广州地铁十四号线高架桥梁挡板创新设计

何建梅，郭 敏，刘雨龙

（广州地铁设计研究院股份有限公司 广州510010）

0 引言

广州地铁十四号线高架段敷设区域位于从化城区，重点开展沿线高架桥梁景观设计分析和研究［1］，并将这些研究分析成果运用到高架桥梁工程实施中，达到了预期的景观效果，且对国内其他线路的高架轨道交通建设具有一定的参考和借鉴作用［2］。

桥梁是轨道交通高架线路区间的基本组成元素，是高架线路的细胞，应注重桥梁的美学设计［3，4］。轨道交通高架桥梁两侧设置有挡板结构，挡板结构对高架段的景观设计有着很大的影响作用。在功能上，挡板结构一方面起到对施工现场进行遮挡以防止危险事故发生的作用，另一方面，还作为声屏障、接触网及电缆槽设施的基础［5］。

1 项目概况

广州地铁十四号线一期主线整体呈南北走向，实现北部从化区与广州市中心的连接。采用120 km/h时速快慢车运营模式，保证1小时生活圈的时空目标。一期主线线路长54.3 km，共设13座车站。高架线路长32.5 km，共设7座高架车站，最大站间距6.01 km。广州地铁十四号线长大区间大规模采用全刚构体系桥梁，全刚构体系采用4 m×40 m大跨度结构，大跨度全刚构体系给城市地上、地下的交通走廊留出更大的发展空间，桥型布置如图1所示。

图1 全刚构体系桥型布置Fig.1 Layout of Bridge Type for Rigid Frame System

全刚构体系主梁采用预制节段拼装工法，实现绿色建造施工［6］。主梁高2 m，梁顶宽10 m，梁底宽2.4 m。桥面两侧挡板高1.1 m，挡板采用预制拼装工法，全线约3.45万片，桥面系统布置如图2所示。

图2 桥面系统布置Fig.2 Layout of Bridge Deck Subsidiary

2 轨道交通高架桥梁挡板现状

目前，国内已建成的轨道交通高架段大部分采用现浇挡板。由于挡板结构尺寸小，施工时混凝土振捣不易密实；同时，挡板的现浇施工一般为高空作业，对施工要求高，如措施不当容易出现污水高空洒落，严重时还会出现混凝土掉落，影响地面行人和交通安全。现浇挡板主要存在以下缺点和局限：

⑴ 轨道交通高架区间现浇挡板需要在现场架设模板、绑扎钢筋和浇筑混凝土，不能实现绿色环保施工。

⑵ 电缆需外挂在挡板内侧，增加挡板受力，且电缆经常暴晒，不利于其耐久性，安装电缆支架的挡板如图3所示。

图3 安装电缆支架的挡板Fig.3 Baffle with Cable Support Installed

⑶ 轨道交通高架区间声屏障基础一般采用了对穿螺栓的连接方式，如图4所示。

图4 声屏障对穿螺栓连接Fig.4 Sound Barrier with Bolt Connection

⑷ 挡板顶面一般不设横坡，下雨天挡板顶的污水外溢污染挡板外侧；且挡板外侧螺栓、螺母容易锈蚀并污染挡板外侧，对高架景观造成不良影响，如图5所示。

⑸ 轨道交通高架区间挡板内侧一般设凹槽，单块挡板体量较大，不方便运输，如图6所示。

图5 声屏障外侧被对穿螺栓锈水污染Fig.5 Contamination on the Outside of the Sound Barrier

图6 设置内侧凹槽的挡板Fig.6 Baffle Set Inner Groove

3 轨道交通高架桥梁挡板创新设计

预制挡板作为装配式结构的一种，竖向挡板构件通常在预制场预制，然后在现场通过现浇混凝土将预制板构件连接在一起，实现绿色环保施工［7］。

3.1 轨道交通高架桥梁挡板的结构设计

标准段挡板分为预制块件及现浇块件两部分，均采用C40混凝土。挡板高1.1 m［8］，纵向长1 996 mm，顶宽110 mm，底宽200 mm，在满足受力的条件下尽量减小板厚，方便运输。在挡板中央设置了380 mm×380mm的挡板立柱作为声屏障的安装基础，如图7所示。

图7 挡板设声屏障立柱基础横断面Fig.7 Cross Section of Sound Barrier Column Foundation

高架桥梁上的供电系统敷设在电缆槽结构中，电缆槽安装在挡板现浇块上，现浇块长度加长到710mm，挡板标准断段横断面如图8所示。

挡板的设计细节：

⑴ 挡板现浇块高200 mm，通长宽400 mm，纵向每隔1 m加长到710 mm作为电缆槽的安装基础，相邻两处加长块间距不得超过1 m，如图8所示。

⑵ 挡板下缘长280 mm，可包住箱梁翼缘，防止雨水污染箱梁腹板，如图8所示。

⑶ 挡板标准段顶宽110 mm，减小积灰，设置了1：10的内倾斜坡，防止污水外溢到挡板外侧影响桥梁景观，细部大样详如图9所示A大样。

⑷ 挡板中部设置声屏障立柱基础，基础顶设50 mm深凹槽，外侧留50 mm的挡块，避免声屏障螺栓锈水外溢污染挡板外侧，如图9所示B大样。

图8 挡板结构标准段横断面Fig.8 Cross Section of Sandard Section of Baffle Structure

图9 挡板结构顶部详图Fig.9 Top Detail of Baffle Structure

3.2 轨道交通高架桥梁挡板的创新点

广州地铁十四号线高架桥梁预制挡板预制块及现浇块轴测图如图10所示，其创新点主要有以下几点：

⑴ 轨道交通高架区间预制挡板结构，在大量减少现场湿作业的前提下，能大大提高挡板结构施工效率。在现场通过现浇混凝土将预制板构件连接在一起，现场湿作业相对较少。

⑵ 挡板现浇段设计成齿梳状，作为电缆的基础，避免电缆外挂在挡板内侧，且齿梳状结构可减少桥梁二期荷载。

⑶ 在挡板结构上采用预埋直立式螺栓的方式，力求改善对穿螺栓连接方式的弊端。在挡板顶设置了防污水外溢的挡块，且横向设向内的横坡，防止污水外溢。

图10 挡板结构轴侧图Fig.10 Shaft Side View of Baffle Structure

⑷ 板结构内侧取消了凹槽，挡板形式的变化既方便运输又方便现场施工。

⑸ 挡板下缘设挡块包住箱梁翼缘，避免挡板的雨水流到箱梁腹板外侧。

4 预制挡板的施工工艺

4.1 预制挡板的分块原则

预制挡板在一联桥的布设形式通常为：B+n×A+B，其中A为标准挡板，长度一般为2 m（含4 mm拼缝宽），n为标准挡板的个数，B为梁端非标挡板，以往工程常用挡板布设方法如图11所示。由于广州十四号线全刚构体系联长种类较多时，非标准挡板长度不一，梁端非标挡板类型较多，如果采用以往挡板布设方法将造成模板套数较多，不便于标准化预制［9］。

图11 以往工程常用挡板布设方法Fig.11 Baffle Layout Method Commonly Used in Engineering

由于环评对噪声防护要求越来越高，许多地段需设置全封闭声屏障或预留远期安装全封闭条件。而挡板中部设立柱作为声屏障的基础，立柱顶预埋声屏障钢构件，所以声屏障的安装要求桥梁两侧挡板立柱应对齐，偏差不得大于1°。

然而，曲线段上桥梁内外两侧弧长不等造成挡板安装总长不等，以往挡板布设方法难以保证桥梁两侧挡板立柱对齐的要求。需要找到其它有效的挡板排布形式。通过结合二次开发，分析线路曲线要素，对一联桥上布置三类挡板A（2 m）、B（1.9 m）、C（1.8 m），并通过程序进行自动组合，在满足声屏障安装要求的前提下，生成挡板布置平面图与挡板布置参数表。

4.2 预制挡板的制造、安装精度要求

预制挡板中部设置声屏障基础立柱，挡板现浇块作为桥梁与挡板预制块的联系构件，同时作为支承电缆槽的基础。挡板预制块需考虑声屏障安装精度及土建预制、施工方便两个因素［9］。挡板的制造精度如表1所示。

表1 挡板预制精度要求Tab.1 Precision Requirements for Prefabricated Baffles

声屏障对挡板安装提出的要求如表2所示。

4.3 预制挡板的制造、安装精度要求

表2 挡板安装及现浇块施工精度要求Tab.2 Baffle Installation Accuracy Requirements

利用声屏障基础立柱预埋螺栓及加劲板作为挡板的吊装点，预埋螺栓采用4根8.8级M24普通螺栓，加劲板钢板尺寸为3 800 mm×3 000 mm×20 mm，加劲板上设直径50 mm的吊装孔，挡板吊装点如图12所示。

图12 挡板吊装点构造Fig.12 Structural of Baffle Lifting Point

挡板安装方案采用一种可在轨道梁上随意行走的起吊设备，将挡板运输至轨道梁下某位置后，由该起吊设备将挡板起吊至轨道梁高度，再运行至安装位置进行安装［10］。本工程利用龙门吊起升档板，如图13所示。

首先把运输车辆停于安装栏板箱梁的正下方，天车横移至车辆上方，下放吊钩，钩住栏板钢丝绳，然后垂直上升起吊，超过箱梁高度后停止上升，再向内侧横移至箱梁翼缘端部，如图14所示。

图13 挡板吊装设备Fig.13 Baffle Hoisting Equipment

挡板临时固定。挡板安装时应准确对位，确保栏板预留钢筋与箱梁预留钢筋一一对应，并进行焊接临时固定。

4.4 预制挡板与箱梁后浇块连接

现浇块通过预埋钢筋与桥梁及预制挡板连接。现浇块不仅是桥梁与预制挡板的联系构件，同时作为支撑电缆槽的基础，如图10所示。

5 结论

对广州地铁十四号线高架桥梁挡板关键技术进行研究，得出以下结论：

图14 龙门吊吊装挡板现场Fig.14 Lifting Baffle with Gantry Crane

⑴ 竖向挡板构件通常在预制场预制，然后在现场通过现浇混凝土将预制板构件连接在一起。预制挡板结构具有建造速度快、节约劳动力、减少现场模板量和建筑垃圾、可以将材料和能耗在预制场中集中管控等优点。

⑵ 预制挡板通过设置齿梳状现浇段作为设备的基础，避免挡板内侧外挂设备，改善结构的受力。

⑶ 通过设置直立式螺栓、防污水外溢挡块、挡板顶部设横向反坡、挡板下缘设挡块的细部构造，解决挡板螺栓锈蚀后污水外溢污染挡板及箱梁腹板内侧的问题。

⑷ 声屏障安装要求桥梁两侧挡板立柱应对齐，偏差不得大于1°，通过控制挡板施工精度及安装精度满足声屏障的安装要求。