城市高架橋與地鐵共建方案設計
——以貴陽市某項目為例

賀 超, 曾 濤

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

0 引言

隨著我國國民經濟和社會生產的迅速發展、城市化進程的不斷加快,城市交通也在快速發展。各大城市紛紛開始建設軌道交通以緩解日漸嚴重的交通擁堵。

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。同時中心城區也存在很多平交口節點提升改造工程,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間,這給節點改造工程帶來不少的困難。

因此,在中心城區多種控制條件下,節點提升改造工程與地鐵一體化設計施工方案應該得到更多的關注和重視。

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。該節點規劃為3層體系菱形立交。

該節點位置邊界條件復雜,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,通過節點位置的浣紗路站進行換乘。

2 節點改造方案設計

2.1 節點總體布置

立交節點按照3層體系菱形立交進行設計,南北向棗山路與東西向延安西路交叉口設置于地面層,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,為與車站結構柱相對應,橋梁縱向總體按3聯布置(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構范圍內,其余位于地鐵區間段。為與車站結構柱相對應,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 橋梁上部結構設計

2.3.1 鋼箱梁橫斷面設計

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

2.3.2 高架橋上部箱梁設計

延安西路高架橋縱向按照三聯布置(表1),棗山路高架橋縱向按照三聯布置(表2),由于高架橋位于地鐵車站上方,為減小結構自重,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 橋梁基礎設計

2.4.1 橋位地質構造

擬建場地區域地質構造單元屬揚子準地臺(一級構造單元)、黔北臺隆(二級構造單元)、遵義斷拱(三級構造單元)、貴陽復雜構造變形區(四級構造單元),場地內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大冶組(Td),下伏基巖主要為薄層-中厚層石灰巖,巖層傾向90°,傾角52°,場地內巖層呈單斜構造。場區巖體節理裂隙發育,巖屑夾泥質充填,節理面起伏不平,較粗糙,連通性較差,膠結差。

自新構造運動以來,擬建場地范圍內無活動性斷層發育,場地及其周邊環境無滑坡、崩塌、泥石流、地下采空區、巖溶塌陷、地面沉降、地裂縫等不良地質作用和現象,地質構造較簡單,區域穩定性較好。但存在溶蝕裂隙、溝槽、溶洞、石芽等巖溶形態發育,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構范圍內,但由于高架橋與車站中線存在交角,橋墩未能與車站結構柱直接連接,因而通過車站預留結構柱上方設置轉換梁[1]與橋墩連接(圖4),轉換梁與車站結構柱和橋墩均采用預埋鋼筋連接?？v橋向每個墩臺下方均為車站結構柱,柱頂設置轉換梁,梁截面尺寸為2.5 m×2.5 m。

圖4 延安西路高架橋基礎設計(單位:cm)

2.4.3 棗山路高架橋

2.4.3.1 P0～P4墩臺基礎設計

P0～P4墩臺全部位于地鐵車站結構范圍內,經過前期與相關單位對接,采用橋墩直接座落于車站頂板橫梁[2]上方(圖5),墩柱與橫梁通過預埋鋼筋連接?？v橋向每個墩臺下方均為車站結構柱,柱頂設置上翻橫梁,橫梁截面尺寸為1.7 m×2.5 m。

圖5 棗山路高架橋基礎設計(一)(單位:cm)

2.4.3.2 P5橋墩基礎設計

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

圖6 棗山路高架橋基礎設計(二)(單位:cm)

2.4.3.3 P6橋墩基礎設計

P6橋墩位于地鐵區間段,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,無條件采用標準橋墩承臺樁基礎,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。又由于墩位處地質條件較好,優先采用擴大基礎(圖7),基礎按照2層設計,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。擴大基礎位于地下商場內,基礎底緣距離地鐵區間結構頂緣最小距離為7.73 m。擴大基礎底緣附加平均壓應力231.6 kPa,最大壓應力419.7 kPa,最小壓應力43.5 kPa。

圖7 棗山路高架橋基礎設計(三)(單位:cm)

2.4.3.4 P7橋墩基礎設計

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

圖8 棗山路高架橋基礎設計(四)(單位:cm)

2.4.3.5 P8橋臺基礎設計

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

圖9 棗山路高架橋基礎設計(五)(單位:cm)

3 結束語

P5、P7、P8墩臺位于軌道區間段,均采用樁基礎,且樁基距離軌道區間段結構較近,施工時應采取措施保證樁基的垂直度,在穿過區間時,應減緩鉆進速度,堅決做到“慢施工、高精度、高質量”,確保施工期間軌道結構的安全。另外,在施工中遇到巖溶情況,應及時處理,必要時可采用全鋼護筒跟進,避免由于巖溶發育引起偏孔等情況。

城市高架橋與地鐵共建,采用一體設計、同步或按計劃分步施工,在很大程度上節約總體投資,降低施工期間的社會影響,特別是在中心城區,該方案優勢明顯,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埋,共建方案為項目的順利實施打下堅實的基礎。