某高速公路上跨地鐵車輛段出入線設(shè)計(jì)及施工方案比選

某高速公路上跨地鐵車輛段出入線設(shè)計(jì)及施工方案比選

楊秀娟陳開橋

(中鐵大橋局股份有限公司武漢430050)

摘要武漢某高速公路府河特大橋南引橋采用等高現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，下部結(jié)構(gòu)為單排三柱式樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；其中在施工里程K3+191～K3+221段上跨地鐵2號(hào)線一期工程常青車輛段和金銀潭站之間的出入線(雙線)。受地鐵運(yùn)營線及附屬設(shè)施影響，文中從施工工期、費(fèi)用及對(duì)地鐵運(yùn)營線影響等方面對(duì)設(shè)計(jì)及施工方案進(jìn)行比選，采用較為經(jīng)濟(jì)、合理的設(shè)計(jì)實(shí)施方案，既滿足使用功能及施工工期要求，又減少了對(duì)地鐵運(yùn)營線的干擾，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞高速公路上跨地鐵線設(shè)計(jì)施工方案比選

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.02.025

收稿日期：2015-01-03

府河特大橋南引橋起止里程K2+771～K3+611，路線長840m，下部結(jié)構(gòu)為單排三柱式樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，頂寬33.5m，底寬11.25m，左幅梁高1.8m，右幅梁高1.6m，單幅橋面寬16.5m。上跨地鐵線30m跨單幅混凝土方量約345m3。預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1　預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)圖(單位: m)

南引橋14，15號(hào)墩上跨地鐵2號(hào)線一期工程常青車輛段和金銀潭站之間的出入線(雙線)，該段線路防護(hù)欄間距14.3m，橋梁中心線與地鐵線路中心線夾角85°。地鐵2號(hào)線采用B1型車，軌距1 435mm，車輛基本寬度2.8m，車輛高度最大3.8m。

14號(hào)墩墩柱邊緣距地鐵線路外側(cè)鋼軌最近為3.8m，梁底與軌面最小凈空7.21m。

地鐵2號(hào)線運(yùn)營前，施工單位在14，15號(hào)墩已按設(shè)計(jì)圖施工了9根樁基，該樁基按樁頂標(biāo)高18.00m施工，因地鐵線路因素，地面標(biāo)高發(fā)生了變化，約為20.8m。且樁基施工受地鐵影響的14號(hào)墩樁基剩14-5號(hào)樁基未施工，樁基邊緣距軌道邊緣5.89m，系梁、墩柱均未施工。

地鐵2號(hào)線外側(cè)電纜溝從已施工完成的14號(hào)墩左幅樁基上部通過。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)探挖，共發(fā)現(xiàn)3層計(jì)27組地鐵管網(wǎng)影響14號(hào)墩基礎(chǔ)施工。

因14號(hào)墩右幅及15號(hào)墩左幅墩頂設(shè)置了帽梁，對(duì)11～14號(hào)墩右幅3×30m一聯(lián)，12～15號(hào)墩左幅3×30m一聯(lián)，14～18號(hào)墩右幅4×30m一聯(lián)，15～18號(hào)墩左幅3×30m一聯(lián)共計(jì)4聯(lián)現(xiàn)澆箱梁施工造成影響。

1設(shè)計(jì)方案比選

根據(jù)建設(shè)單位要求，軌道交通2號(hào)線長青車輛段出入口交叉段，機(jī)場(chǎng)二通道調(diào)整橋跨，主體結(jié)構(gòu)完全避讓地鐵附屬設(shè)施。

施工單位通過現(xiàn)場(chǎng)探挖、調(diào)查，14號(hào)墩應(yīng)沿順橋向整體往小里程方向平移6m(14～15號(hào)墩跨度進(jìn)行調(diào)整)，調(diào)整上部結(jié)構(gòu)，才能滿足施工要求。

(1) 方案比選一。上部結(jié)構(gòu)采用30m跨預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁。原設(shè)計(jì)14及15號(hào)施工樁基廢除，調(diào)整14及15號(hào)墩樁位，14及15號(hào)墩位向小里程偏移6m，仍采用30m預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，梁高為1.6m不變。采用支架現(xiàn)澆施工。

(2) 方案比選二。上部結(jié)構(gòu)變更為36m跨簡(jiǎn)支鋼箱梁。原設(shè)計(jì)14號(hào)施工樁基廢除，調(diào)整14號(hào)墩，保留15號(hào)墩，14號(hào)墩位向小里程偏移6m，跨度由30m調(diào)整為36m，變更后鋼箱梁梁高按1.6m設(shè)計(jì)。

(3) 方案比選三。上部結(jié)構(gòu)采用30m跨預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁。原設(shè)計(jì)14及15號(hào)施工樁基廢除，調(diào)整14及15號(hào)墩樁位，14及15號(hào)墩位向小里程偏移6m，上部結(jié)構(gòu)調(diào)整為30m跨預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁；采用架橋機(jī)架設(shè)施工。

2跨線施工方案比選

2.1　上部結(jié)構(gòu)為30 m跨預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁

受既有地鐵線運(yùn)營影響，跨線部分采用梁式支架實(shí)施方案。結(jié)合跨線圍欄間距及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，支架跨度按18m設(shè)計(jì)。

2.1.1施工設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)部分?；A(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)樁徑為1.2m，單根樁長約25m，單幅單側(cè)按5根一排，為減少對(duì)地鐵運(yùn)營干擾影響，跨線左右幅同步實(shí)施，共設(shè)支架基礎(chǔ)樁基為20根，500延米。

立柱及分配梁。鉆孔樁頂部設(shè)2H588型鋼，支架立柱采用830mm×10mm鋼管立柱，支承在擴(kuò)大基礎(chǔ)上，立柱頂部設(shè)2H588分配梁，與鋼管立柱進(jìn)行焊接固定。

縱梁及防護(hù)結(jié)構(gòu)。分配梁上布設(shè)雙層貝雷梁(梁高3.2m)[1]，貝雷梁上全鋪一層18mm厚竹膠板及薄鐵皮，作施工防護(hù)之用。貝雷梁施工按照鐵路要求進(jìn)行“要點(diǎn)”施工作業(yè)。現(xiàn)澆支架施工設(shè)計(jì)總體布置見圖2。

圖2　30 m跨預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁

2.1.2凈空計(jì)算

凈空計(jì)算參數(shù)如下。

軌頂標(biāo)高為22.300m，梁底標(biāo)高29.572m，施工支架上部結(jié)構(gòu)高度為3.2m。

跨線凈空為29.572-22.300-3.2=4.072m。

小于地鐵運(yùn)營線最低4.5m凈空要求，需與地鐵部門進(jìn)行溝通。

2.1.3投入的主要施工設(shè)施、設(shè)備

采用上部結(jié)構(gòu)為30m跨預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁，投入的主要施工設(shè)施、設(shè)備：汽車吊5臺(tái)，旋挖鉆機(jī)1臺(tái)，施工支架等。

2.1.4施工周期分析

根據(jù)設(shè)計(jì)方案及施工方案，施工周期如下。

鉆孔樁施工時(shí)間為24d，系梁墩柱施工時(shí)間為15d，施工支架施工時(shí)間為61d，混凝土梁及橋面系施工時(shí)間為40d，總工期為140d。

2.2　上部結(jié)構(gòu)為36 m跨簡(jiǎn)支鋼箱梁

受既有地鐵線運(yùn)營影響，跨線部分采用梁式支架實(shí)施方案。結(jié)合跨線圍欄間距及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，支架跨度仍按21m設(shè)計(jì)。

2.2.1施工設(shè)計(jì)

(1) 基礎(chǔ)部分?；A(chǔ)采用混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸按1.5m×2.0m×0.8m設(shè)計(jì)，承載應(yīng)力約為120kPa，單幅單側(cè)按5個(gè)一排，因工期要求，跨線左右幅同步實(shí)施，共設(shè)支架基礎(chǔ)為20個(gè)，24m3C30混凝土；底層配筋，頂部設(shè)鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件，鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)總重量約8 t。

(2) 立柱及分配梁。支架立柱采用直徑×壁厚=630mm×10mm鋼管立柱，支承在2HW588×300型鋼上，立柱頂部設(shè)2HW588×300分配梁，與鋼管立柱進(jìn)行焊接固定。

(3) 縱梁及防護(hù)結(jié)構(gòu)。分配梁上布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)型貝雷梁(梁高1.50m)，貝雷梁上全鋪一層18mm厚竹膠板及薄鐵皮，作施工防護(hù)之用[2]。貝雷梁施工按照鐵路要求進(jìn)行“要點(diǎn)”施工作業(yè)。

薄鐵皮鋪設(shè)完后，按施工設(shè)計(jì)要求，測(cè)量抄平鋼箱梁底部標(biāo)高，進(jìn)行鋼箱梁吊裝及焊接施工作業(yè)。支架總體布置見圖3。

圖3　36 m跨簡(jiǎn)支鋼箱梁現(xiàn)澆支架布置圖(單位: m)

2.2.2凈空計(jì)算參數(shù)

軌頂標(biāo)高為22.300m，梁底標(biāo)高為29.572m，施工支架上部結(jié)構(gòu)高度為1.52m。

跨線凈空為29.572-22.300-1.52=5.752m。

滿足地鐵運(yùn)營線最低4.5m凈空要求。施工按4.7m控制，梁底預(yù)留1m空間用于鋼箱梁焊接后噴涂施工作業(yè)。

2.2.3投入的主要施工設(shè)施、設(shè)備

采用上部結(jié)構(gòu)為30m跨預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁，投入的主要施工設(shè)施、設(shè)備：汽車吊2臺(tái)，旋挖鉆機(jī)1臺(tái)，施工支架等。

2.2.4施工周期分析

根據(jù)設(shè)計(jì)方案及施工方案，施工周期如下。

鉆孔樁施工時(shí)間為15d，系梁墩柱施工時(shí)間為15d，施工支架施工時(shí)間為8d，鋼箱梁吊裝、焊接施工時(shí)間為35d(鋼箱梁加工制造與鉆孔樁及支架搭設(shè)等工序同步實(shí)施)，橋面系施工時(shí)間為7d，總工期為80d。

2.3　上部結(jié)構(gòu)為30 m跨預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支 T梁

設(shè)計(jì)調(diào)整后，14及15號(hào)墩分別設(shè)置一道蓋梁，上部結(jié)構(gòu)為30m跨預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁，采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制、架橋機(jī)架設(shè)實(shí)施方案。

2.3.1施工設(shè)計(jì)

結(jié)合跨線圍欄間距及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，跨線簡(jiǎn)支T梁考慮在2～5號(hào)墩左幅場(chǎng)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，制梁臺(tái)座設(shè)置2個(gè)，配邊梁模板1套，中梁模板1套，施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置存梁臺(tái)座8個(gè)，滿足10片存梁要求。在9～11號(hào)墩左幅現(xiàn)澆箱梁橋面拼裝架橋機(jī)，并完成相關(guān)取證工作。每片T梁在制梁臺(tái)座完成張拉壓漿后，采用2臺(tái)3 000kN汽車吊直接吊裝上橋，吊裝至橋面運(yùn)梁臺(tái)車上，通過架橋機(jī)完成T梁跨線架設(shè)。為確保架橋機(jī)施工作業(yè)及后續(xù)橋面濕接縫、防撞墻等施工過程中，防雜物、混凝土碎塊掉入既有地鐵運(yùn)營線，跨線區(qū)間搭設(shè)防護(hù)棚架。施工布置圖見圖4。

圖4　30 m跨預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支 T梁架設(shè)布置圖(單位: m)

2.3.2凈空計(jì)算參數(shù)

軌頂標(biāo)高22.300m，梁底標(biāo)高29.572m，防護(hù)棚架面板高度0.65m。

跨線凈空29.572-22.300-0.65=6.622m。

滿足地鐵運(yùn)營線最低4.5m凈空要求。

2.3.3投入的主要施工設(shè)施、設(shè)備

采用上部結(jié)構(gòu)為30m跨預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁，投入的主要施工設(shè)施、設(shè)備：汽車吊4臺(tái)，旋挖鉆機(jī)1臺(tái)，架橋機(jī)1臺(tái)，運(yùn)梁臺(tái)車1臺(tái)，施工支架等。

2.3.4施工周期分析

根據(jù)設(shè)計(jì)方案及施工方案，施工周期如下。

鉆孔樁施工時(shí)間為24d，系梁墩柱施工時(shí)間為15d，蓋梁施工30d(簡(jiǎn)支梁預(yù)制同步進(jìn)行)，架橋機(jī)架梁30d，其余施工工序?yàn)?5d，總工期為114d。

3方案比選及結(jié)論

(1) 采用混凝土現(xiàn)澆箱梁跨線方案，本跨預(yù)計(jì)費(fèi)用為：主體結(jié)構(gòu)費(fèi)用約379.6萬元，施工措施費(fèi)用479.1萬元，總計(jì)858.7萬元，施工工期較長。

(2) 采用簡(jiǎn)支鋼箱梁跨線方案，本跨預(yù)計(jì)費(fèi)用為：主體結(jié)構(gòu)費(fèi)用約1 133.6萬元，施工措施費(fèi)用約222.6萬元，總計(jì)1 356.2萬元。鋼箱梁可采用工廠分段預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)存放等待要點(diǎn)、點(diǎn)內(nèi)拼裝焊接作業(yè)，施工工期相對(duì)較短，施工對(duì)地鐵運(yùn)營影響較小，安全風(fēng)險(xiǎn)較小；調(diào)整后的11～14號(hào)墩右幅，12～14號(hào)墩左幅，15～18號(hào)墩左右幅共4聯(lián)現(xiàn)澆梁施工可不受地鐵集團(tuán)影響，現(xiàn)澆箱梁對(duì)應(yīng)的輪廓構(gòu)造圖及鋼筋布置圖均可不作調(diào)整，僅須調(diào)整縱向鋼束數(shù)量及局部彎曲坐標(biāo)，設(shè)計(jì)修改工作量較小，可立即開展施工。

(3) 采用30m跨預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁跨線方案，本跨預(yù)計(jì)費(fèi)用為：主體結(jié)構(gòu)費(fèi)用約301.8萬元，施工措施費(fèi)用約292.3萬元，總計(jì)594.1萬元。施工對(duì)地鐵運(yùn)營干擾小，安全風(fēng)險(xiǎn)較??；調(diào)整后的11～14號(hào)墩右幅，12～14號(hào)墩左幅，15～18號(hào)墩左右幅共4聯(lián)現(xiàn)澆梁施工可不受地鐵集團(tuán)影響，一旦完成施工設(shè)計(jì)，即可開展現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)；同時(shí)，簡(jiǎn)支梁預(yù)制工作可與基礎(chǔ)施工、防護(hù)支架搭設(shè)施工同步展開，工期可滿足要求。

通過對(duì)設(shè)計(jì)方案、施工工期、費(fèi)用及現(xiàn)場(chǎng)施工難度、對(duì)地鐵運(yùn)營線的影響進(jìn)行比選、分析，采用30m跨預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁跨線方案較經(jīng)濟(jì)、合理。

4結(jié)語

橋梁設(shè)計(jì)施工方案的比選是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，在城市橋梁綜合工程實(shí)施中，存在地上高壓走廊、地下管線、路網(wǎng)平面交叉等眾多影響因素。在實(shí)施中，應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目本身具有的實(shí)際功能及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，在技術(shù)可行的前提下，通過設(shè)計(jì)、施工科學(xué)論證、比較和優(yōu)化，使工程既滿足使用要求，又減少對(duì)地方的干擾，最大限度地降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

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