城市高架橋與地鐵共建方案設(shè)計
——以貴陽市某項目為例

賀 超, 曾 濤

(1. 中國市政工程西北設(shè)計研究院有限公司, 貴州貴陽 550000; 2. 中恒工程設(shè)計院有限公司, 貴州貴陽 550000)

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和社會生產(chǎn)的迅速發(fā)展、城市化進(jìn)程的不斷加快,城市交通也在快速發(fā)展。各大城市紛紛開始建設(shè)軌道交通以緩解日漸嚴(yán)重的交通擁堵。

貴陽市作為貴州省的省會城市,同時也是一個典型的山地城市,交通擁堵問題也是非常嚴(yán)重,為了緩解交通擁堵,貴陽市早在2013年便開始了軌道交通的修建。同時中心城區(qū)也存在很多平交口節(jié)點提升改造工程,而不少的交叉口附近或是同位地下均存在已建或在建的地鐵車站或區(qū)間,這給節(jié)點改造工程帶來不少的困難。

因此,在中心城區(qū)多種控制條件下,節(jié)點提升改造工程與地鐵一體化設(shè)計施工方案應(yīng)該得到更多的關(guān)注和重視。

1 工程概況

貴陽市延安西路與棗山路交叉口改造工程位于貴陽市一環(huán)線南北向棗山路—浣紗路與東西向干道延安西路交叉口。該節(jié)點規(guī)劃為3層體系菱形立交。

該節(jié)點位置邊界條件復(fù)雜,東北方向為鴻基馨苑,西北方向為盛世明珠,東南方向為裕華大廈,西南方向有市西河流經(jīng)并建有浣紗橋,另外交叉口下方為浣紗路地下商場。

延安西路高架橋與地鐵2號線線位基本重合,棗山路高架橋與地鐵3號線線位基本重合,地鐵2號線與3號線在該交叉口下方交匯,通過節(jié)點位置的浣紗路站進(jìn)行換乘。

2 節(jié)點改造方案設(shè)計

2.1 節(jié)點總體布置

立交節(jié)點按照3層體系菱形立交進(jìn)行設(shè)計,南北向棗山路與東西向延安西路交叉口設(shè)置于地面層,延安西路高架橋位于第2層,棗山路高架橋位于第3層(圖1)。

圖1 節(jié)點平面總體布置

2.2 橋梁總體布置

2.2.1 延安西路高架橋

橋梁全部位于地鐵車站范圍,為與車站結(jié)構(gòu)柱相對應(yīng),橋梁縱向總體按3聯(lián)布置(圖2),橋梁全長222 m,橋梁最大縱坡4.5%。

圖2 延安西路高架橋總體布置(單位:cm)

2.2.2 棗山路高架橋

橋梁部分位于地鐵車站結(jié)構(gòu)范圍內(nèi),其余位于地鐵區(qū)間段。為與車站結(jié)構(gòu)柱相對應(yīng),跨越交叉口、地下商場及市西河。綜合考慮,橋梁縱向總體按3聯(lián)布置(圖3),橋梁全長343.22 m,橋梁最大縱坡5.9%。

圖3 棗山路高架橋總體布置(單位:cm)

2.3 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.3.1 鋼箱梁橫斷面設(shè)計

鋼箱梁按單箱三室設(shè)計,頂板寬16 m,底板寬11.7 m,懸臂長2.15 m。箱梁頂板設(shè)置雙向橫坡,腹板鉛錘,底板水平布置。鋼箱梁采用工廠預(yù)加工、現(xiàn)場吊裝拼接施工。

2.3.2 高架橋上部箱梁設(shè)計

延安西路高架橋縱向按照三聯(lián)布置(表1),棗山路高架橋縱向按照三聯(lián)布置(表2),由于高架橋位于地鐵車站上方,為減小結(jié)構(gòu)自重,主梁均采用鋼箱梁。

表1 延安西路高架橋上部箱梁一覽

表2 棗山路高架橋上部箱梁一覽

2.4 橋梁基礎(chǔ)設(shè)計

2.4.1 橋位地質(zhì)構(gòu)造

擬建場地區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造單元屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(一級構(gòu)造單元)、黔北臺隆(二級構(gòu)造單元)、遵義斷拱(三級構(gòu)造單元)、貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)(四級構(gòu)造單元),場地內(nèi)無大的及活動性斷裂通過,場地主要被第四系覆蓋層所覆蓋,下伏地層為三疊系下統(tǒng)大冶組(Td),下伏基巖主要為薄層-中厚層石灰?guī)r,巖層傾向90°,傾角52°,場地內(nèi)巖層呈單斜構(gòu)造。場區(qū)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育,巖屑夾泥質(zhì)充填,節(jié)理面起伏不平,較粗糙,連通性較差,膠結(jié)差。

自新構(gòu)造運動以來,擬建場地范圍內(nèi)無活動性斷層發(fā)育,場地及其周邊環(huán)境無滑坡、崩塌、泥石流、地下采空區(qū)、巖溶塌陷、地面沉降、地裂縫等不良地質(zhì)作用和現(xiàn)象,地質(zhì)構(gòu)造較簡單,區(qū)域穩(wěn)定性較好。但存在溶蝕裂隙、溝槽、溶洞、石芽等巖溶形態(tài)發(fā)育,對巖體完整性及其工程性能影響較大。

2.4.2 延安西路高架橋

P0～P7橋墩全部位于地鐵車站結(jié)構(gòu)范圍內(nèi),但由于高架橋與車站中線存在交角,橋墩未能與車站結(jié)構(gòu)柱直接連接,因而通過車站預(yù)留結(jié)構(gòu)柱上方設(shè)置轉(zhuǎn)換梁[1]與橋墩連接(圖4),轉(zhuǎn)換梁與車站結(jié)構(gòu)柱和橋墩均采用預(yù)埋鋼筋連接。縱橋向每個墩臺下方均為車站結(jié)構(gòu)柱,柱頂設(shè)置轉(zhuǎn)換梁,梁截面尺寸為2.5 m×2.5 m。

圖4 延安西路高架橋基礎(chǔ)設(shè)計(單位:cm)

2.4.3 棗山路高架橋

2.4.3.1 P0～P4墩臺基礎(chǔ)設(shè)計

P0～P4墩臺全部位于地鐵車站結(jié)構(gòu)范圍內(nèi),經(jīng)過前期與相關(guān)單位對接,采用橋墩直接座落于車站頂板橫梁[2]上方(圖5),墩柱與橫梁通過預(yù)埋鋼筋連接。縱橋向每個墩臺下方均為車站結(jié)構(gòu)柱,柱頂設(shè)置上翻橫梁,橫梁截面尺寸為1.7 m×2.5 m。

圖5 棗山路高架橋基礎(chǔ)設(shè)計(一)(單位:cm)

2.4.3.2 P5橋墩基礎(chǔ)設(shè)計

P5橋墩位于地鐵區(qū)間段,高架橋中心線偏離軌道左右線之間的可利用范圍,無條件采用標(biāo)準(zhǔn)橋墩承臺樁基礎(chǔ),墩位處覆土較深且位于交叉口內(nèi),無條件采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。經(jīng)過方案比選,最終采用大跨徑承臺[3]跨越地鐵區(qū)間(圖6),承臺尺寸為21 m×9 m×3 m,采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。承臺下方設(shè)4根直徑1.8 m樁基礎(chǔ),樁基伸入地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)底板下方3.2 m,基礎(chǔ)邊緣距離地鐵結(jié)構(gòu)最小凈距為2.28 m。為減小施工期間對交叉口交通影響,承臺考慮橫向分節(jié)段實施。

圖6 棗山路高架橋基礎(chǔ)設(shè)計(二)(單位:cm)

2.4.3.3 P6橋墩基礎(chǔ)設(shè)計

P6橋墩位于地鐵區(qū)間段,橋墩還位于浣紗路地下商場上方。此處軌道左右線距離較近,與高架橋中心線偏離較遠(yuǎn),無條件采用標(biāo)準(zhǔn)橋墩承臺樁基礎(chǔ),且此處軌道斷面較大,若采用承臺跨越,則承臺跨徑較大,且施工對商場及地面交通有較大影響。又由于墩位處地質(zhì)條件較好,優(yōu)先采用擴(kuò)大基礎(chǔ)(圖7),基礎(chǔ)按照2層設(shè)計,單層厚度1.75 m,上層尺寸為8 m×3.9 m,下層尺寸為11.5 m×5.9 m。擴(kuò)大基礎(chǔ)位于地下商場內(nèi),基礎(chǔ)底緣距離地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)頂緣最小距離為7.73 m。擴(kuò)大基礎(chǔ)底緣附加平均壓應(yīng)力231.6 kPa,最大壓應(yīng)力419.7 kPa,最小壓應(yīng)力43.5 kPa。

圖7 棗山路高架橋基礎(chǔ)設(shè)計(三)(單位:cm)

2.4.3.4 P7橋墩基礎(chǔ)設(shè)計

P7橋墩位于地鐵區(qū)間段,墩位處覆土較深,不宜采用擴(kuò)大基礎(chǔ),而該墩位處具備在左右線之間設(shè)置2根樁基的條件,橋墩采用承臺樁基礎(chǔ)(圖8),承臺尺寸為7 m×7 m×2.5 m。承臺下方設(shè)4根直徑1.5 m樁基礎(chǔ),樁基伸入地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)底板下方3.14 m,基礎(chǔ)邊緣距離地鐵結(jié)構(gòu)最小凈距為2.47 m。同時,為盡量加大樁基到地鐵結(jié)構(gòu)的距離,承臺中心線與道路設(shè)計線之間設(shè)置1 m偏心。

圖8 棗山路高架橋基礎(chǔ)設(shè)計(四)(單位:cm)

2.4.3.5 P8橋臺基礎(chǔ)設(shè)計

P8橋臺位于地鐵區(qū)間段,墩位處覆土較深,不宜擴(kuò)大基礎(chǔ),而該墩位處具備在左右線之間設(shè)置2根樁基的條件,橋臺采用輕型橋臺(圖9),橋臺蓋梁下方設(shè)2根直徑φ1.5 m樁基礎(chǔ),樁基伸入地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)底板下方2.45 m,基礎(chǔ)邊緣距離地鐵結(jié)構(gòu)最小凈距為1.675 m。為盡量加大樁基到地鐵結(jié)構(gòu)的距離,樁基中心線與道路設(shè)計線之間設(shè)置0.5 m偏心。

圖9 棗山路高架橋基礎(chǔ)設(shè)計(五)(單位:cm)

3 結(jié)束語

P5、P7、P8墩臺位于軌道區(qū)間段,均采用樁基礎(chǔ),且樁基距離軌道區(qū)間段結(jié)構(gòu)較近,施工時應(yīng)采取措施保證樁基的垂直度,在穿過區(qū)間時,應(yīng)減緩鉆進(jìn)速度,堅決做到“慢施工、高精度、高質(zhì)量”,確保施工期間軌道結(jié)構(gòu)的安全。另外,在施工中遇到巖溶情況,應(yīng)及時處理,必要時可采用全鋼護(hù)筒跟進(jìn),避免由于巖溶發(fā)育引起偏孔等情況。

城市高架橋與地鐵共建,采用一體設(shè)計、同步或按計劃分步施工,在很大程度上節(jié)約總體投資,降低施工期間的社會影響,特別是在中心城區(qū),該方案優(yōu)勢明顯,值得推廣。

目前,隨著地鐵2號線開通運營,延安西路高架橋也已投入使用,棗山路高架橋墩柱鋼筋已在地鐵3號線車站頂板橫梁中預(yù)埋,共建方案為項目的順利實施打下堅實的基礎(chǔ)。