地鐵高架橋與地下隧道銜接處過渡段設計研究

楊 潔

(天津市市政工程設計研究總院，天津 300051)

隨著城市建設的迅速發展，地鐵建設也在飛速發展中。天津地鐵三號線是天津市快速軌道交通網中的南北骨干線，全長33.76 km，其中地面線0.61 km，高架線11.06 km，地下線 21.43 km，過渡段0.60 km。線路于2012年10月1日通車。城市軌道交通在我國屬于新型工程項目，它不同于普通的鐵路交通，其高架橋與地下隧道銜接處的過渡段設計標準仍處于研究探索階段。普通鐵路的路基設計規范可以借鑒，但又不能照搬。本文圍繞天津地鐵三號線高架橋與地下隧道銜接處結構設計的展開，考慮到天津豐沛的地下水資源，為防止梁體、支座被雨水、土體淹沒，創造性的在橋梁結構與土體之間采用U型槽結構進行過渡。本文主要介紹了過渡段的結構形式、設計標準及原則、U型槽防水設計，希望給類似工程以借鑒。

1 工程概況

由于本區間敞開段與高架橋分界位置為軌頂標高與現狀地面標高相同處，本處橋梁主梁、支座均在現狀地面以下，為防止梁體、支座被雨水、土體淹沒，在高架橋起點段設置U型槽，將主梁、支座“鑲嵌”在U型槽內，本區間U型槽全長129.5 m(見圖1)。

圖1 U型槽設置示意圖

2 主要設計技術標準及原則

1)U 型槽寬度:0.5 m(側墻)+8.62 m(槽體)+0.5 m(側墻)，總寬度為9.62 m。2)高架橋梁恒載。a.鋼筋混凝土構件自重:25 kN/m3～26 kN/m3;土自重:18 kN/m3。b.混凝土收縮和徐變:參照TB 10002.3-2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范第6.3.4辦理。c.水平水、土壓力:側向土壓力采用主動土壓力公式計算。墻外水、土壓力:施工階段及運營階段粘性土采用水、土分算。d.浮力與地基反力:水浮力取105%，地基彈性系數取8 000 kN/m。3)高架橋梁可變荷載:a.施工階段地面超載:按20 kN/m2;b.施工荷載:按15 kN/m2;c.設備荷載:按實際取值。4)主要計算原則。a.結構設計充分考慮工程地質條件和各階段應力變化的特點，滿足強度、剛度、施工、穩定性、抗浮和耐久性等要求。結構設計時分別按施工階段和正常使用階段進行結構強度計算，并進行裂縫寬度控制計算。在各種荷載短期效應組合作用下，并考慮長期效應組合的影響。b.結構抗浮穩定驗算時，不考慮側壁摩阻力，取抗浮安全系數不小于1.1。c.結構荷載考慮了永久荷載、可變荷載、特殊荷載。d.結構計算根據地下水位的高低進行不同工況的荷載組合。e.U型槽結構縱向不均勻沉降控制:沿縱向每隔15 m設置一道沉降縫，在地道底板沉降縫處設置抗剪設施(枕梁)，防止縫兩側的結構發生豎向錯動。

3 U型槽結構設計與施工

U型槽底板厚度為60 cm，側墻厚度為50 cm，總寬度為9.62 m。先施工U型槽范圍內高架橋樁基礎及承臺，采用鋼板樁支護開挖U型槽基坑，直至挖至預定深度。開挖至設計工作界面后，進行水泥攪拌樁施工，攪拌樁直徑0.5 m，間距1.5 m，采用梅花形布置，距高架橋樁基礎不小于2 m，樁底高程均按照－10 m控制。地基處理完成后，在基礎頂面鋪筑一層50 cm厚的級配碎石墊層，然后在沉降縫位置(即地道分節段的位置)開槽澆筑枕梁，并同期澆筑10 cm厚混凝土找平墊層，產生強度后澆筑地道底板混凝土和側墻混凝土至側墻頂設計標高(應注意墻體頂罩棚預埋件的預埋)，直至U型槽結構主體部分完成。U型槽節段之間變形縫寬2 cm，U型槽與墩柱間變形縫寬1 cm。

4 防水設計

1)防水標準與等級。本工程防水按二級標準進行防水設計，側墻表面只允許有少量偶見濕漬，而且這類濕漬在自然通風條件下應很快消失。2)防水混凝土設計。地道主體結構均采用防水混凝土，應盡量采用以耐久性為目標、具有低水膠比的高性能混凝土。按照結構安全、耐久、抗裂、防滲的要求確定混凝土配合比，降低水泥用量和減少水化熱，不允許出現貫穿裂縫。設計抗滲等級為不低于W8，設計抗凍指標為F200。3)局部防水設計:a.U型槽間變形縫部位防水設計。U型槽節間之間設置變形縫，每道縫縫寬2 cm。U型槽結構的變形縫可采用中埋式鋼邊可注漿止水帶或者外貼式止水帶及雙組分聚硫嵌縫膏進行加強防水處理。b.U型槽施工縫部位防水設計。在U型槽施工過程中，主體結構可能采用多次澆筑，此時施工縫需采用中埋式鋼邊橡膠止水帶進行加強防水處理。c.U型槽與高架橋墩柱間變形縫防水設計。U型槽與高架橋墩柱間也必須設置變形縫，縫寬采用1 cm。此處變形縫也可采用中埋式鋼邊可注漿止水帶及雙組分聚硫嵌縫膏進行加強防水處理。

5 結語

天津地鐵三號線工程現在已經全線通車使用，過渡段目前使用狀況良好，無任何漏水等情況發生。可見，在地下水位較為豐盛的地區，此類過渡段處理方法可以推廣應用。

［1］羅 瓊.地鐵高架橋與地下隧道銜接處路基過渡段設計研究［J］.路基工程，2013(5)：148-151.

［2］趙明好.天津地鐵1號線土城過渡段裂縫控制與修補工藝研究與應用［Z］.地下工程施工與風險防范技術(1994～2014合集).