司工作，
为了缓解城区日益增长的交通压力而修建的城市立交中，浅埋式隧道逐渐代替立交桥成为首选方案[1]。在城市街道下修建隧道，由于街道两边建筑物密集，交通繁忙，施工场地有限，隧道的设计必须与施工紧密结合，才能保证隧道的安全性和可实施性。
1工程概况
中山三路作为中山市东西向的城市主干道，道路两旁汇集了中山国际金融中心、益华大厦、中山市政府第二办公区、中银大厦等，随着这些建筑的相继建成投入使用，这一核心商业区的交通压力与日俱增。为了缓解中山三路与岐关西路、银通街两个交叉口的交通压力，修建一座下穿中山三路的隧道势在必行。
中山三路交通繁忙，车流量达1442（银通街以东）/1708（银通街以西）；道路两旁建筑物紧靠路边，地下管网密集，施工场地紧张。隧址处地形平坦，无断层破碎带，场地相对稳定。隧址处的覆盖土（岩）层由素填土、淤泥、粉质粘土、粗砂、粘性土，和花岗岩组成，局部分布泥炭质土。地下水以松软土层孔隙潜水为主，以大气降水及地下水迳流为主要补给来源，以淤泥层和粗砂层为主要含水层，地下水埋深1.25～1.76m。地下水埋深浅，水量丰富，需注意地下水对基坑施工的影响。
2隧道结构设计
2.1隧道主体结构设计
中山三路隧道起止桩号为K0+080～K0+966，全长886m，其中暗埋段长646m，两头开口段各长120m。在右侧箱室通过局部加宽设置右转匝道A、B线与中山国际金融中心负一层地下车库对接，在左侧箱室通过局部加宽设置左转匝道C、D线与负二层地下车库对接；A、B线隧道间设联络隧道E线连通，C、D线隧道间设联络隧道F线连通，减小进出车库的车辆对隧道造成的拥堵。受用地宽度的制约，为减少结构宽度，主线隧道与支线隧道共用侧墙。与负二层车库相连的支线隧道下穿主线，下穿处两层隧道采用叠置设计；E、F线重合部分也采用叠置设计。隧道的平面布置如下所示：
图1隧道平面设计图
主线隧道沿纵向划分成44个节段，节段标准长度为20m。开口段划分成12个节段，暗埋段划分成32个节段节段间设变形缝。开口段采用U型结构，随开挖深度增加，侧墙和底板分段加厚。侧墙的厚度有60cm、75cm和100cm三种类型，底板厚度有70cm、90cm和120cm三种类型。暗埋段标准断面按双向四车道设计，采用单箱双室箱型结构，顶板厚90cm，底板厚120cm，侧墙厚90cm，中隔墙厚70cm。通过变宽设匝道的断面顶板加厚至100cm，底板、侧墙和中隔墙厚度不变。支线隧道C、D线分别在主线21和23号节段下穿主线，21～23号节段的底板厚度增厚至160cm，顶板、侧墙和中隔墙与相邻节段一致。隧道截面如图2、3所示：
图2主线隧道标准横断面
A、B、E线隧道断面采用矩形断面，顶板厚60cm，底板厚80cm，侧墙厚60cm。C、D线通过共用主线隧道左侧的侧墙形成矩形断面（如图3所示），并逐步降低标高下穿主线隧道。顶板的标准厚度60cm，局部埋深较深的节段加厚至75cm，下穿主线的节段顶板采用115cm。底板标准厚度80cm，C、D线与F线相接的节段采用120cm。侧墙厚60cm。E线与F线叠置处形成“日”字形断面，顶板厚60cm，侧墙厚60cm，底板厚120cm，横隔板厚85.5～103.1cm。
图3主线隧道与支线隧道共侧墙断面
中山三路结构特殊，受力复杂，技术难度大。根据主体结构设计方案，采用空间有限元程序Midas进行结构静力分析（如图4）。计算结果表明，主线隧道与支线隧道共用壁板的设计虽然增加结构的复杂程度，但通过合理的配筋，可以满足受力要求。
图4主线隧道与支线隧道共侧墙的弯矩图（单位：kN.m)
2.2隧道结构抗浮设计
隧道结构常用的抗浮措施有自重抗浮、抗浮锚杆、抗拔桩，或采用支护桩抗浮等。隧址处软土层较厚，且地下水丰富，需采取抗浮措施。本工程采用自重抗浮和抗浮锚杆相结合的方式。除了结构自重外，在隧道底板上设C20砼填充层，主线隧道的填充层厚40cm，支线隧道填充层厚25cm。填充层既增加抗浮的自重，又有利于改善行车舒适性。在自重不能满足抗浮要求的节段设抗浮锚杆，增加的工序不多，有利加快施工进度。
2.3隧道防水设计
城市隧道防水设计、施工与长期防水质量是一大难题[1]。本工程采用结构自防水与外贴防水卷材的方式。主体结构采用抗渗等级S8的C30砼，内掺抗裂微膨胀剂，通过提高结构的密实度和抗裂性能来确保结构自防水能力，同时设外贴式防水卷材辅助防水。变形缝处采用中埋式和外贴式橡胶止水带各一道，及其它填缝材料。施工缝处设置一道止水钢板。
3隧道基坑支护设计
明挖法由于其施工简单、快捷、经济、安全的优点，在城市车行隧道施工中获得广泛应用。由于本工程两旁建筑物密集，基底存在軟土层，基坑开挖深度大，基坑局部安全等级为一级，其余为二级。因此，不能采用放坡及土钉墙支护[3]，可采用地下连续墙或排桩。参考了中山市及周边地区的成熟经验，采用排桩加内支撑的支护方式。
根据基坑开挖深度不同分别采用如下支护方式：（1）、两端出、入口的各两个节段采用钢板桩加钢管支撑支护，采用双排Φ50cm的搅拌桩止水。（2）、3～17、27～42号节段采用Φ120cm钻孔灌注桩加一道钢筋砼横撑支护，采用Φ80cm旋喷桩止水。支护桩顶设一道120×100cm的冠梁，横撑支撑在冠梁上，平面呈米字形，截面为80×80cm。（3）、18～20、24～26号节段采用Φ120cm钻孔灌注桩加二道钢筋砼横撑支护，采用Φ80cm旋喷桩止水。横撑分别支撑在冠梁和腰梁上，形式同上。（4）、21～23号节段采用Φ120cm钻孔灌注桩加三道钢筋砼横撑支护，采用Φ80cm旋喷桩止水。横撑分别支撑在冠梁和腰梁上。
按照设计施工方案和支护结构，根据地勘资料和相关规范，进行有限元分析。支护结构的最小整体稳定系数为1.86，最大侧位移30mm，最小抗倾覆稳定安全系数1.448，最小抗隆起安全系数为3.124。
4隧道施工方法
（1）、基坑采用在排桩加横撑支护下的明挖施工。开挖前须在四周形成止水帷幕。施工过程中若发现渗漏，应在渗漏处注入具有加固和止水效果的浆液，使外界水源与基坑隔截，确保止水帷幕的止水效果。
（2）、基坑开挖采用分段分层开挖，随开挖随支护，分层开挖深度应满足临时边坡稳定性要求，开挖宽度满足支护作业要求。严禁将开挖土方临时对方在基坑顶3m范围内。
（3）、基坑开挖到设计标高，仔细进行测量、放样和验收，严禁对基底土层的扰动，严禁超挖。
（4）、主线隧道和支线隧道在同一标高时可同时施工，不在同一标高时先施工标高较低的部分。避免后施工部分基底排水固结对先施工部分造成影响。
（5）、支护结构的内撑杆设置合理与否对施工难易程度和结构受力有非常重要的影响。本工程把冠梁底标高设置在暗埋段顶板之上，避免了施工过程中复杂的换撑过程，有利于缩短工期；同时，实现了施工过程和使用阶段结构的受力图示一致，有利于减少配筋，降低造价。
（6）、在支护桩与侧墙之间设素砼条和回填粗砂。素砼条设在与顶、底板等高的位置，利用支护桩的作用改善结构受力。
5结论
（1）、中山三路隧道的设计经验表明，共用壁板的设计是有效减少隧道宽度的办法。通过精心合理的设计，可解决由于受力复杂的问题。
（2）、在同一截面上存在隧道底标高不一致时，应特别注意合理安排施工顺序，避免后施工对先形成的结构造成影响。
（3）、在排桩支护下的明挖施工是城市浅埋式隧道常用的施工方法。支护结构的内撑杆设置合理与否对施工难易程度和结构受力有非常重要的影响。
（4）、通过合理利用支护结构，可改善运营阶段的结构受力。
参考文献
[1]魏立新，刘芳，陈艳平. 广州市城市车行隧道建设技术现状及展望[J]. 隧道建设，2007
[2]李勇，胡学兵. 城市浅埋式隧道设计与施工方法研究[J]. 地下空间与工程学报，2006
[3]JGJ 120-99建筑基坑支护技术规程[S].
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。