公铁共线相互关系处理的探讨

2020-06-20华夏

工程技术研究 2020年9期

关键词：共线高架桥桥墩

华夏

（东南大学建筑设计研究院有限公司，江苏南京 210096）

随着我国基础设施建设的快速发展，为了节约用地，很多城市的地铁轨道与公路或城市道路共用同一平面和横断面进行建设，但轨道交通、公路、城市道路的建设和管理归属3个不同的职能部门，导致这3种交通项目在前期规划、设计、建设过程中很难做到统筹考虑。

1 公路与地铁高架桥共线

1.1 项目概况

某新建公路项目捆绑地铁同步建设，因行业的要求不同，公路和地铁由不同单位设计、同一单位施工、同一部门进行项目建设管理。地铁高架桥位于公路的中分带内，中分带宽6m，地铁高架桥承台宽5.9m，承台埋深在公路路床顶标高以下，路面边部搭接在承台上。

该路段位于圩区，公铁共线长6.8km，软基采用水泥搅拌桩处理，容许工后沉降采用一般路段规范值30cm。建成通车后因路基不均匀沉降，致使左、右幅路面内边缘的纵断面呈波浪起伏，地铁高架桥桥墩承台处路缘石呈现“凸起”。交工验收时对其进行了相关调查和分析，主要原因是路基沉降导致承台处脱空，路面边部搭接在承台上，约束了此处的路面沉降。

1.2 路基不均匀沉降调查

为了查明路基沉降情况，沿左、右幅路面内外边缘和距路面内边缘6m处进行纵断面高程测量，6.8km长路段内分别布置1448、1433个断面，高架桥承台处测距为2、3m，地铁高架桥跨中前后测距为5、10m。根据《公路工程质量检验评定标准》的规定，沥青路面纵断面高程允许偏差±15mm，横坡允许偏差±0.3%。左、右幅路面内边缘纵断高程合格率分别为87.5%、47.0%，横坡合格率分别为85.7%、88.9%。

为了查明高架桥桥墩承台处路面脱空情况，采用地质雷达法探测，在左、右幅各布置一条测线，测线距路面内边缘1～2m。检测长度13km。检测结果显示，个别承台的纵向和横向宽1～2m范围内路面底基层下出现脱空、孔洞现象。

1.3 脱空、孔洞形成的原因

承台处脱空是受路基沉降影响形成的，因埋设于中分带内的高架桥桥墩承台宽5.9m，而中分带仅宽6m，导致道路路面边部搭接于承台上，一般路段的路面随路基一起沉降，而承台位置的路面受刚性基础的约束沉降相对较小。孔洞应该是基坑回填时留下的缺陷。设计时没有考虑路基、路面与桥墩承台之间采取隔离、隔开措施，虽然路面施工时采用了立模施工，但因受断面宽度的影响，路面边部包括路缘石仍然搭接在承台上。

1.4 处理措施

采取了路基与承台隔离解除约束、脱空压浆、路面铣刨加铺补平、调顺调平路缘石等处理措施。路段内承台共192座，不同程度的脱空、孔洞共15处，占7.8%。

对脱空部位进行压浆填封处理，横向距路缘石1m左右，钻2个孔（注浆孔和出浆孔），钻孔深度穿过路面结构层至脱空处。最严重的一处脱空压浆用了1t多水泥。

2 城市道路与地铁高架桥共线

2.1 工程概况

某工程为公路兼城市道路功能，与地铁共线长10km，地铁通车运营后，地面道路进行拓宽改造。地铁高架桥桥墩布置在地面道路6m宽的中分带内，桥墩承台宽5.8m，并线起终点地铁高架采用门式墩桥梁，桥墩布置在中分带和侧分带内。

共线段位于软基路段，桥头采用预应力混凝土管桩、MJS桩，承台2～5m范围内采用MJS桩，其余采用水泥搅拌桩。容许工后沉降按桥头10cm、构造物及承台附近20cm、一般路段30cm控制。高架桥桥墩位置的路面边部也因中分带宽度不够搭接于承台之上，路面施工完成后不久，路基沉降导致桥墩承台处路缘石“凸起”，因是老路改建工程，路基沉降量较小，且承台埋置较深，所以路缘石凸起不太“突出”。

2.2 地面道路侵入地铁“特别保护区范围”

（1）共线段有6处地铁高架站的桥墩承台侵入道路行车道。（2）并线起终点门式墩承台侵入道路行车道左、右边缘。（3）高架桥桥墩有2处布置在下穿被交道路中。

2.3 保护方案

（1）地铁高架桥桥墩承台伸入地面道路的路段。因地铁建成后，调整了地面道路竖向规划，地铁桥墩承台上加载超过了承台覆土厚度80cm的要求。经地铁设计单位对地铁承台上加载的覆土进行桥梁单桩承载力验算，机动车道路基填筑方式分3种情况：第一，承台上加载不超过1m的路段按一般路基填筑。第二，不超过2m的路段机动车道全断面采用泡沫轻质土填筑，底部设40cm碎石垫层。在承台外5m范围内布置两排MJS工法桩，以减小对承台附近土体的扰动。桩径采用2.4m，桩间距3.6m，梅花形布置，桩顶设置40cm碎石垫层。路基填泡沫轻质土，两侧立模施工，其设计和施工均采用公路建设标准。第三，超过2m的路段采用浅埋式桩板结构。桩板结构作为地基处理，其上填泡沫轻质土。桩板结构桩基距高架桥桩基6D（高架桥桩径）。（2）地铁桥墩位于下穿道路的路段。承台周边2～5m范围的软基处理采用MJS桩，用连续配筋混凝土替代路面底基层。（3）临近高架桥承台软基处理方案。距地铁承台2～5m范围的软基处理采用MJS工法，以减小对承台附近土体的扰动。（4）不同处理方案之间的过渡处理。不同处理方案的交界处20m内设置多层土工材料进行过渡处理。

3 体会和建议

3.1 中分带宽度应根据公铁共线的“双重功能”确定

地铁高架桥与干线公路或城市主干路共线，高架桥布设在地面道路的中分带时，从规划、项目前期研究开始，就应根据地面道路中分带的功能来确定其宽度，除应满足布设高架桥承台的要求以外，还应满足中分带护栏设置条件，不设护栏时，应满足埋设路缘石的宽度要求。

（1）满足中分带护栏设置要求。《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81—2017）相关条文规定“作为干线的一级公路，整体式断面中间带宽度小于或等于12m，或者12m宽度范围内有障碍物时，必须设置中央分隔带护栏”。即使中间带宽＞12m，为保护地铁高架桥桥墩，也应设置护栏。上述工程中分带宽6m，为保护地铁高架桥桥墩，应按规范规定“必须设置中央分隔带护栏”，但若中分带宽度不具备设置护栏的条件，护栏移至中分带的中线上，采用组合型波形梁护栏。而中分带的土质较疏散，设在6m宽中分带中间的护栏，对行车安全和桥墩的保护作用不大。为保护好地铁高架桥桥墩，中分带宽度应考虑设置波形梁护栏的要求。

（2）满足路面边部放坡施工的要求。路面边部采用传统的放坡施工，侧向宽度单侧需要1.5m（含路缘石），如图1所示。

图1 放坡施工横向宽度（单位：cm）

（3）满足路面结构侧向宽度的临界值要求。满足路面结构侧向宽度的临界值需要50cm。路面边部采用立模施工后，因基层、底基层的侧向宽度减小，沥青混凝土路面结构的基层、底基层层底拉应力逐渐增大，基层、底基层侧向宽度的临界值为基层比面层宽10cm、底基层比基层宽10cm，如图2所示。

（4）满足路面边部立模施工要求。如果横断面施工宽度受限制，为避免桥墩承台侵入道路路面范围，路面可采用立模施工的方法，立模施工的侧向宽度需要65cm。当地铁与公路或城市道路共线时，由于技术标准不同，地铁的平面线形与公路或城市道路的平面线形并非数学概念的平行线，因此，公路或城市道路中分带的宽度应充分考虑、充分协调地铁高架桥、地铁车站的布置，避免高架桥承台侵入道路路面范围。

图2 立模施工横向宽度（单位：cm）

综上所述，综合考虑设置中分带护栏、保证路面边部压实度、避免桥墩承台侵入道路路面等需要，路面边部侧向宽度应≥75cm。从上述两个工程来看，路面采用立模施工时，中分带宽度不宜＜7.5m；采用传统的放坡施工时，中分带宽度不宜＜9m。

3.2 高架桥承台与地面道路之间采取隔离、隔开措施

高架桥承台不应伸入地面道路，同城其他公铁共线基本互不干扰。如受条件限制无法避免承台伸入地面道路时，应采取保护措施。高架桥承台与地面道路路基之间用沙石料隔离一定的距离，或用沥青、油毡、泡沫板等材料隔开，其顶面应有防裂措施。如条件受限无法避免承台伸入道路路面范围时，应保证承台顶面在路基工作区深度以下一定距离，宜≥20cm，便于在素土层设置防裂土工材料，避免在石灰土路床层设置防裂土工材料。