某高速公路上跨地铁车辆段出入线设计及施工方案比选

某高速公路上跨地铁车辆段出入线设计及施工方案比选

杨秀娟陈开桥

(中铁大桥局股份有限公司武汉430050)

摘要武汉某高速公路府河特大桥南引桥采用等高现浇预应力混凝土箱梁，下部结构为单排三柱式桩基础结构；其中在施工里程K3+191～K3+221段上跨地铁2号线一期工程常青车辆段和金银潭站之间的出入线(双线)。受地铁运营线及附属设施影响，文中从施工工期、费用及对地铁运营线影响等方面对设计及施工方案进行比选，采用较为经济、合理的设计实施方案，既满足使用功能及施工工期要求，又减少了对地铁运营线的干扰，降低了安全风险。

关键词高速公路上跨地铁线设计施工方案比选

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.02.025

收稿日期：2015-01-03

府河特大桥南引桥起止里程K2+771～K3+611，路线长840m，下部结构为单排三柱式桩基础结构，上部结构为预应力现浇连续箱梁，顶宽33.5m，底宽11.25m，左幅梁高1.8m，右幅梁高1.6m，单幅桥面宽16.5m。上跨地铁线30m跨单幅混凝土方量约345m3。预应力现浇连续箱梁结构见图1。

图1　预应力现浇连续箱梁结构图(单位: m)

南引桥14，15号墩上跨地铁2号线一期工程常青车辆段和金银潭站之间的出入线(双线)，该段线路防护栏间距14.3m，桥梁中心线与地铁线路中心线夹角85°。地铁2号线采用B1型车，轨距1 435mm，车辆基本宽度2.8m，车辆高度最大3.8m。

14号墩墩柱边缘距地铁线路外侧钢轨最近为3.8m，梁底与轨面最小净空7.21m。

地铁2号线运营前，施工单位在14，15号墩已按设计图施工了9根桩基，该桩基按桩顶标高18.00m施工，因地铁线路因素，地面标高发生了变化，约为20.8m。且桩基施工受地铁影响的14号墩桩基剩14-5号桩基未施工，桩基边缘距轨道边缘5.89m，系梁、墩柱均未施工。

地铁2号线外侧电缆沟从已施工完成的14号墩左幅桩基上部通过。经现场探挖，共发现3层计27组地铁管网影响14号墩基础施工。

因14号墩右幅及15号墩左幅墩顶设置了帽梁，对11～14号墩右幅3×30m一联，12～15号墩左幅3×30m一联，14～18号墩右幅4×30m一联，15～18号墩左幅3×30m一联共计4联现浇箱梁施工造成影响。

1设计方案比选

根据建设单位要求，轨道交通2号线长青车辆段出入口交叉段，机场二通道调整桥跨，主体结构完全避让地铁附属设施。

施工单位通过现场探挖、调查，14号墩应沿顺桥向整体往小里程方向平移6m(14～15号墩跨度进行调整)，调整上部结构，才能满足施工要求。

(1) 方案比选一。上部结构采用30m跨预应力混凝土现浇箱梁。原设计14及15号施工桩基废除，调整14及15号墩桩位，14及15号墩位向小里程偏移6m，仍采用30m预应力混凝土现浇箱梁，梁高为1.6m不变。采用支架现浇施工。

(2) 方案比选二。上部结构变更为36m跨简支钢箱梁。原设计14号施工桩基废除，调整14号墩，保留15号墩，14号墩位向小里程偏移6m，跨度由30m调整为36m，变更后钢箱梁梁高按1.6m设计。

(3) 方案比选三。上部结构采用30m跨预应力简支T梁。原设计14及15号施工桩基废除，调整14及15号墩桩位，14及15号墩位向小里程偏移6m，上部结构调整为30m跨预应力简支T梁；采用架桥机架设施工。

2跨线施工方案比选

2.1　上部结构为30 m跨预应力混凝土现浇箱梁

受既有地铁线运营影响，跨线部分采用梁式支架实施方案。结合跨线围栏间距及现场作业条件，支架跨度按18m设计。

2.1.1施工设计

基础部分。基础采用钻孔桩基础，设计桩径为1.2m，单根桩长约25m，单幅单侧按5根一排，为减少对地铁运营干扰影响，跨线左右幅同步实施，共设支架基础桩基为20根，500延米。

立柱及分配梁。钻孔桩顶部设2H588型钢，支架立柱采用830mm×10mm钢管立柱，支承在扩大基础上，立柱顶部设2H588分配梁，与钢管立柱进行焊接固定。

纵梁及防护结构。分配梁上布设双层贝雷梁(梁高3.2m)[1]，贝雷梁上全铺一层18mm厚竹胶板及薄铁皮，作施工防护之用。贝雷梁施工按照铁路要求进行“要点”施工作业。现浇支架施工设计总体布置见图2。

图2　30 m跨预应力混凝土现浇箱梁

2.1.2净空计算

净空计算参数如下。

轨顶标高为22.300m，梁底标高29.572m，施工支架上部结构高度为3.2m。

跨线净空为29.572-22.300-3.2=4.072m。

小于地铁运营线最低4.5m净空要求，需与地铁部门进行沟通。

2.1.3投入的主要施工设施、设备

采用上部结构为30m跨预应力简支T梁，投入的主要施工设施、设备：汽车吊5台，旋挖钻机1台，施工支架等。

2.1.4施工周期分析

根据设计方案及施工方案，施工周期如下。

钻孔桩施工时间为24d，系梁墩柱施工时间为15d，施工支架施工时间为61d，混凝土梁及桥面系施工时间为40d，总工期为140d。

2.2　上部结构为36 m跨简支钢箱梁

受既有地铁线运营影响，跨线部分采用梁式支架实施方案。结合跨线围栏间距及现场作业条件，支架跨度仍按21m设计。

2.2.1施工设计

(1) 基础部分。基础采用混凝土扩大基础，扩大基础尺寸按1.5m×2.0m×0.8m设计，承载应力约为120kPa，单幅单侧按5个一排，因工期要求，跨线左右幅同步实施，共设支架基础为20个，24m3C30混凝土；底层配筋，顶部设钢结构预埋件，钢筋及钢结构总重量约8 t。

(2) 立柱及分配梁。支架立柱采用直径×壁厚=630mm×10mm钢管立柱，支承在2HW588×300型钢上，立柱顶部设2HW588×300分配梁，与钢管立柱进行焊接固定。

(3) 纵梁及防护结构。分配梁上布设标准型贝雷梁(梁高1.50m)，贝雷梁上全铺一层18mm厚竹胶板及薄铁皮，作施工防护之用[2]。贝雷梁施工按照铁路要求进行“要点”施工作业。

薄铁皮铺设完后，按施工设计要求，测量抄平钢箱梁底部标高，进行钢箱梁吊装及焊接施工作业。支架总体布置见图3。

图3　36 m跨简支钢箱梁现浇支架布置图(单位: m)

2.2.2净空计算参数

轨顶标高为22.300m，梁底标高为29.572m，施工支架上部结构高度为1.52m。

跨线净空为29.572-22.300-1.52=5.752m。

满足地铁运营线最低4.5m净空要求。施工按4.7m控制，梁底预留1m空间用于钢箱梁焊接后喷涂施工作业。

2.2.3投入的主要施工设施、设备

采用上部结构为30m跨预应力简支T梁，投入的主要施工设施、设备：汽车吊2台，旋挖钻机1台，施工支架等。

2.2.4施工周期分析

根据设计方案及施工方案，施工周期如下。

钻孔桩施工时间为15d，系梁墩柱施工时间为15d，施工支架施工时间为8d，钢箱梁吊装、焊接施工时间为35d(钢箱梁加工制造与钻孔桩及支架搭设等工序同步实施)，桥面系施工时间为7d，总工期为80d。

2.3　上部结构为30 m跨预应力简支 T梁

设计调整后，14及15号墩分别设置一道盖梁，上部结构为30m跨预应力简支T梁，采用现场预制、架桥机架设实施方案。

2.3.1施工设计

结合跨线围栏间距及现场作业条件，跨线简支T梁考虑在2～5号墩左幅场地进行现场预制，制梁台座设置2个，配边梁模板1套，中梁模板1套，施工现场设置存梁台座8个，满足10片存梁要求。在9～11号墩左幅现浇箱梁桥面拼装架桥机，并完成相关取证工作。每片T梁在制梁台座完成张拉压浆后，采用2台3 000kN汽车吊直接吊装上桥，吊装至桥面运梁台车上，通过架桥机完成T梁跨线架设。为确保架桥机施工作业及后续桥面湿接缝、防撞墙等施工过程中，防杂物、混凝土碎块掉入既有地铁运营线，跨线区间搭设防护棚架。施工布置图见图4。

图4　30 m跨预应力简支 T梁架设布置图(单位: m)

2.3.2净空计算参数

轨顶标高22.300m，梁底标高29.572m，防护棚架面板高度0.65m。

跨线净空29.572-22.300-0.65=6.622m。

满足地铁运营线最低4.5m净空要求。

2.3.3投入的主要施工设施、设备

采用上部结构为30m跨预应力简支T梁，投入的主要施工设施、设备：汽车吊4台，旋挖钻机1台，架桥机1台，运梁台车1台，施工支架等。

2.3.4施工周期分析

根据设计方案及施工方案，施工周期如下。

钻孔桩施工时间为24d，系梁墩柱施工时间为15d，盖梁施工30d(简支梁预制同步进行)，架桥机架梁30d，其余施工工序为15d，总工期为114d。

3方案比选及结论

(1) 采用混凝土现浇箱梁跨线方案，本跨预计费用为：主体结构费用约379.6万元，施工措施费用479.1万元，总计858.7万元，施工工期较长。

(2) 采用简支钢箱梁跨线方案，本跨预计费用为：主体结构费用约1 133.6万元，施工措施费用约222.6万元，总计1 356.2万元。钢箱梁可采用工厂分段预制、现场临时存放等待要点、点内拼装焊接作业，施工工期相对较短，施工对地铁运营影响较小，安全风险较小；调整后的11～14号墩右幅，12～14号墩左幅，15～18号墩左右幅共4联现浇梁施工可不受地铁集团影响，现浇箱梁对应的轮廓构造图及钢筋布置图均可不作调整，仅须调整纵向钢束数量及局部弯曲坐标，设计修改工作量较小，可立即开展施工。

(3) 采用30m跨预应力简支T梁跨线方案，本跨预计费用为：主体结构费用约301.8万元，施工措施费用约292.3万元，总计594.1万元。施工对地铁运营干扰小，安全风险较小；调整后的11～14号墩右幅，12～14号墩左幅，15～18号墩左右幅共4联现浇梁施工可不受地铁集团影响，一旦完成施工设计，即可开展现场施工作业；同时，简支梁预制工作可与基础施工、防护支架搭设施工同步展开，工期可满足要求。

通过对设计方案、施工工期、费用及现场施工难度、对地铁运营线的影响进行比选、分析，采用30m跨预应力简支T梁跨线方案较经济、合理。

4结语

桥梁设计施工方案的比选是一项综合性的系统工程，在城市桥梁综合工程实施中，存在地上高压走廊、地下管线、路网平面交叉等众多影响因素。在实施中，应结合项目本身具有的实际功能及现场施工条件，在技术可行的前提下，通过设计、施工科学论证、比较和优化，使工程既满足使用要求，又减少对地方的干扰，最大限度地降低施工风险。

参考文献

[1]张宇.城市高架桥现浇箱梁大跨度门洞的设计及施工[J].桥梁建设,2012,42(S1):148-151.

[2]王吉连.武汉大道跨铁路斜拉桥主跨现浇段支架设计[J].桥梁建设,2013(3):103-108.