淺談地鐵車站與立交橋疊建在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題

中鐵隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司 四川成都

摘要：地鐵與立交橋在城市交通方面發(fā)揮了巨大的作用，前者在道路下方，后者在道路上方，兩者疊建有時(shí)不可避免，國(guó)內(nèi)外也有相關(guān)的工程實(shí)例。本文主要就地鐵與立交橋疊建可能出現(xiàn)的有關(guān)情況以及地鐵車站在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題展開(kāi)論述，希望對(duì)以后此類設(shè)計(jì)有所幫助。

關(guān)鍵詞：地鐵；立交橋；疊建；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

近年來(lái)，我國(guó)城市的發(fā)展速度越來(lái)越快，城市人口的數(shù)量也在日益劇增，為滿足市民的出行需求，地鐵與立交橋梁在城市交通中大量出現(xiàn)。地鐵車站與立交橋多設(shè)置在主要的交通路口，有的地方道路寬度較小，只有將站橋疊建才能滿足工程要求，這給地鐵車站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增加了要求以及難度。

1、站橋疊建的幾種情況

城市立交橋多布置于道路的正上方，立交橋中心線與道路中心線重合，而地鐵車站考慮到客流的吸引以及出入口的布置以及車站施工時(shí)交通疏解的需要，多布置于道路的一側(cè)，車站中心線大多與道路中心線不重合，當(dāng)然也有重合的情況。

1.1對(duì)中疊建

某城市地鐵車站與立交橋疊建，立交橋橋墩為雙柱形式，為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，立交橋基礎(chǔ)放在地鐵車站頂板之上，立交橋墩柱中心線與車站中心線重合，如圖1.1-1和圖1.1-2所示。這是站橋疊建中最常見(jiàn)到的形式，這種疊建方式使得車站結(jié)構(gòu)布置比較對(duì)稱，傳力途徑明確，上部荷載通過(guò)車站兩根中柱傳至地基，底板受力均勻，對(duì)于控制不均勻沉降有利。立交橋橋基礎(chǔ)與車站頂板鋼筋不連接，接觸部位不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，避免結(jié)構(gòu)開(kāi)裂滲水。

1.2偏心疊建

某城市地鐵車站與立交橋疊建，立交橋橋墩為雙柱形式，放在地鐵車站頂板之上，立交橋墩柱中心線與車站中心線不重合，如圖1.2-1和圖1.2-2所示。

這種疊建方式不是很常見(jiàn)，由于該站為換乘站，換乘節(jié)點(diǎn)已經(jīng)預(yù)留好接口，車站站位已經(jīng)定死，橋梁由于需要必須設(shè)置于道路中心處，因此站橋需要偏心疊建。這種疊建方式使得車站承受立交橋傳來(lái)的偏心荷載，通過(guò)中柱及側(cè)墻傳至地基，使得底板受力不均，容易出現(xiàn)不均勻沉降。在車站頂板設(shè)置轉(zhuǎn)換梁作為立交橋墩基礎(chǔ)，鋼筋連接，橋與車站為剛性連接。這樣容易出現(xiàn)應(yīng)力集中情況，容易在結(jié)構(gòu)連接部位出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致車站滲水。

1.3立交橋與地鐵隧道的關(guān)系

有時(shí)，立交橋樁也會(huì)和地鐵區(qū)間出現(xiàn)沖突，也需要對(duì)橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)以避開(kāi)地鐵區(qū)間，保證兩者的結(jié)構(gòu)安全，如圖1.3-1所示。

按立交橋基礎(chǔ)的正常設(shè)置，樁基會(huì)與地鐵隧道沖突，此時(shí)只需對(duì)橋樁基進(jìn)行一些調(diào)整，避開(kāi)地鐵隧道即可，比較簡(jiǎn)單。

2、車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要注意的幾個(gè)問(wèn)題

常規(guī)的地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，車站主要考慮水壓力、土側(cè)壓已經(jīng)頂板上的覆土以及地面車輛荷載，人防、地震及施工工況等一般不是結(jié)構(gòu)內(nèi)力及配筋的控制工況，控制工況主要為車站正常使用階段的裂縫寬度。然而站橋疊建之后，情況則大為不同。如今，站、橋的設(shè)計(jì)存在一些共性問(wèn)題：1、站、橋的建設(shè)方以及設(shè)計(jì)單位往往不是一家，所以很多東西不是一方所能決定?，F(xiàn)如今處理此問(wèn)題的方式一般是，站、橋兩家設(shè)計(jì)單位互提要求以及提供相關(guān)參數(shù)作為對(duì)方的設(shè)計(jì)輸入資料；2、由于專業(yè)的不同，站、橋設(shè)計(jì)所采用的國(guó)家及行業(yè)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)不一致；因此車站結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意一下幾個(gè)問(wèn)題。

2.1立交橋與地鐵車站采用何種連接方式

兩者結(jié)構(gòu)脫開(kāi)還是剛性連接？筆者認(rèn)為，這需要結(jié)合實(shí)際工程情況進(jìn)行選擇。一般地鐵車站頂板覆土在3～4m左右，若是覆土深度滿足立交橋設(shè)計(jì)相關(guān)要求，則應(yīng)將兩者結(jié)構(gòu)脫離開(kāi)來(lái)（鋼筋不連接，混凝土不同時(shí)澆筑），這樣結(jié)構(gòu)受力不會(huì)相互干擾，立交橋?qū)⒌罔F車站作為剛性地基，地鐵車站承受橋梁豎向及水平力（若有），不會(huì)傳遞彎矩，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榱⒔粯驈澗爻霈F(xiàn)裂縫。

有時(shí)，由于車站軌道埋深及相關(guān)接口限制，頂板覆土較淺，不滿足立交橋設(shè)計(jì)要求，則需將橋墩與車站剛性連接，立交橋墩與頂板鋼筋連接，混凝土整體澆注。如上所述，此連接方式存在諸多弊端，應(yīng)盡量避免采取此連接方式。

2.2車站計(jì)算模型的建立及橋梁荷載的錄入

一般情況下，地鐵車站只選取典型的橫斷面，簡(jiǎn)化為平面模型計(jì)算，但站橋疊建的話，立交橋墩沿車站縱向布置，有時(shí)橋跨不一，很難選取典型的計(jì)算斷面，這時(shí)就需要建立車站的整體模型進(jìn)行計(jì)算，以便更準(zhǔn)確計(jì)算車站結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。

從圖2.2-2中可明顯看到，車站頂板在有橋墩位置內(nèi)力較其他區(qū)域大

2.3應(yīng)重視結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)

橋墩與車站直接連接的部位，如頂板、頂縱梁等位置應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的受力分析進(jìn)行加強(qiáng)，如頂板加厚、梁截面加大等，集中荷載較大位置應(yīng)進(jìn)行抗剪承載力驗(yàn)算。筆者在對(duì)某一站橋疊建車站進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，將頂縱梁?jiǎn)为?dú)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算配筋。

計(jì)算結(jié)果能明顯看出，在有橋墩位置梁彎矩較大，結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行了加強(qiáng)設(shè)計(jì)

2.4 根據(jù)地質(zhì)情況，重視底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及不均勻沉降控制

橋梁傳給車站的荷載，最終會(huì)傳至地基。“對(duì)中疊建”的車站，中柱所承受的荷載較大，容易對(duì)底板造成沖切破壞，因此應(yīng)對(duì)底板與中柱連接部位進(jìn)行加強(qiáng)?！捌寞B建”的車站，由于偏載的存在，容易造成地基應(yīng)力的不均勻，造成沉降的不均勻，結(jié)構(gòu)容易發(fā)生開(kāi)裂等，因此應(yīng)著重于不均勻沉降的控制。其實(shí)不管是“對(duì)中疊建”還是“偏心疊建”的車站，都應(yīng)重視結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)以及不均勻沉降的控制。

圖2.4-1中車站在底板下設(shè)置了較多的樁基礎(chǔ)，底板也進(jìn)行了加厚，圖2.4-2中，僅在有橋墩一側(cè)柱下方進(jìn)行了加強(qiáng)處理。根據(jù)筆者的三圍計(jì)算結(jié)果顯示，橋梁荷載在經(jīng)過(guò)車站結(jié)構(gòu)傳至地基，對(duì)地基應(yīng)力有一定的影響，但是幅度不是想象中大。圖2.4-1中在底板設(shè)置大量的樁基，筆者認(rèn)為無(wú)此必要，應(yīng)結(jié)合模型計(jì)算結(jié)果適當(dāng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)即可。

綜上，我們應(yīng)當(dāng)重視站、橋疊建的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但也不能過(guò)于夸大橋?qū)囌窘Y(jié)構(gòu)的影響，應(yīng)當(dāng)借鑒成功的工程案例并結(jié)合準(zhǔn)確的模型理論分析來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣才能做到結(jié)構(gòu)的最優(yōu)。目前，我國(guó)正處在地鐵建設(shè)的高峰期，工期壓力大，設(shè)計(jì)周期短，很多時(shí)候未能做到精細(xì)化設(shè)計(jì)，大多數(shù)車站結(jié)構(gòu)構(gòu)件偏大，配筋偏大。特別是再遇到這種站橋疊建情況，有的則無(wú)限制的增加車站結(jié)構(gòu)尺寸及配筋，不僅浪費(fèi)資源，有時(shí)還影響建筑功能的使用以及通風(fēng)、給排水的功能，實(shí)無(wú)必要。

由于筆者水平有限，文中難免出現(xiàn)些許錯(cuò)誤，還請(qǐng)批評(píng)指正。