某高速公路上跨地鐵車輛段出入線設計及施工方案比選

某高速公路上跨地鐵車輛段出入線設計及施工方案比選

楊秀娟陳開橋

(中鐵大橋局股份有限公司武漢430050)

摘要武漢某高速公路府河特大橋南引橋采用等高現澆預應力混凝土箱梁，下部結構為單排三柱式樁基礎結構；其中在施工里程K3+191～K3+221段上跨地鐵2號線一期工程常青車輛段和金銀潭站之間的出入線(雙線)。受地鐵運營線及附屬設施影響，文中從施工工期、費用及對地鐵運營線影響等方面對設計及施工方案進行比選，采用較為經濟、合理的設計實施方案，既滿足使用功能及施工工期要求，又減少了對地鐵運營線的干擾，降低了安全風險。

關鍵詞高速公路上跨地鐵線設計施工方案比選

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.02.025

收稿日期：2015-01-03

府河特大橋南引橋起止里程K2+771～K3+611，路線長840m，下部結構為單排三柱式樁基礎結構，上部結構為預應力現澆連續箱梁，頂寬33.5m，底寬11.25m，左幅梁高1.8m，右幅梁高1.6m，單幅橋面寬16.5m。上跨地鐵線30m跨單幅混凝土方量約345m3。預應力現澆連續箱梁結構見圖1。

圖1　預應力現澆連續箱梁結構圖(單位: m)

南引橋14，15號墩上跨地鐵2號線一期工程常青車輛段和金銀潭站之間的出入線(雙線)，該段線路防護欄間距14.3m，橋梁中心線與地鐵線路中心線夾角85°。地鐵2號線采用B1型車，軌距1 435mm，車輛基本寬度2.8m，車輛高度最大3.8m。

14號墩墩柱邊緣距地鐵線路外側鋼軌最近為3.8m，梁底與軌面最小凈空7.21m。

地鐵2號線運營前，施工單位在14，15號墩已按設計圖施工了9根樁基，該樁基按樁頂標高18.00m施工，因地鐵線路因素，地面標高發生了變化，約為20.8m。且樁基施工受地鐵影響的14號墩樁基剩14-5號樁基未施工，樁基邊緣距軌道邊緣5.89m，系梁、墩柱均未施工。

地鐵2號線外側電纜溝從已施工完成的14號墩左幅樁基上部通過。經現場探挖，共發現3層計27組地鐵管網影響14號墩基礎施工。

因14號墩右幅及15號墩左幅墩頂設置了帽梁，對11～14號墩右幅3×30m一聯，12～15號墩左幅3×30m一聯，14～18號墩右幅4×30m一聯，15～18號墩左幅3×30m一聯共計4聯現澆箱梁施工造成影響。

1設計方案比選

根據建設單位要求，軌道交通2號線長青車輛段出入口交叉段，機場二通道調整橋跨，主體結構完全避讓地鐵附屬設施。

施工單位通過現場探挖、調查，14號墩應沿順橋向整體往小里程方向平移6m(14～15號墩跨度進行調整)，調整上部結構，才能滿足施工要求。

(1) 方案比選一。上部結構采用30m跨預應力混凝土現澆箱梁。原設計14及15號施工樁基廢除，調整14及15號墩樁位，14及15號墩位向小里程偏移6m，仍采用30m預應力混凝土現澆箱梁，梁高為1.6m不變。采用支架現澆施工。

(2) 方案比選二。上部結構變更為36m跨簡支鋼箱梁。原設計14號施工樁基廢除，調整14號墩，保留15號墩，14號墩位向小里程偏移6m，跨度由30m調整為36m，變更后鋼箱梁梁高按1.6m設計。

(3) 方案比選三。上部結構采用30m跨預應力簡支T梁。原設計14及15號施工樁基廢除，調整14及15號墩樁位，14及15號墩位向小里程偏移6m，上部結構調整為30m跨預應力簡支T梁；采用架橋機架設施工。

2跨線施工方案比選

2.1　上部結構為30 m跨預應力混凝土現澆箱梁

受既有地鐵線運營影響，跨線部分采用梁式支架實施方案。結合跨線圍欄間距及現場作業條件，支架跨度按18m設計。

2.1.1施工設計

基礎部分。基礎采用鉆孔樁基礎，設計樁徑為1.2m，單根樁長約25m，單幅單側按5根一排，為減少對地鐵運營干擾影響，跨線左右幅同步實施，共設支架基礎樁基為20根，500延米。

立柱及分配梁。鉆孔樁頂部設2H588型鋼，支架立柱采用830mm×10mm鋼管立柱，支承在擴大基礎上，立柱頂部設2H588分配梁，與鋼管立柱進行焊接固定。

縱梁及防護結構。分配梁上布設雙層貝雷梁(梁高3.2m)[1]，貝雷梁上全鋪一層18mm厚竹膠板及薄鐵皮，作施工防護之用。貝雷梁施工按照鐵路要求進行“要點”施工作業。現澆支架施工設計總體布置見圖2。

圖2　30 m跨預應力混凝土現澆箱梁

2.1.2凈空計算

凈空計算參數如下。

軌頂標高為22.300m，梁底標高29.572m，施工支架上部結構高度為3.2m。

跨線凈空為29.572-22.300-3.2=4.072m。

小于地鐵運營線最低4.5m凈空要求，需與地鐵部門進行溝通。

2.1.3投入的主要施工設施、設備

采用上部結構為30m跨預應力簡支T梁，投入的主要施工設施、設備：汽車吊5臺，旋挖鉆機1臺，施工支架等。

2.1.4施工周期分析

根據設計方案及施工方案，施工周期如下。

鉆孔樁施工時間為24d，系梁墩柱施工時間為15d，施工支架施工時間為61d，混凝土梁及橋面系施工時間為40d，總工期為140d。

2.2　上部結構為36 m跨簡支鋼箱梁

受既有地鐵線運營影響，跨線部分采用梁式支架實施方案。結合跨線圍欄間距及現場作業條件，支架跨度仍按21m設計。

2.2.1施工設計

(1) 基礎部分。基礎采用混凝土擴大基礎，擴大基礎尺寸按1.5m×2.0m×0.8m設計，承載應力約為120kPa，單幅單側按5個一排，因工期要求，跨線左右幅同步實施，共設支架基礎為20個，24m3C30混凝土；底層配筋，頂部設鋼結構預埋件，鋼筋及鋼結構總重量約8 t。

(2) 立柱及分配梁。支架立柱采用直徑×壁厚=630mm×10mm鋼管立柱，支承在2HW588×300型鋼上，立柱頂部設2HW588×300分配梁，與鋼管立柱進行焊接固定。

(3) 縱梁及防護結構。分配梁上布設標準型貝雷梁(梁高1.50m)，貝雷梁上全鋪一層18mm厚竹膠板及薄鐵皮，作施工防護之用[2]。貝雷梁施工按照鐵路要求進行“要點”施工作業。

薄鐵皮鋪設完后，按施工設計要求，測量抄平鋼箱梁底部標高，進行鋼箱梁吊裝及焊接施工作業。支架總體布置見圖3。

圖3　36 m跨簡支鋼箱梁現澆支架布置圖(單位: m)

2.2.2凈空計算參數

軌頂標高為22.300m，梁底標高為29.572m，施工支架上部結構高度為1.52m。

跨線凈空為29.572-22.300-1.52=5.752m。

滿足地鐵運營線最低4.5m凈空要求。施工按4.7m控制，梁底預留1m空間用于鋼箱梁焊接后噴涂施工作業。

2.2.3投入的主要施工設施、設備

采用上部結構為30m跨預應力簡支T梁，投入的主要施工設施、設備：汽車吊2臺，旋挖鉆機1臺，施工支架等。

2.2.4施工周期分析

根據設計方案及施工方案，施工周期如下。

鉆孔樁施工時間為15d，系梁墩柱施工時間為15d，施工支架施工時間為8d，鋼箱梁吊裝、焊接施工時間為35d(鋼箱梁加工制造與鉆孔樁及支架搭設等工序同步實施)，橋面系施工時間為7d，總工期為80d。

2.3　上部結構為30 m跨預應力簡支 T梁

設計調整后，14及15號墩分別設置一道蓋梁，上部結構為30m跨預應力簡支T梁，采用現場預制、架橋機架設實施方案。

2.3.1施工設計

結合跨線圍欄間距及現場作業條件，跨線簡支T梁考慮在2～5號墩左幅場地進行現場預制，制梁臺座設置2個，配邊梁模板1套，中梁模板1套，施工現場設置存梁臺座8個，滿足10片存梁要求。在9～11號墩左幅現澆箱梁橋面拼裝架橋機，并完成相關取證工作。每片T梁在制梁臺座完成張拉壓漿后，采用2臺3 000kN汽車吊直接吊裝上橋，吊裝至橋面運梁臺車上，通過架橋機完成T梁跨線架設。為確保架橋機施工作業及后續橋面濕接縫、防撞墻等施工過程中，防雜物、混凝土碎塊掉入既有地鐵運營線，跨線區間搭設防護棚架。施工布置圖見圖4。

圖4　30 m跨預應力簡支 T梁架設布置圖(單位: m)

2.3.2凈空計算參數

軌頂標高22.300m，梁底標高29.572m，防護棚架面板高度0.65m。

跨線凈空29.572-22.300-0.65=6.622m。

滿足地鐵運營線最低4.5m凈空要求。

2.3.3投入的主要施工設施、設備

采用上部結構為30m跨預應力簡支T梁，投入的主要施工設施、設備：汽車吊4臺，旋挖鉆機1臺，架橋機1臺，運梁臺車1臺，施工支架等。

2.3.4施工周期分析

根據設計方案及施工方案，施工周期如下。

鉆孔樁施工時間為24d，系梁墩柱施工時間為15d，蓋梁施工30d(簡支梁預制同步進行)，架橋機架梁30d，其余施工工序為15d，總工期為114d。

3方案比選及結論

(1) 采用混凝土現澆箱梁跨線方案，本跨預計費用為：主體結構費用約379.6萬元，施工措施費用479.1萬元，總計858.7萬元，施工工期較長。

(2) 采用簡支鋼箱梁跨線方案，本跨預計費用為：主體結構費用約1 133.6萬元，施工措施費用約222.6萬元，總計1 356.2萬元。鋼箱梁可采用工廠分段預制、現場臨時存放等待要點、點內拼裝焊接作業，施工工期相對較短，施工對地鐵運營影響較小，安全風險較小；調整后的11～14號墩右幅，12～14號墩左幅，15～18號墩左右幅共4聯現澆梁施工可不受地鐵集團影響，現澆箱梁對應的輪廓構造圖及鋼筋布置圖均可不作調整，僅須調整縱向鋼束數量及局部彎曲坐標，設計修改工作量較小，可立即開展施工。

(3) 采用30m跨預應力簡支T梁跨線方案，本跨預計費用為：主體結構費用約301.8萬元，施工措施費用約292.3萬元，總計594.1萬元。施工對地鐵運營干擾小，安全風險較小；調整后的11～14號墩右幅，12～14號墩左幅，15～18號墩左右幅共4聯現澆梁施工可不受地鐵集團影響，一旦完成施工設計，即可開展現場施工作業；同時，簡支梁預制工作可與基礎施工、防護支架搭設施工同步展開，工期可滿足要求。

通過對設計方案、施工工期、費用及現場施工難度、對地鐵運營線的影響進行比選、分析，采用30m跨預應力簡支T梁跨線方案較經濟、合理。

4結語

橋梁設計施工方案的比選是一項綜合性的系統工程，在城市橋梁綜合工程實施中，存在地上高壓走廊、地下管線、路網平面交叉等眾多影響因素。在實施中，應結合項目本身具有的實際功能及現場施工條件，在技術可行的前提下，通過設計、施工科學論證、比較和優化，使工程既滿足使用要求，又減少對地方的干擾，最大限度地降低施工風險。

參考文獻

[1]張宇.城市高架橋現澆箱梁大跨度門洞的設計及施工[J].橋梁建設,2012,42(S1):148-151.

[2]王吉連.武漢大道跨鐵路斜拉橋主跨現澆段支架設計[J].橋梁建設,2013(3):103-108.