寧波軌道交通4號線高架區間總體設計

包海峰

（上海市政工程設計研究（總院）集團有限公司，上海市 200092）

1 項目概況

寧波市軌道交通4號線橫貫寧波市中心城區，連接中心城和慈城、東錢湖兩個規劃新城，將寧波市西北和東南區的大片住宅區、工業區、相應的公共活動中心與中心城核心區連接起來。線路基本走向為：S319（江北大道）—慈城連接線—北環西路—康莊南路—雙東路—翠柏路—蒼松路—長春路—靈橋路—興寧路—滄海路—首南路—東錢湖外環路。

線路起點站為慈城站，終點站為東錢湖站，全長36.1 km，其中地下線22.89 km，高架線12.6 km，過渡段0.61 km，見圖1。

圖1 寧波軌道交通4號線線路位置示意圖

北環路快速路是寧波市快速路系統“四橫五縱五聯”中重要“一橫”。西起前洋立交收費站、東至世紀大道，全長約15.78 km，走向沿現狀北環西路-北環中路。

軌道交通4號線高架段從慈城連接線至江北大道段與北環路快速路共通道，結合規劃和沿線現狀及用地情況，為減少后期建設的拆遷量，減少對道路交通的影響，根據相關部門意見，該段軌道交通高架與北環路快速路一體化共建，土建工程先期實施，并與北環路快速路同步建成。區間橋梁高架段布置見圖2。

圖2 寧波軌道交通4號線區間橋梁位置示意圖

新建區間項目包括主要節點橋四座：跨人民路地道節點橋，上跨鐵路節點橋，夾田河大橋，上跨寧波繞城高速節點橋。

2 主要設計標準

（1）設計最高行車速度V=80 km/h。

（2）雙線，標準段區間正線線間距均為4.2 m。

（3）橋面寬度標準段橋梁建筑總寬9.4 m，曲線地段按規范要求加寬并設置超高。

（4）車輛選型采用車型為B型車，3動3拖6輛編組形式，車輛軸重不大于14 t。

（5）抗震設防：高架結構抗震設防烈度6度，設計基本地震加速度值為0.05 g，設防類別為B類。

（6）荷載標準

a.結構自重：混凝土容重按25～26 kN/m3。

b.列車荷載：按本線列車的最大軸重、軸距及近、遠期中最長的列車編組確定。

3 高架區間方案設計

3.1 工程主要特點

（1）高架區間總體位于路中，沿江北大道路中，跨越鐵路后，往南繞行進入慈城連接線路中。

（2）墩高較高，平均墩高15.77 m，跨越鐵路處墩高達23 m。

（3）跨越鐵路處曲率半徑僅為350 m，該值為目前軌道交通曲線半徑極值。

（4）城市環境及景觀要求較高。

3.2 設計原則

（1）橋梁結構設計應滿足安全、美觀、實用、經濟的要求。

（2）結構必須保證在施工和運營階段具有足夠的強度、剛度和穩定性。

（3）城市高架選用的結構型式和材料，應符合減振、降噪的要求。

（4）構件設計盡可能選用標準化、工廠化、機械化施工，以便控制整體質量，縮短施工工期，利于維修保養。并推薦技術成熟、經濟合理的設計、施工方案。

（5）橋梁跨徑和施工工藝的選擇需要適應地面既有和規劃交通系統需求，盡量減小對交通和環境影響。

（6）高架結構應考慮設置區間消防疏散平臺、電力通信等管線支承設備、防止列車掉道落橋設備和橋面防水及排水措施。

（7）高架結構應認真考慮對城市景觀、環境的影響，結合規劃道路、路幅、周邊環境，選擇合理的結構型式、梁的高跨比及跨徑，使高架結構融于城市建筑風格中。

（8）橋梁結構設計的使用年限為100 a，鋼結構防腐體系使用年限為20 a。

3.3 結構體系及標準跨徑選擇

梁式體系一般有簡支梁橋、連續梁橋及連續剛構橋三種形式。簡支梁橋是梁橋中應用最為廣泛的一種橋型。連續梁橋線條流暢，于景觀有利。合理的力學特性使其運用在較大跨度上能體現經濟性；此外，連續梁結構整體剛度大，豎向變形小，動力性能好，對行車有利。連續剛構橋是墩梁固結的連續結構，減少了橋梁支座設置及支座養護的工作。高架區間梁式體系比較見表1。

表1 高架區間梁式體系比較

根據以上梁式體系比較，除特殊節點外，該工程選用簡支梁橋。

標準跨徑主要是通過綜合考慮經濟技術指標、工法、景觀、沿線的既有道路和規劃道路等各方面的情況來確定的。根據目前國內主要城市軌道交通高架結構的標準跨徑主要是25 m、30 m兩種。兩種跨徑經濟指標相近，施工難度差異較小，但30 m跨徑較25 m跨徑通透性強。綜合以上分析，采用30 m為標準跨徑。

3.4 梁型斷面選擇

一般講，軌道交通橋梁主梁形式主要有大（小）箱梁、槽型梁等，其各自的主要特點可見表2。

表2 橋梁結構型式比選

從已建成的軌道交通工程看，標準高架區段中箱梁應用的較多，槽型梁也逐漸出現，因此主要針對這兩種梁型進行比較。

梁式橋屬于上承式結構，豎向剛度較大，變形易控制，施工容易；槽型梁屬下承式結構，剛度小變形較難控制，施工較難。從噪音控制比較，梁式橋優于槽型梁。已建北環立交共建段梁型采用了箱型結構，考慮與已建工程結構及外觀統一性，梁式結構更能與已建工程匹配。通過上述綜合分析比較，箱型斷面結構相對其他截面更適用于該工程。

3.5 下部結構墩型選擇

高架橋墩型式的選定，除應有足夠的強度、剛度和穩定性外，還應結合上部結構的選型，使上下部結構協調一致、輕巧美觀，與城市環境和諧、勻稱、通透性好、盡量減少占地，保證橋下行車有較好的視線，給行人一種舒適感。常用橋梁墩柱形式見圖3。

圖3 高架橋梁常用墩柱樣式

按照節省造價、施工方便的原則，同時考慮到橋墩與主梁的整體景觀效果，提出下面五種標準橋墩方案，見表3。

表3 橋梁結構型式比選

通過綜合比選，方案四T型墩方案與上部小箱梁結構型式最協調，施工也較為方便。推薦方案在視覺上使整個橋墩更加輕巧、活潑、生動，最大程度地增加橋下凈空。同時在墩身側面配以凹槽（可內置落水管或景觀照明），豐富墩身表面線條，使得整個橋墩更加美感。

4 主要節點橋梁方案設計[1-3]

該工程高架區間跨越了多處地面橫向道路、高架道路（寧波繞城高速）、河流及鐵路（蕭甬鐵路、杭甬客專）等節點橋跨結構。結構設計時須綜合考慮各種因素制約，因地制宜，選擇經濟合理、安全可靠的結構型式。

該工程關鍵節點的橋跨布置匯總見表4。

表4 關鍵節點橋跨布置匯總

以下對該工程主要節點橋梁做簡單介紹。考慮篇幅，本文僅對上跨鐵路節點橋、上跨夾田大河及轉入慈城連接線路中節點橋及上跨寧波繞城高速節點橋做重點介紹。

4.1 上跨鐵路節點

4.1.1 概況

線路在江北大道路中前行約600 m后轉出，角度斜交上跨蕭甬鐵路、杭甬客專。現狀蕭甬鐵路為雙線地面線，接觸網供電，雙線線間距約4.6 m，軌面標高3.61 m。現狀杭甬客專為高架線，雙線線間距約5 m，高架結構總寬11 m，接觸網供電。蕭甬鐵路路基邊與杭甬客專高架地面投影邊線距離約6 m，杭甬客專南側為規劃預留高架線路。具體位置見圖4。

圖4 上跨鐵路節點橋址

4.1.2 橋型方案選擇制約因素

（1）梁底凈空滿足鐵路限界凈高要求；

（2）橋墩立柱內側邊緣與既有鐵路中心線有足夠的安全距離；

（3）橋跨布置應充分考慮杭甬客專南側規劃預留高架線路；

（4）結構上跨鐵路，設計、施工協調難度大，施工窗口時間短。橋型方案應選擇工藝成熟，設計施工難度小、工期短、現場施工量少的橋梁方案，減少施工對道路和鐵路交通的影響；

（5）節點處線路處于350 m的小半徑曲線上，可供選擇的橋型較少。當若一跨跨越蕭甬鐵路和杭甬客專，則單孔跨徑至少達120 m，不僅橋梁結構設計尤為困難，而且造成施工風險增高，工程投資加大；

4.1.3 方案比選

根據該節點橋的實際位置及需要考慮制約因素，方案設計可采用以下三個方案，列表匯總見表5。

表5 上跨鐵路節點橋梁方案比選表

綜合比選，方案一（推薦方案）雖然在蕭甬鐵路和杭甬客專通道內設置橋墩，存在一定的協調難度和施工風險。但結合本線高架區段標準梁的施工特點及其對工期的特殊要求，把結構安全可靠、經濟合理，降低線路標高，施工速度快，質量易保障等作為優先考慮的因素，采用預制吊裝的45 m簡支鋼混凝土疊合梁方案較其余兩個方案具有一定的優勢。方案一橋梁布置見圖5。

圖5 上跨鐵路節點立面布置

4.2 上跨夾田河及轉入慈城連接線路中

線路在AK1+575與AK1+650處連續跨越夾田大河與太平橋路并拐入慈城連接線。夾田大河規劃藍線寬度60 m。太平橋路為規劃路，現狀路口已預留施工，規劃紅線寬度68 m。

該工程正線上跨夾田河后從慈城連接線和太平橋路路口轉入路中。受河道和路口交通組織限制，高架橋梁無法在河中和路中設墩，需一跨跨越河道和路口。設計擬采用56 m+90 m+90 m+56 m四跨一聯變截面連續梁，兩個90 m中跨分別跨越夾田河和橫向交叉路口。

出入場線采用45 m+65 m+65 m+45 m四跨一聯變截面連續梁，兩個65 m中跨分別跨越夾田河和太平橋路北半幅路。出入場線須在太平橋路路中設墩。

平面布置見圖6。

圖6 上跨夾田河節點橋梁平面布置圖

正線56 m+90 m+90 m+56 m四跨一聯變截面預應力混凝土連續箱梁，中支點處梁高為6.0 m，邊支點及跨中箱梁高3.0 m，梁高以二次拋物線變化。出入場線45 m+65 m+65 m+45 m四跨一聯變截面預應力混凝土連續箱梁，中支點處梁高為4.0 m，邊支點及跨中箱梁高2.0 m，梁高以二次拋物線變化。

施工方法：考慮到該節點橋梁跨河、跨路，采用懸臂澆筑法進行施工。

4.3 上跨繞城高速

寧波軌道交通4號線于里程AK3+600附近上跨寧波繞城高速。繞城高速采用兩跨20 m橋梁結構上跨慈城連接線，中墩設置于慈城連接線中央分隔帶內。繞城高速跨線橋上下行分幅設置，橋面總寬約34 m，中央分隔帶寬1.5 m，橋上路面標高約9.41 m。跨線橋上部采用裝配式簡支空心板梁，跨徑約20 m。橋墩采用3柱排架墩。

由于跨線橋中央分隔帶寬僅1.5 m，該空間不足以滿足設置擬建4號線高架墩的施工條件。且橋下凈高僅5 m左右，無法進行下部結構施工。因此，該節點不考慮在繞城高速中央分隔帶內布設橋墩，節點橋梁應一跨跨越繞城高速。

橋型方案的選擇應從如下方面考慮：

（1）寧波繞城高速是交通要道，車速快、交通繁忙，橋型方案的選擇以施工過程對相交路影響最小為第一原則；

（2）繞城高速跨線橋橋墩采用3柱排架墩，整體性稍差。擬建4號線基礎應適當與其遠離，減小基礎開挖施工對該跨線橋的影響；

（3）4號線標準段高架橋采用小箱梁方案，節點橋型方案選擇應與之相適應，使高架外形和諧統一。

綜合考慮上述因素，軌道交通4號線跨寧波繞城高速設計為45 m簡支鋼－混凝土疊合梁。墩柱分別立于繞城高速兩側，承臺外邊距離繞城結構投影邊線不小于3 m，確保承臺施工過程中繞城高速的安全運營。

平面布置見圖7。

圖7 跨繞城高速節點橋平面布置圖

主梁上部結構為跨徑45 m鋼混疊合梁，采用雙箱單室斷面,鋼梁高2.4 m，橋面板厚度為0.3 m，總高度為2.7 m。

施工方法：工廠預制鋼梁，運輸到現場后吊裝，再施工混凝土橋面板。

5 結語

寧波市軌道交通4號線是寧波第四條軌道交通，規劃選址方案已與今年1月份由寧波相關部門公示。該工程是在現狀北環路快速路共建段基礎上擬建，故條件的特殊性，決定與其對接的軌道交通高架段具有特殊性；目前寧波軌道交通已建成兩條，即1號線和2號線，1號線已投入使用，2號線正在調試中。1號線、2部分高架段的實施，對該工程具有重大參考意義。鑒于以上特殊性，總結經驗如下：

（1）與已建寧波軌道交通工程的延續性。

已建寧波軌道交通1號線、2號線，高架段采用箱型截面，該斷面設計對寧波軌道交通4號線具有重大借鑒意義，包括對以后寧波軌道交通其余規劃線路的設計。

（2）特殊結構節點橋設計，除有特殊景觀有要求和施工要求，常規結構無法滿足要求和功能條件下，可采用較特殊結構。

（3）已建北環路快速路共建段工程的延續性。已建北環路快速路共建段標準段采用箱梁結構，標準30 m跨徑，該條件對4號線設計具有重要意義。

（4）關于對軌道交通區間橋梁設計的個人理解和建議。

a.區間橋梁與線路的關系。線路的方案直接影響橋梁結構方案，線路的曲線半徑的選擇，直接影響橋梁上部結構的設計難度。線路路中方案和路側方案的過渡段設置，將直接影響橋梁下部結構設計的難易程度及美觀性。故在前期方案設計中，節點橋梁的方案可行性直接影響到線路方案可行性，橋梁設計在方案設計前期的介入很有必要。

b.橋梁和車站的關系。島式車站和側式車站的方案設計，將影響到橋梁與車站接入端的橋梁方案的設計。側式車站對橋梁結構影響較小，島式車站影響較大。過渡段橋梁梁型的設計，將影響到橋梁結構的穩定性。過渡段橋梁斷面設計，對車站方案的選擇具有一定的影響。

c.軌道交通高架跨路段（口）方案選擇。一般在滿足凈高要求，現有道路施工條件允許的情況下，優先考慮采用混凝土梁結構，同時為滿足地面交通功能，跨徑宜大，采用混凝土連續梁結構。

d.遇上跨鐵路和高速公路，橋梁設計須與鐵路和公路相關部門協商以確定方案可實施性。

e.橋梁設計與周邊環境的協調一致性，同時考慮環保要求，以滿足當今社會日益發展的經濟要求，社會要求，人文要求。

以上系寧波軌道交通4號線工程總體設計階段性成果及作者體會，該成果對該工程下一階段開展具有重大指導意義，對類似工程也具參考價值。因工程特殊性及作者資歷，方案設計難免與同行有所差別，故請同行不吝批準指正交流。

[1]上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司.寧波市軌道交通4號線工程總體設計第二冊土建篇第一分冊慈城站～北環共建段終點、出入段線[R].2014.

[2]袁娜,周志亮.大跨小曲線半徑轉體橋轉體系統設計要點[J].都市快軌交通,2014(2):108-112.

[3]李小江.津濱輕軌常用跨度橋梁結構型式的選擇[J].鐵道標準設計,2003(8):22-24.