武漢站部分路基改橋梁方案比選探討

王曼華

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線站處，湖北 武漢 430063）

武漢站部分路基改橋梁方案比選探討

王曼華

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線站處，湖北 武漢 430063）

介紹武漢站及其工程概況，在對武漢站咽喉部分路基方案和橋梁方案進(jìn)行論述的基礎(chǔ)上，考慮方案實(shí)施的難易程度、與其他交通工具銜接及環(huán)境、城市規(guī)劃等各種綜合因素，對2個(gè)方案進(jìn)行比選。通過優(yōu)缺點(diǎn)分析和造價(jià)比較，用武漢站的實(shí)踐說明以橋代路在生態(tài)環(huán)境、城市交通、地方發(fā)展、工程用地和造價(jià)成本方面具有優(yōu)勢。

鐵路；武漢站；路基；橋梁；方案比選

1 武漢站及其工程概況

武漢是全國六大路網(wǎng)性客運(yùn)中心之一，新建武漢站是武漢鐵路樞紐“三主兩輔”客運(yùn)系統(tǒng)的主要組成部分。新建武漢站位于武漢市青山地區(qū)，是連接京港客運(yùn)專線的重要節(jié)點(diǎn)，也是武漢—九江客運(yùn)專線的起點(diǎn)站和武漢“1+8”城市圈城際鐵路網(wǎng)的主要樞紐站。武漢站按 20 條到發(fā)線、11 座旅客站臺規(guī)模一次建成，并列等高布置客運(yùn)專線、普速2個(gè)車場，西側(cè)客運(yùn)專線車場設(shè)到發(fā)線 15條、旅客站臺 8 座，東側(cè)普速車場設(shè)到發(fā)線 5 條、旅客站臺 3 座。新建武漢站總投資超過 140 億元，于 2006 年開工，2009 年底建成啟用。

結(jié)合車站綜合換乘功能需求和建筑效果設(shè)計(jì)，武漢站采用站場部分高架方案，將站臺長度范圍內(nèi)的軌道、站臺設(shè)置在橋梁上，其上部為車站站房及雨棚，站場以下架空層 (即地面層) 為換乘空間和東西兩側(cè)聯(lián)系通道，地下為軌道交通4號線、5 號線車站。

配合京廣客運(yùn)專線武漢站的建設(shè)，武漢市提出要建設(shè)以武漢站為核心的綜合交通樞紐，使之成為武漢市總體規(guī)劃確定的 3 個(gè)城市副中心之一——楊春湖城市副中心。考慮到武漢站作為城市副中心的地標(biāo)性建筑，在初步設(shè)計(jì)階段有 3 個(gè)設(shè)計(jì)方案：全站高架方案；車場站臺 475 m 范圍內(nèi)高架和咽喉高路基方案；車場 475 m 范圍內(nèi)高架和咽喉部分高架高路基方案。全站高架方案無論在城市的遠(yuǎn)期發(fā)展、環(huán)境保護(hù)，以及與城市交通相配套等方面都有著無可比擬的優(yōu)勢，但由于該方案投資巨大而放棄。主要針對其余2個(gè)方案中咽喉部分的路基與橋梁作出比較(以下簡稱路基方案與橋梁方案)，為今后客運(yùn)站的規(guī)劃建設(shè)提供參考。

2 路基和橋梁方案概述

2.1 路基方案

武漢站主要位于長江一、二級階地區(qū)，高程一般為 19～25 m，地勢平坦開闊，有村級道路通過，魚塘、湖泊密布，經(jīng)過的主要湖泊有楊春湖、東湖等。武漢站所處地層自上而下有：第 4 系新近堆積層；人工填土及人工填粉煤灰；第 4 系全新統(tǒng)沖洪積黏性土層；第4系中更新統(tǒng)網(wǎng)紋狀黏土；下伏基巖主要為泥巖、泥質(zhì)砂巖、砂巖等碎屑巖。

車站所處楊春湖地區(qū)地勢較低，車站兩端咽喉區(qū)地段設(shè)計(jì)為高路基，路基填高 8～15 m，全長1.66 km。咽喉區(qū)路基平面橫向?qū)挾茸畲筇帪?275 m，全段多為軟土及松軟土 (路基地基) 和水塘地段，由于道岔密集，對變形控制要求嚴(yán)格。路基主要工程措施為：①軟土及松軟土路基地基采用鉆孔灌注樁結(jié)合筏板式結(jié)構(gòu)加固，其中局部一級鐵路地段采用水泥粉煤灰碎石樁加固；②水塘地段采用圍堰后抽水疏干清淤，然后填筑路堤，浸水地段采用干砌片石護(hù)坡，坡腳設(shè)墁石基礎(chǔ)；③架空層段，位于武漢站站區(qū)范圍，地面層設(shè)置為道路及停車場，路基外側(cè)邊坡采用C30鋼筋混凝土扶臂式路堤擋墻收坡。在路基方案下，武漢站平面布置如圖 1 所示。

2.2 橋梁方案

根據(jù)規(guī)劃要求，武漢站站區(qū)外部發(fā)展以楊春湖城市副中心為重點(diǎn)，武漢站作為其中一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，需要在道路交通、軌道交通、水路網(wǎng)絡(luò)、電力線路、環(huán)境保護(hù)等方面與周邊地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展。車站周邊地區(qū)市政干道的建設(shè)已納入近期建設(shè)計(jì)劃。規(guī)劃軌道交通 4 號線、5 號線引入車站地下，并與武漢站同步建設(shè)。大型客運(yùn)站的設(shè)計(jì)需規(guī)模適度超前，并具有一定的前瞻性。考慮以上原因，武漢站高架范圍由原來的站臺長范圍向咽喉兩側(cè)分別延長 123.5 m 和 101.5 m，合計(jì)長 225 m ，即由原路基改為橋梁結(jié)構(gòu)。

在滿足現(xiàn)行規(guī)范要求和技術(shù)條件下，武漢站咽喉區(qū)路基改橋梁采用小框架密排方案。小框架密排方案即在原設(shè)計(jì)咽喉區(qū)路基部分下方改設(shè)為多個(gè)并列小框架結(jié)構(gòu)，小框架凈寬 12 m，凈高 7～11 m，框架橋軌底至頂板頂高度 0.7 m。

框架基礎(chǔ)的選用：軟土覆蓋厚度 15～25 m 以上，對軟土厚度≤20 m 地段，采用 CFG 樁加固，樁徑 0.5 m，樁間距1.4 m；對軟土厚度＞20 m 地段，采用鉆孔樁基礎(chǔ)加固，樁徑 0.8 m，樁間距 2.1 m。在橋梁方案下，武漢站平面布置如圖 2 所示。

3 路基改橋梁方案分析比較

3.1 優(yōu)缺點(diǎn)分析

3.1.1 路基方案

優(yōu)點(diǎn)：①造價(jià)較低；②初步設(shè)計(jì)方案批準(zhǔn)實(shí)施路基方案，可立即施工，從而縮短工期。

缺點(diǎn)：①高路基對城市的分割和旅客流動，以及由于視線受阻帶來的負(fù)面影響較大；②路基填筑多占用土地 0.97 hm2，地面無可用空間；③路基土石方工程量大，附近無合格路基填料，需遠(yuǎn)運(yùn) 45 k m；④由于該段多為軟土地基，在高速鐵路建設(shè)中，修建高路堤穩(wěn)定性差、沉降時(shí)間長、沉降變形大、工后沉降難以控制，影響鐵路的質(zhì)量和使用。

3.1.2 橋梁方案

優(yōu)點(diǎn)：①橋梁方案空間通透性好，視野開闊，與城市交通銜接順暢，旅客流動性強(qiáng)；②橋梁占地少，下部空間仍可開發(fā)利用，可提供停車、商業(yè)服務(wù)等功能，土地資源利用率高；③由于路堤與橋梁剛性差別較大而易引起軌道剛性的突變，另外路堤與橋臺的沉降不一致可導(dǎo)致軌面不平順，因此減少橋路過渡段可保證線路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而武青四干道至站臺采用橋梁形式，可減少1處橋路過渡段。

缺點(diǎn)：①造價(jià)較高；②初步設(shè)計(jì)方案批準(zhǔn)實(shí)施路基方案，采用橋梁方案須經(jīng)上級部門批準(zhǔn)，工期將受到一定影響。

3.2 造價(jià)比較與分析

武漢站路基改橋梁初步設(shè)計(jì)概算靜態(tài)投資總額為 41 877.72萬元，武漢站工程路基方案初步設(shè)計(jì)靜態(tài)投資總額為 8 585.72萬元。武漢站路基改橋梁工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)指導(dǎo)見表 1。

單純從經(jīng)濟(jì)角度考慮，路基方案比橋梁方案投資減少 32 292 萬元，可以作為選擇的方案。但是，由于該段路基存在填土高度較高、路基沉陷、穩(wěn)定性差等問題，后期將增加一定的維護(hù)費(fèi)用。另一方面，橋梁方案比路基方案增加用地 0.97 hm2。鐵路建設(shè)是線性工程，對土地資源有很強(qiáng)的依賴性，應(yīng)盡量避免或少占用土地。

3.3 結(jié)束語

綜上所述，考慮方案實(shí)施的難易程度、環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃，以及與其他交通工具銜接等各種綜合因素，大型客運(yùn)站路基高填方設(shè)計(jì)存在諸多問題。武漢站的設(shè)計(jì)實(shí)踐說明，將高標(biāo)準(zhǔn)鐵路中的高填方路基改為橋梁設(shè)計(jì)，在生態(tài)環(huán)境、城市交通、地方發(fā)展、工程用地和造價(jià)成本方面都具有優(yōu)勢。在保證工程結(jié)構(gòu)科學(xué)合理、經(jīng)久適用的前提下，建橋方案應(yīng)該是較好的選擇。

1003-1421(2011)01-0072-03

U291.7+1

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2010-04-06

責(zé)任編輯：馮姍姍