運營地鐵上方橋涵設計

鄧 霞，徐 慧

（中都工程設計有限公司南京分公司，江蘇 南京210000）

0 引 言

近年來，隨著城市軌道交通的快速發展，很多地鐵修建在城市規劃道路正下方。橋梁也就不避免的在地鐵上方修建，而橋梁設計就間接影響著地鐵安全和橋梁施工方法，橋梁設計中遇到的問題及應對方法具有十分重要的實際意義。

1 工程概況

本次設計范圍內道路紅線下有已運營的地鐵4號線，道路走向與地鐵走向一致。本次設計范圍內，規劃捷運大道與規劃河、現狀西留村前溝及九鄉河相交，擬分別新建規劃北縱二河中橋（1-20 m 簡支空心板梁），見圖1。西留村前溝箱涵，見圖2。九鄉河大橋35 m+40m +35 m 組合式箱梁），見圖3。

圖1 規劃北縱二河中橋平面與地鐵位置關系圖（單位：m）

圖2 箱涵平面圖

圖3 九鄉河大橋樁基與地鐵平面關系圖（單位：m）

2 地鐵上方橋梁設計遇到的問題及解決辦法

2.1 問題1：需滿足與地鐵結構的凈距離是多少？

解決辦法：在最開始接到項目并知道構筑物下方有地鐵時，就需要主動與地鐵部門溝通，這樣才能保證設計方案的可行性，并在后面的可行性研究、初步設計及施工圖中少走彎路，得到地鐵部門的文件要求如下：

（1）根據《南京市軌道交通條例》（2014 年7 月）第三章保護區管理第十九條規定：本市設立軌道交通控制保護區和軌道交通特別保護區，保障軌道交通規劃、建設的順利進行和建成后的安全運營。地下車站和隧道結構外邊線外側5 m 內范圍內設立特別保護區。各地可根據地方文件查詢。

（2）根據《城市軌道交通結構安全保護技術規范》（CJJ/T 202—2013）3. 2. 4 外部作業凈距控制管理值宜符合表1 的規定。

表1 外部作業凈距控制管理值

2.2 問題2：橋涵區段均在地鐵4 號線正上方，但是又不完全平行，怎么滿足與軌道的凈距要求？

解決辦法：（1）規劃北縱二河中橋位于規劃河道上，河道還未實施，需在橋梁施工前先開挖河道到位，規劃河設計河底標高位于現狀地表以下約2.2 m、開挖標高位于現狀地表以下約2.6 m，河道開挖坑底滿足與地鐵結構的豎向距離（不小于6 m）。河道開挖對軌道結構有卸載，需進行安全影響評估。橋梁采用的是樁基礎，設計中盡量優化橋梁平面布置，盡量加大橋梁樁基與地鐵結構的平面距離，樁基平面布設在地鐵保護線范圍以外（不小于5 m）。根據《安評報告》本區段捷運大道工程建設對地鐵區間隧道的影響在可控范圍之內，滿足地鐵結構變形控制要求。

（2）九鄉河大橋，墩臺樁基平面布設在道路紅線外（橋墩在河道里，不額外占地；橋臺只是埋在地面以下的承臺在道路紅線外，上部結構在道路紅線以內，經相關部門許可，采用此方案），以滿足樁基平面布設在地鐵保護線范圍以外（不小于5 m）。還需考慮橋臺承臺開挖與地鐵結構的豎向距離（不小于6 m）。橋梁施工前先進行河道補償施工，將九鄉河大橋上下游各25 m 范圍內河道清淤至區間抗浮壓板頂標高+2.58 m。橋梁接線段路基最大填方高度3.1m，最大挖方深度1.6 m，滿足與地鐵結構的豎向距離（不小于6 m）。承臺開挖及河道補償開挖均對區間隧道為卸載，根據《安評報告》本區段捷運大道工程建設對地鐵區間的影響在可控范圍之內。

（3）箱涵平面橫跨地鐵上方。需考慮基坑設計，基坑開挖坑底與地鐵隧道頂豎向凈距（不小于6 m）。由于麒東線不能中斷交通，在麒東線側設置靜壓式鋼板樁支護，后期不拔除，需考慮樁底與地鐵隧道頂豎向凈距（不小于6 m）。根據《安評報告》，西留村前溝箱涵施工引起的地鐵區間結構最大上浮為0.4 mm小于隧道結構上浮控制值，因此本節點捷運大道工程建設對地鐵區間的影響在可控范圍之內。

2.3 問題3：九鄉河大橋橋墩樁基在地鐵修建后抗浮的加固區外側，雖然滿足距離地鐵結構5 m的要求，但是距離加固區咬合樁太近，成樁地層主要為卵礫石，考慮到大橋樁基距離抗浮壓板樁較近，其引起的區間加固結構，變形較大，怎么處理？

解決辦法：（1）采用大跨徑橋型跨越；（2）加大橋梁樁基與地鐵隧道結構（抗浮壓板樁）的水平距離不小于2.5 m，并采用回旋鉆等微擾動樁基施工工藝施工，鋼套筒護壁等措施，確保橋樁施工時地鐵隧道結構變形滿足地鐵運營期間變形控制要求。

本橋由于橋梁起點距離平交口較近，橋梁終點距離高速較近，且高速上方有高壓電線等因素限制，只能采取下穿高速，解決辦法（1）無法實現。為保證安全，采取解決辦法（2），本項目所有橋梁樁基礎均采用全回轉超前鋼管護壁+ 旋挖+ 管孔內泥漿液面標高控制的施工工藝設計措施，力求控制地基土超挖和擾動作用。鋼套管長度與橋梁樁基長度相同。施工中應控制好各工序的銜接，避免塌孔，成孔設備就位后，必須平正穩固，確保在施工中不發生傾斜、移動。為準確控制成孔深度，在樁架或樁管上設置控制深度的標尺，以便在施工中進行觀測記錄。

2.4 問題4：九鄉河大橋蓋梁和承臺橫向跨徑較大，造成橋墩蓋梁寬度較大，洪評建議加大橋梁跨徑，怎么解決？

解決辦法：（1）采用分離式橋梁過河方案，繞開地鐵。（2）采用輕型上部結構，如鋼橋。（3）三跨橋改為采用大跨徑橋型跨越。（4）采用現在的方案，橫橋向樁與樁間距較大，臺身與樁間設置預應力混凝土倒梯形承臺；橋墩采用門式框架橋墩，蓋梁設置預應力。并由原來的30 m+40 m+30 m 跨徑改為35 m+40 m+35 m 組合式箱梁。

本項目分離式橋梁方案紅線碰到了基本農田，本方案無法實施。鋼橋由于造價高，受力復雜，后期養護成本高及養護困難而沒采用。大跨徑橋型跨越也無法實現。采用解決辦法（4）

2.5 問題5：橋梁墩臺施工在隧道上方土方開挖及回填量較大，施工過程中極易引起地鐵隧道產生較大變形，怎么應對？

優化道路縱斷面設計，盡量在滿足洪評的條件下減小橋梁設計高度，以減小地鐵結構上方挖填方高度。

2.6 問題6：對現狀地鐵的采取什么保護措施？

針對項目建設工作內容、建設強度和地質條件變化情況，調查和評價既有地鐵車站（含附屬結構、地下管線性質與分布）和區間結構現狀劣化情況，明確項目工程建設實施前、后的針對性處置措施。明確地鐵附屬、管線與項目工程道路、市政管線的銜接接駁關系。工程實施前地鐵存在滲水和裂縫病害，裂縫采用環氧砂漿注漿填充修復，滲漏水采用環氧砂漿注漿封堵。工程實施后區間隧道累計收斂超過50mm的襯砌環做鋼環加固。

3 地鐵上方新建橋涵對施工的要求

橋梁下部結構施工期間，需加強現場的管控措施，在地面限制大型施工機械的使用，地面施工超載不允許超過20 kPa，土方回填（開挖）時嚴禁堆載，隨挖隨清運。細化施工全過程的專項監測方案，道路施工期間建議對區間管片沉降、收斂變形進行全自動監測，信息化施工指導開挖、回填、碾壓等施工作業。既有隧道變形沉降到達報警值時，應立即通知相關單位，采用相應的合理措施予以控制。橋臺基坑開挖為盡量減小土層回填（開挖）至蓋梁底標高對既有隧道的影響，隧道上方及兩側基坑回填（開挖）時做到分段、分層、分塊、對稱、平衡進行填土（開挖）?？拥滓陨?0 cm 采用人工集中開挖，嚴格控制最后一次開挖，嚴禁超挖。開挖過程中兩端設截流溝和排水溝，基坑角預留工作區設置一個集水井，基坑內滲水、地下水流入集水井后用水泵抽出坑外。

對于基坑土方開挖方量較大的橋臺承臺施工，需對坑內實施回壓堆載，以控制地鐵隧道卸載后上浮。在基坑開挖到位后，及時澆筑墊層，待混凝土墊層初凝后，在混凝土表面鋪設九夾板，用預先準備的砂袋進行回壓堆載，防止基地回彈隆起。堆載高度約3 m，待墊層混凝土強度達到滿足規范要求后搬移砂袋，進行后續施工。

箱涵范圍內采用分段開挖施工（每段5 m），采用跳倉施工。

地鐵隧道上方土體開挖及結構施工均安排在夜間列車停運及次日凌晨恢復運營的時間段內進行。

4 結 語

本工程遇到的問題和解決方案以及對施工方法提出的措施，對運營地鐵上方構筑物設計有很好的參考作用。