結合南方沿海某城市城市化公路改造工程實(shí)例，分析地鐵施工對城市道路路面結構的影響；并提出與地鐵共線(xiàn)的段路面結構的設計要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：城市化道路改造；地鐵共線(xiàn)段；路面結構設計

擬進(jìn)行城市化公路改造現狀為一級公路，位于南方某沿海城市，是該市區重要的干線(xiàn)性主干路。道路全長(cháng)3.2km，其中有2.4km與地鐵五號線(xiàn)共線(xiàn)，地鐵位于城市路正下方，現狀路面為水泥混凝土路面。地鐵在2011年初竣工通車(chē)，城市道路2011年底開(kāi)始動(dòng)工建設，本文結合該項目改造實(shí)例，分析地鐵施工對城市道路路面結構設計的影響；并提出與地鐵共線(xiàn)的段路面結構的設計要點(diǎn)，為類(lèi)似的工程提供參考。

一、路面結構設計前調查內容

1）現狀路面使用性能評價(jià)

該城市全長(cháng)3.2km，其中有2.75km與地鐵共線(xiàn)，占路線(xiàn)總長(cháng)的88%。

現狀路面結構為水泥混凝土路面，路面結構為24cm厚水泥混凝土+20cm厚6%水泥穩定石屑基層+18cm厚4%水泥穩定石屑基層。

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

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

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，區間段采用礦山法施工。

二、地鐵施工對城市道路路面結構的影響分析

地鐵的施工建設對本項目路面的影響主要如下：

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

圖3 位于現狀主線(xiàn)行車(chē)道范圍之內的地鐵明挖站臺施工

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

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

地下水位的改變和礦山法施工均會(huì )導致路面沉降，據地鐵設計單位介紹，地鐵施工導致的沉降值理論上應控制在3cm內，但根據同類(lèi)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(jìn)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。根據現場(chǎng)調查的情況，城市道路多處出現明顯的沉降，最大沉降達60cm（見(jiàn)圖4）。

圖4沿線(xiàn)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，地鐵設計單位對城市道路作了交通疏解設計（見(jiàn)圖5）。交通疏解后的行車(chē)道部分利用現狀城市道路行車(chē)道，但行車(chē)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(chē)輛進(jìn)出施工場(chǎng)地，整個(gè)交通疏解區域主線(xiàn)路面板塊已經(jīng)出現裂縫、斷邊、錯臺的現象。

5. 地鐵在修建站臺位置，需進(jìn)行較大面積的施工開(kāi)挖。按市交通建設有關(guān)文件，地鐵施工方在地鐵施工完畢后對開(kāi)挖區域回填，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^域將出現工后沉降，而且，工后沉降的持續時(shí)間長(cháng)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，主要表現在以下兩個(gè)方面：一是對現狀路面直接產(chǎn)生的影響，較大范圍的破壞了現狀路面，二是對本項目建成后的遠期影響，路基回填區域的工后沉降及長(cháng)時(shí)間不均勻“ 滯后沉降”直接影響路面結構的服務(wù)壽命。

三、針對地鐵對本項目路基、路面的影響的應對措施

針對地鐵對現狀路面產(chǎn)生影響的長(cháng)期性和不確定性，該城市道路設計單位周期性地對城市道路路基、路面狀況進(jìn)行調查，實(shí)時(shí)跟進(jìn)地鐵施工對該城市道路現狀路基路面的影響，包括地鐵施工開(kāi)挖回填、地鐵交通疏解方案的實(shí)施等，調查的時(shí)間跨度達兩年之久。結合調查資料，針對地鐵施工對本項目路基、路面的影響，本項目在實(shí)施時(shí)序安排、設計方案等方面做了具體處理，主要有以下四點(diǎn)：

1. 實(shí)施時(shí)序安排

由于地鐵施工過(guò)程中，材料堆放、施工機械侵占了城市道路大部分區域。而且地鐵施工繼續對城市道路產(chǎn)生影響，特別是地鐵在施工過(guò)程中，局部的方案還可能調整，這也給城市道路的改造方案帶來(lái)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(kāi)工安排在地鐵竣工后進(jìn)行。

2. 地鐵建設和城市道路的建設的交界面質(zhì)量控制

地鐵站臺位于城市道路主線(xiàn)機動(dòng)車(chē)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(guò)城市道路和地鐵建設主管部門(mén)溝通，明確地鐵和城市道路的建設的交界面位置，以及回填質(zhì)量要求。

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

表1 地鐵開(kāi)挖回填區域質(zhì)量控制要求

路床頂面以下深度（m） 路基壓實(shí)度（%） 路基填料CBR 粒徑要求（cm）

主線(xiàn) 主線(xiàn) 主線(xiàn)

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. 路面結構設計前的檢測

（1） 地鐵開(kāi)挖回填區域的路基質(zhì)量檢測

在路面結構設計前，需對地鐵開(kāi)挖回填區域的回填質(zhì)量進(jìn)行檢測，檢測內容為回填區域的壓實(shí)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(jìn)行城市道路后續改擴建施工；如達不到技術(shù)標準，必須對回填土進(jìn)行的處理。