廣州地鐵十四號(hào)線高架橋梁擋板創(chuàng)新設(shè)計(jì)

何建梅，郭 敏，劉雨龍

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 廣州510010）

0 引言

廣州地鐵十四號(hào)線高架段敷設(shè)區(qū)域位于從化城區(qū)，重點(diǎn)開展沿線高架橋梁景觀設(shè)計(jì)分析和研究［1］，并將這些研究分析成果運(yùn)用到高架橋梁工程實(shí)施中，達(dá)到了預(yù)期的景觀效果，且對(duì)國(guó)內(nèi)其他線路的高架軌道交通建設(shè)具有一定的參考和借鑒作用［2］。

橋梁是軌道交通高架線路區(qū)間的基本組成元素，是高架線路的細(xì)胞，應(yīng)注重橋梁的美學(xué)設(shè)計(jì)［3，4］。軌道交通高架橋梁兩側(cè)設(shè)置有擋板結(jié)構(gòu)，擋板結(jié)構(gòu)對(duì)高架段的景觀設(shè)計(jì)有著很大的影響作用。在功能上，擋板結(jié)構(gòu)一方面起到對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遮擋以防止危險(xiǎn)事故發(fā)生的作用，另一方面，還作為聲屏障、接觸網(wǎng)及電纜槽設(shè)施的基礎(chǔ)［5］。

1 項(xiàng)目概況

廣州地鐵十四號(hào)線一期主線整體呈南北走向，實(shí)現(xiàn)北部從化區(qū)與廣州市中心的連接。采用120 km/h時(shí)速快慢車運(yùn)營(yíng)模式，保證1小時(shí)生活圈的時(shí)空目標(biāo)。一期主線線路長(zhǎng)54.3 km，共設(shè)13座車站。高架線路長(zhǎng)32.5 km，共設(shè)7座高架車站，最大站間距6.01 km。廣州地鐵十四號(hào)線長(zhǎng)大區(qū)間大規(guī)模采用全剛構(gòu)體系橋梁，全剛構(gòu)體系采用4 m×40 m大跨度結(jié)構(gòu)，大跨度全剛構(gòu)體系給城市地上、地下的交通走廊留出更大的發(fā)展空間，橋型布置如圖1所示。

圖1 全剛構(gòu)體系橋型布置Fig.1 Layout of Bridge Type for Rigid Frame System

全剛構(gòu)體系主梁采用預(yù)制節(jié)段拼裝工法，實(shí)現(xiàn)綠色建造施工［6］。主梁高2 m，梁頂寬10 m，梁底寬2.4 m。橋面兩側(cè)擋板高1.1 m，擋板采用預(yù)制拼裝工法，全線約3.45萬(wàn)片，橋面系統(tǒng)布置如圖2所示。

圖2 橋面系統(tǒng)布置Fig.2 Layout of Bridge Deck Subsidiary

2 軌道交通高架橋梁擋板現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)已建成的軌道交通高架段大部分采用現(xiàn)澆擋板。由于擋板結(jié)構(gòu)尺寸小，施工時(shí)混凝土振搗不易密實(shí)；同時(shí)，擋板的現(xiàn)澆施工一般為高空作業(yè)，對(duì)施工要求高，如措施不當(dāng)容易出現(xiàn)污水高空灑落，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)混凝土掉落，影響地面行人和交通安全?，F(xiàn)澆擋板主要存在以下缺點(diǎn)和局限：

⑴ 軌道交通高架區(qū)間現(xiàn)澆擋板需要在現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)模板、綁扎鋼筋和澆筑混凝土，不能實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保施工。

⑵ 電纜需外掛在擋板內(nèi)側(cè)，增加擋板受力，且電纜經(jīng)常暴曬，不利于其耐久性，安裝電纜支架的擋板如圖3所示。

圖3 安裝電纜支架的擋板Fig.3 Baffle with Cable Support Installed

⑶ 軌道交通高架區(qū)間聲屏障基礎(chǔ)一般采用了對(duì)穿螺栓的連接方式，如圖4所示。

圖4 聲屏障對(duì)穿螺栓連接Fig.4 Sound Barrier with Bolt Connection

⑷ 擋板頂面一般不設(shè)橫坡，下雨天擋板頂?shù)奈鬯庖缥廴緭醢逋鈧?cè)；且擋板外側(cè)螺栓、螺母容易銹蝕并污染擋板外側(cè)，對(duì)高架景觀造成不良影響，如圖5所示。

⑸ 軌道交通高架區(qū)間擋板內(nèi)側(cè)一般設(shè)凹槽，單塊擋板體量較大，不方便運(yùn)輸，如圖6所示。

圖5 聲屏障外側(cè)被對(duì)穿螺栓銹水污染Fig.5 Contamination on the Outside of the Sound Barrier

圖6 設(shè)置內(nèi)側(cè)凹槽的擋板Fig.6 Baffle Set Inner Groove

3 軌道交通高架橋梁擋板創(chuàng)新設(shè)計(jì)

預(yù)制擋板作為裝配式結(jié)構(gòu)的一種，豎向擋板構(gòu)件通常在預(yù)制場(chǎng)預(yù)制，然后在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)現(xiàn)澆混凝土將預(yù)制板構(gòu)件連接在一起，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保施工［7］。

3.1 軌道交通高架橋梁擋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)段擋板分為預(yù)制塊件及現(xiàn)澆塊件兩部分，均采用C40混凝土。擋板高1.1 m［8］，縱向長(zhǎng)1 996 mm，頂寬110 mm，底寬200 mm，在滿足受力的條件下盡量減小板厚，方便運(yùn)輸。在擋板中央設(shè)置了380 mm×380mm的擋板立柱作為聲屏障的安裝基礎(chǔ)，如圖7所示。

圖7 擋板設(shè)聲屏障立柱基礎(chǔ)橫斷面Fig.7 Cross Section of Sound Barrier Column Foundation

高架橋梁上的供電系統(tǒng)敷設(shè)在電纜槽結(jié)構(gòu)中，電纜槽安裝在擋板現(xiàn)澆塊上，現(xiàn)澆塊長(zhǎng)度加長(zhǎng)到710mm，擋板標(biāo)準(zhǔn)斷段橫斷面如圖8所示。

擋板的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)：

⑴ 擋板現(xiàn)澆塊高200 mm，通長(zhǎng)寬400 mm，縱向每隔1 m加長(zhǎng)到710 mm作為電纜槽的安裝基礎(chǔ)，相鄰兩處加長(zhǎng)塊間距不得超過(guò)1 m，如圖8所示。

⑵ 擋板下緣長(zhǎng)280 mm，可包住箱梁翼緣，防止雨水污染箱梁腹板，如圖8所示。

⑶ 擋板標(biāo)準(zhǔn)段頂寬110 mm，減小積灰，設(shè)置了1：10的內(nèi)傾斜坡，防止污水外溢到擋板外側(cè)影響橋梁景觀，細(xì)部大樣詳如圖9所示A大樣。

⑷ 擋板中部設(shè)置聲屏障立柱基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂設(shè)50 mm深凹槽，外側(cè)留50 mm的擋塊，避免聲屏障螺栓銹水外溢污染擋板外側(cè)，如圖9所示B大樣。

圖8 擋板結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段橫斷面Fig.8 Cross Section of Sandard Section of Baffle Structure

圖9 擋板結(jié)構(gòu)頂部詳圖Fig.9 Top Detail of Baffle Structure

3.2 軌道交通高架橋梁擋板的創(chuàng)新點(diǎn)

廣州地鐵十四號(hào)線高架橋梁預(yù)制擋板預(yù)制塊及現(xiàn)澆塊軸測(cè)圖如圖10所示，其創(chuàng)新點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

⑴ 軌道交通高架區(qū)間預(yù)制擋板結(jié)構(gòu)，在大量減少現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)的前提下，能大大提高擋板結(jié)構(gòu)施工效率。在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)現(xiàn)澆混凝土將預(yù)制板構(gòu)件連接在一起，現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)相對(duì)較少。

⑵ 擋板現(xiàn)澆段設(shè)計(jì)成齒梳狀，作為電纜的基礎(chǔ)，避免電纜外掛在擋板內(nèi)側(cè)，且齒梳狀結(jié)構(gòu)可減少橋梁二期荷載。

⑶ 在擋板結(jié)構(gòu)上采用預(yù)埋直立式螺栓的方式，力求改善對(duì)穿螺栓連接方式的弊端。在擋板頂設(shè)置了防污水外溢的擋塊，且橫向設(shè)向內(nèi)的橫坡，防止污水外溢。

圖10 擋板結(jié)構(gòu)軸側(cè)圖Fig.10 Shaft Side View of Baffle Structure

⑷ 板結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)取消了凹槽，擋板形式的變化既方便運(yùn)輸又方便現(xiàn)場(chǎng)施工。

⑸ 擋板下緣設(shè)擋塊包住箱梁翼緣，避免擋板的雨水流到箱梁腹板外側(cè)。

4 預(yù)制擋板的施工工藝

4.1 預(yù)制擋板的分塊原則

預(yù)制擋板在一聯(lián)橋的布設(shè)形式通常為：B+n×A+B，其中A為標(biāo)準(zhǔn)擋板，長(zhǎng)度一般為2 m（含4 mm拼縫寬），n為標(biāo)準(zhǔn)擋板的個(gè)數(shù)，B為梁端非標(biāo)擋板，以往工程常用擋板布設(shè)方法如圖11所示。由于廣州十四號(hào)線全剛構(gòu)體系聯(lián)長(zhǎng)種類較多時(shí)，非標(biāo)準(zhǔn)擋板長(zhǎng)度不一，梁端非標(biāo)擋板類型較多，如果采用以往擋板布設(shè)方法將造成模板套數(shù)較多，不便于標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制［9］。

圖11 以往工程常用擋板布設(shè)方法Fig.11 Baffle Layout Method Commonly Used in Engineering

由于環(huán)評(píng)對(duì)噪聲防護(hù)要求越來(lái)越高，許多地段需設(shè)置全封閉聲屏障或預(yù)留遠(yuǎn)期安裝全封閉條件。而擋板中部設(shè)立柱作為聲屏障的基礎(chǔ)，立柱頂預(yù)埋聲屏障鋼構(gòu)件，所以聲屏障的安裝要求橋梁兩側(cè)擋板立柱應(yīng)對(duì)齊，偏差不得大于1°。

然而，曲線段上橋梁內(nèi)外兩側(cè)弧長(zhǎng)不等造成擋板安裝總長(zhǎng)不等，以往擋板布設(shè)方法難以保證橋梁兩側(cè)擋板立柱對(duì)齊的要求。需要找到其它有效的擋板排布形式。通過(guò)結(jié)合二次開發(fā)，分析線路曲線要素，對(duì)一聯(lián)橋上布置三類擋板A（2 m）、B（1.9 m）、C（1.8 m），并通過(guò)程序進(jìn)行自動(dòng)組合，在滿足聲屏障安裝要求的前提下，生成擋板布置平面圖與擋板布置參數(shù)表。

4.2 預(yù)制擋板的制造、安裝精度要求

預(yù)制擋板中部設(shè)置聲屏障基礎(chǔ)立柱，擋板現(xiàn)澆塊作為橋梁與擋板預(yù)制塊的聯(lián)系構(gòu)件，同時(shí)作為支承電纜槽的基礎(chǔ)。擋板預(yù)制塊需考慮聲屏障安裝精度及土建預(yù)制、施工方便兩個(gè)因素［9］。擋板的制造精度如表1所示。

表1 擋板預(yù)制精度要求Tab.1 Precision Requirements for Prefabricated Baffles

聲屏障對(duì)擋板安裝提出的要求如表2所示。

4.3 預(yù)制擋板的制造、安裝精度要求

表2 擋板安裝及現(xiàn)澆塊施工精度要求Tab.2 Baffle Installation Accuracy Requirements

利用聲屏障基礎(chǔ)立柱預(yù)埋螺栓及加勁板作為擋板的吊裝點(diǎn)，預(yù)埋螺栓采用4根8.8級(jí)M24普通螺栓，加勁板鋼板尺寸為3 800 mm×3 000 mm×20 mm，加勁板上設(shè)直徑50 mm的吊裝孔，擋板吊裝點(diǎn)如圖12所示。

圖12 擋板吊裝點(diǎn)構(gòu)造Fig.12 Structural of Baffle Lifting Point

擋板安裝方案采用一種可在軌道梁上隨意行走的起吊設(shè)備，將擋板運(yùn)輸至軌道梁下某位置后，由該起吊設(shè)備將擋板起吊至軌道梁高度，再運(yùn)行至安裝位置進(jìn)行安裝［10］。本工程利用龍門吊起升檔板，如圖13所示。

首先把運(yùn)輸車輛停于安裝欄板箱梁的正下方，天車橫移至車輛上方，下放吊鉤，鉤住欄板鋼絲繩，然后垂直上升起吊，超過(guò)箱梁高度后停止上升，再向內(nèi)側(cè)橫移至箱梁翼緣端部，如圖14所示。

圖13 擋板吊裝設(shè)備Fig.13 Baffle Hoisting Equipment

擋板臨時(shí)固定。擋板安裝時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確對(duì)位，確保欄板預(yù)留鋼筋與箱梁預(yù)留鋼筋一一對(duì)應(yīng)，并進(jìn)行焊接臨時(shí)固定。

4.4 預(yù)制擋板與箱梁后澆塊連接

現(xiàn)澆塊通過(guò)預(yù)埋鋼筋與橋梁及預(yù)制擋板連接?，F(xiàn)澆塊不僅是橋梁與預(yù)制擋板的聯(lián)系構(gòu)件，同時(shí)作為支撐電纜槽的基礎(chǔ)，如圖10所示。

5 結(jié)論

對(duì)廣州地鐵十四號(hào)線高架橋梁擋板關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論：

圖14 龍門吊吊裝擋板現(xiàn)場(chǎng)Fig.14 Lifting Baffle with Gantry Crane

⑴ 豎向擋板構(gòu)件通常在預(yù)制場(chǎng)預(yù)制，然后在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)現(xiàn)澆混凝土將預(yù)制板構(gòu)件連接在一起。預(yù)制擋板結(jié)構(gòu)具有建造速度快、節(jié)約勞動(dòng)力、減少現(xiàn)場(chǎng)模板量和建筑垃圾、可以將材料和能耗在預(yù)制場(chǎng)中集中管控等優(yōu)點(diǎn)。

⑵ 預(yù)制擋板通過(guò)設(shè)置齒梳狀現(xiàn)澆段作為設(shè)備的基礎(chǔ)，避免擋板內(nèi)側(cè)外掛設(shè)備，改善結(jié)構(gòu)的受力。

⑶ 通過(guò)設(shè)置直立式螺栓、防污水外溢擋塊、擋板頂部設(shè)橫向反坡、擋板下緣設(shè)擋塊的細(xì)部構(gòu)造，解決擋板螺栓銹蝕后污水外溢污染擋板及箱梁腹板內(nèi)側(cè)的問(wèn)題。

⑷ 聲屏障安裝要求橋梁兩側(cè)擋板立柱應(yīng)對(duì)齊，偏差不得大于1°，通過(guò)控制擋板施工精度及安裝精度滿足聲屏障的安裝要求。