桥式车站前期预留工程包容性研究

胡庆

（林同棪国际工程咨询（中国）有限公司，重庆 401121）

图1 轨道8号线车站平面位置图

1 项目背景

随着重庆东部槽谷片区的不断发展，在远景规划中将建设贯穿南北的轨道交通八号线。由于长江过江走廊稀缺，且受到航道条件复杂等因素限制，规划轨道八号线过江段与郭家沱长江大桥同桥位建设（图1）。

轨道八号线在郭家沱大桥南北两侧均采用下穿形式，并分别在南北两侧引桥设站（大兴场站、郭家沱站），均为高架侧式站台两层桥式车站，高架一层为站厅层，高架二层为站台层。由于八号线轨道制式暂不确定，前期预留工程需考虑同时满足As车型钢轮钢轨（以下简称钢轮钢轨）与跨座式单轨两种不同制式的轨道车站的包容性设计。本次主要对前期预留工程施工范围及对应前期施工构件的包容性两个方面进行研究。

2 研究方法及相关定义

2.1 研究方法

通过分解车站主要结构构件，并分析相关结构构件前期施工的必要性，从而确定前期预留工程施工范围。再从建筑的角度确定对应施工构件的包容性，确保前期预留工程的经济性、后期建设条件、结构及运营安全。

2.2 相关定义

桥式车站：与站桥合一车站类似，结构体系将桥梁与建筑受力体系结合考虑，站房建筑的承力柱与桥墩一并考虑，柱子较少，节省了站房空间，整体性好，抗震能力强；桥式车站则与公轨两用桥共用基础、桥墩，常设于引桥处，公路桥层下方，车站与大桥结合度高，整体景观好。

3 主要构件分解及前期施工必要性分析

3.1 主要构件分解

桥式车站主要构件可分解为基础、桥墩、横梁及箱梁（图2）。

图2 桥式车站剖面图

3.2 基础、桥墩及横梁前期施工的必要性

车站内部结构及轨道等荷载由箱梁承担，箱梁两端搭接在横梁上，并向下传递至桥墩及基础。由于横梁采用后期预留植筋，实施难度极大，并且自身和对大桥的结构安全均不可控，所以基础、横梁及桥墩为不可分割的整体，前期均按最大包容性荷载设计。

3.3 箱梁前期施工必要性分析

车站箱梁不具备前期施工的必要性，主要出于以下三个方面考虑：

（1）自身具备后期施工条件。箱梁局部后期可采用支架现浇施工，考虑前期桥墩和横梁已经实施，可能会给架设机具的进出和架设带来不便，但总的来说具备后期实施条件。

（2）两种制式下箱梁设计荷载包容性经济性较差。轨道设计荷载主要由列车荷载及恒载控制。两种制式对应的列车竖向荷载详见图3、图4。钢轮钢轨制式二期恒载约90kN/m[1]，跨坐式单轨制式轨道梁和二期恒载约53kN/m[2]，钢轮钢轨制式较之跨坐式单轨制式，车辆荷载及恒载均较大，因此结构整体设计计算时荷载可按钢轮钢轨制式控制，能满足为将来改造为跨座式单轨预留必要的实施条件的要求。但前期按较大荷载的钢轮钢轨制式的包容性设计，而如果后期确定为跨座式单轨制式，将造成整体经济性差、资源浪费。

图3 钢轮钢轨As列车8节编组列车竖向静荷载（单轴重P=150kN）

图4 跨坐式单轨列车8节编组列车竖向静荷载（单轴重P=110kN）

（3）预埋连接件差异性。制式的不同注定轨道与箱梁间的预埋件形式、定位及数量的不同。总体上讲，前期预埋件的不同在一定程度上制约了箱梁前期的实施条件。

通过研究，箱梁前期施工经济性较差，并且考虑预埋件设置的差异性，自身具备后期实施条件，故不宜前期施工。那么前期预留工程主要为基础、桥墩及横梁。

4 前期施工构件包容性研究

4.1 前期施工构件剖析

前面提到前期预留工程为基础、桥墩及横梁，且均按最大包容性荷载设计。除荷载包容外，还需考虑预留工程中横梁预留数量、桥墩间净宽、横梁标高的包容性。从车站建筑的角度看：

（1）横梁预留数量主要取决于车站的规模，即车站设置在引桥上的层数及长度；

（2）桥墩间净宽除了上层公路的需求外，还需验证是否满足车站站台宽度的需求；

（3）横梁的标高主要取决于车站的竖向限界，比如接触网限界的高度、站台的高度以及站厅的高度等。

故本次研究主要从车站规模、站台宽度及竖向限界三个方面进行包容性研究。

4.2 涉及的主要技术标准

涉及的主要技术标准见表1及图5、图6。

表1 As车钢轮钢轨与跨座式单轨主要技术标准

图5 As车钢轮钢轨制式主要建筑限界图

图6 跨座式单轨制式主要建筑限界图

图7 桥式车站纵剖面图

4.3 包容性研究

（1）车站规模的包容性

车站为高架侧式站台两层车站，预留横梁设置分站台层、站厅层。

站台层：8As车钢轮钢轨制式有效站台长度为160m，每侧站台设置3组楼扶梯通往站厅层；8节编组的跨座式单轨制式有效站台长度为120m，每侧站台设置2组楼扶梯通往站厅层。显而易见，前期按钢轮钢轨制式的160m有效站台长度预留，如后期改成跨座式单轨制式，有效站台长度缩短至120m，可取消1组楼扶梯。那么根据引桥跨度与有效站台长度的比值，站台层需预留4跨，设横梁5道，见图7。

站厅层：为满足3组楼扶梯的设置，站厅层长度需预留2跨，设横梁3道，见图7。

（2）车站站台宽度的包容性

本次车站站台宽度包容性设计中，车站站台位于桥墩间，净空为18m，是否满足宽度要求，主要从车站站台宽度包括轨行区宽度、侧站台宽度、楼扶梯宽度及柱子宽度四方面进行分析。

①轨行区宽度：8160mm （2×有效站台区直线段线路中心至站台边缘距离+侧式站线间距；详见表1，取大值）；

② 侧站台宽度：2500mm（满足规范要求[3-4]）；

③楼扶梯宽度：0mm（楼扶梯外挂于桥墩外侧，按0考虑）；

④柱子宽度（按400mm钢柱考虑）。

经计算，车站站台最小总宽度为13.96m，该工程结合公路桥梁自身需求，桥墩间净宽18m，满足两种制式的包容性，并且较大预留还能为远期客流的增加提供可控条件。

（3）车站竖向限界的包容性

该车站竖向限界包容性设计中，主要通过不同制式的轨面标高、站台层标高、轨行区结构底板面标高、上结构板底面标高、站厅层功能需求五方面进行控制。以郭家沱站为例，该站为平坡，见表2。

根据表2，郭家沱站在两种不同制式下的控制性标高计算见表3。

那么，本次计算上结构板底面（上层公路结构板底面）限界标高的目的有两点：（1）验证上游专业预留条件是否满足要求车站建筑限界；（2）指导后期施做雨棚或吊顶的空间高度。故需考虑轨行区自身建筑限界标高与站台层控制物限界标高。

（1）上结构板底面标高

轨行区限界标高可通过表3得出，需以钢轮钢轨制式为准，不小于237.422m；站台层控制上结构板底面标高的是垂直电梯（一般高出站台层4.7m，见图8），需以跨座式单轨制式为准，即233.872m+4.7m=238.572m。经比较，最终上结构板底面标高取大值，即238.572m。

表2 不同制式的轨面标高

表3 郭家沱站两种制式下控制性标高

图8 跨座式单轨制式标高控制物剖面示意图

（2）站台层横梁顶面标高

轨行区结构底板面标高以跨座式单轨为准，取230.522m。那么扣除站台层桥式箱梁的高度h1，即可确定站台层横梁顶面标高为（230.522-h1）m。

（3）站厅层横梁顶面标高

站厅层横梁顶面标高计算较为简单，综合考虑站台层横梁高度h2、吊顶内设备净高（取0.6m）、吊顶厚度（取0.2m）、站厅层吊顶高度（取3m）、站厅层设备夹层高度（取2.0m，电扶梯上基坑深度最小要求，见图8）、站厅层桥式箱梁h3等因素，可计算出站厅层横梁顶面标高。

4.4 包容性研究总结

前期实施的基础、桥墩及横梁按钢轮钢轨制式的最大荷载设计。对前期实施构件包容性设计进行分析，确定需预留两层共8道横梁，验证了桥墩间距18m可行，并列举横梁标高计算过程，为开展下一步工作提供了合理、有效的设计支撑。

5 结论

结合实际工程案例，总结出在不确定轨道制式的环境下，如何既能确保前期预留工程经济、安全，又能保证后期建设条件的方法。并分析出对前期必要施工构件除按最大制式荷载设计外，还需兼顾考虑两种制式下车站规模、站台宽度和限界标高的包容性及其相关包容性的控制因素。通过研究，意在指导类似工程的前期设计，在选择桥式车站时，做出总体方案预判，在方案深化前提出前期预留节点工程及其包容性的相关控制要素，指导深化设计工作。