運營地鐵上方橋涵設(shè)計

鄧 霞，徐 慧

（中都工程設(shè)計有限公司南京分公司，江蘇 南京210000）

0 引 言

近年來，隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，很多地鐵修建在城市規(guī)劃道路正下方。橋梁也就不避免的在地鐵上方修建，而橋梁設(shè)計就間接影響著地鐵安全和橋梁施工方法，橋梁設(shè)計中遇到的問題及應(yīng)對方法具有十分重要的實際意義。

1 工程概況

本次設(shè)計范圍內(nèi)道路紅線下有已運營的地鐵4號線，道路走向與地鐵走向一致。本次設(shè)計范圍內(nèi)，規(guī)劃捷運大道與規(guī)劃河、現(xiàn)狀西留村前溝及九鄉(xiāng)河相交，擬分別新建規(guī)劃北縱二河中橋（1-20 m 簡支空心板梁），見圖1。西留村前溝箱涵，見圖2。九鄉(xiāng)河大橋35 m+40m +35 m 組合式箱梁），見圖3。

圖1 規(guī)劃北縱二河中橋平面與地鐵位置關(guān)系圖（單位：m）

圖2 箱涵平面圖

圖3 九鄉(xiāng)河大橋樁基與地鐵平面關(guān)系圖（單位：m）

2 地鐵上方橋梁設(shè)計遇到的問題及解決辦法

2.1 問題1：需滿足與地鐵結(jié)構(gòu)的凈距離是多少？

解決辦法：在最開始接到項目并知道構(gòu)筑物下方有地鐵時，就需要主動與地鐵部門溝通，這樣才能保證設(shè)計方案的可行性，并在后面的可行性研究、初步設(shè)計及施工圖中少走彎路，得到地鐵部門的文件要求如下：

（1）根據(jù)《南京市軌道交通條例》（2014 年7 月）第三章保護(hù)區(qū)管理第十九條規(guī)定：本市設(shè)立軌道交通控制保護(hù)區(qū)和軌道交通特別保護(hù)區(qū)，保障軌道交通規(guī)劃、建設(shè)的順利進(jìn)行和建成后的安全運營。地下車站和隧道結(jié)構(gòu)外邊線外側(cè)5 m 內(nèi)范圍內(nèi)設(shè)立特別保護(hù)區(qū)。各地可根據(jù)地方文件查詢。

（2）根據(jù)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T 202—2013）3. 2. 4 外部作業(yè)凈距控制管理值宜符合表1 的規(guī)定。

表1 外部作業(yè)凈距控制管理值

2.2 問題2：橋涵區(qū)段均在地鐵4 號線正上方，但是又不完全平行，怎么滿足與軌道的凈距要求？

解決辦法：（1）規(guī)劃北縱二河中橋位于規(guī)劃河道上，河道還未實施，需在橋梁施工前先開挖河道到位，規(guī)劃河設(shè)計河底標(biāo)高位于現(xiàn)狀地表以下約2.2 m、開挖標(biāo)高位于現(xiàn)狀地表以下約2.6 m，河道開挖坑底滿足與地鐵結(jié)構(gòu)的豎向距離（不小于6 m）。河道開挖對軌道結(jié)構(gòu)有卸載，需進(jìn)行安全影響評估。橋梁采用的是樁基礎(chǔ)，設(shè)計中盡量優(yōu)化橋梁平面布置，盡量加大橋梁樁基與地鐵結(jié)構(gòu)的平面距離，樁基平面布設(shè)在地鐵保護(hù)線范圍以外（不小于5 m）。根據(jù)《安評報告》本區(qū)段捷運大道工程建設(shè)對地鐵區(qū)間隧道的影響在可控范圍之內(nèi)，滿足地鐵結(jié)構(gòu)變形控制要求。

（2）九鄉(xiāng)河大橋，墩臺樁基平面布設(shè)在道路紅線外（橋墩在河道里，不額外占地；橋臺只是埋在地面以下的承臺在道路紅線外，上部結(jié)構(gòu)在道路紅線以內(nèi)，經(jīng)相關(guān)部門許可，采用此方案），以滿足樁基平面布設(shè)在地鐵保護(hù)線范圍以外（不小于5 m）。還需考慮橋臺承臺開挖與地鐵結(jié)構(gòu)的豎向距離（不小于6 m）。橋梁施工前先進(jìn)行河道補償施工，將九鄉(xiāng)河大橋上下游各25 m 范圍內(nèi)河道清淤至區(qū)間抗浮壓板頂標(biāo)高+2.58 m。橋梁接線段路基最大填方高度3.1m，最大挖方深度1.6 m，滿足與地鐵結(jié)構(gòu)的豎向距離（不小于6 m）。承臺開挖及河道補償開挖均對區(qū)間隧道為卸載，根據(jù)《安評報告》本區(qū)段捷運大道工程建設(shè)對地鐵區(qū)間的影響在可控范圍之內(nèi)。

（3）箱涵平面橫跨地鐵上方。需考慮基坑設(shè)計，基坑開挖坑底與地鐵隧道頂豎向凈距（不小于6 m）。由于麒東線不能中斷交通，在麒東線側(cè)設(shè)置靜壓式鋼板樁支護(hù)，后期不拔除，需考慮樁底與地鐵隧道頂豎向凈距（不小于6 m）。根據(jù)《安評報告》，西留村前溝箱涵施工引起的地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)最大上浮為0.4 mm小于隧道結(jié)構(gòu)上浮控制值，因此本節(jié)點捷運大道工程建設(shè)對地鐵區(qū)間的影響在可控范圍之內(nèi)。

2.3 問題3：九鄉(xiāng)河大橋橋墩樁基在地鐵修建后抗浮的加固區(qū)外側(cè)，雖然滿足距離地鐵結(jié)構(gòu)5 m的要求，但是距離加固區(qū)咬合樁太近，成樁地層主要為卵礫石，考慮到大橋樁基距離抗浮壓板樁較近，其引起的區(qū)間加固結(jié)構(gòu)，變形較大，怎么處理？

解決辦法：（1）采用大跨徑橋型跨越；（2）加大橋梁樁基與地鐵隧道結(jié)構(gòu)（抗浮壓板樁）的水平距離不小于2.5 m，并采用回旋鉆等微擾動樁基施工工藝施工，鋼套筒護(hù)壁等措施，確保橋樁施工時地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形滿足地鐵運營期間變形控制要求。

本橋由于橋梁起點距離平交口較近，橋梁終點距離高速較近，且高速上方有高壓電線等因素限制，只能采取下穿高速，解決辦法（1）無法實現(xiàn)。為保證安全，采取解決辦法（2），本項目所有橋梁樁基礎(chǔ)均采用全回轉(zhuǎn)超前鋼管護(hù)壁+ 旋挖+ 管孔內(nèi)泥漿液面標(biāo)高控制的施工工藝設(shè)計措施，力求控制地基土超挖和擾動作用。鋼套管長度與橋梁樁基長度相同。施工中應(yīng)控制好各工序的銜接，避免塌孔，成孔設(shè)備就位后，必須平正穩(wěn)固，確保在施工中不發(fā)生傾斜、移動。為準(zhǔn)確控制成孔深度，在樁架或樁管上設(shè)置控制深度的標(biāo)尺，以便在施工中進(jìn)行觀測記錄。

2.4 問題4：九鄉(xiāng)河大橋蓋梁和承臺橫向跨徑較大，造成橋墩蓋梁寬度較大，洪評建議加大橋梁跨徑，怎么解決？

解決辦法：（1）采用分離式橋梁過河方案，繞開地鐵。（2）采用輕型上部結(jié)構(gòu)，如鋼橋。（3）三跨橋改為采用大跨徑橋型跨越。（4）采用現(xiàn)在的方案，橫橋向樁與樁間距較大，臺身與樁間設(shè)置預(yù)應(yīng)力混凝土倒梯形承臺；橋墩采用門式框架橋墩，蓋梁設(shè)置預(yù)應(yīng)力。并由原來的30 m+40 m+30 m 跨徑改為35 m+40 m+35 m 組合式箱梁。

本項目分離式橋梁方案紅線碰到了基本農(nóng)田，本方案無法實施。鋼橋由于造價高，受力復(fù)雜，后期養(yǎng)護(hù)成本高及養(yǎng)護(hù)困難而沒采用。大跨徑橋型跨越也無法實現(xiàn)。采用解決辦法（4）

2.5 問題5：橋梁墩臺施工在隧道上方土方開挖及回填量較大，施工過程中極易引起地鐵隧道產(chǎn)生較大變形，怎么應(yīng)對？

優(yōu)化道路縱斷面設(shè)計，盡量在滿足洪評的條件下減小橋梁設(shè)計高度，以減小地鐵結(jié)構(gòu)上方挖填方高度。

2.6 問題6：對現(xiàn)狀地鐵的采取什么保護(hù)措施？

針對項目建設(shè)工作內(nèi)容、建設(shè)強度和地質(zhì)條件變化情況，調(diào)查和評價既有地鐵車站（含附屬結(jié)構(gòu)、地下管線性質(zhì)與分布）和區(qū)間結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀劣化情況，明確項目工程建設(shè)實施前、后的針對性處置措施。明確地鐵附屬、管線與項目工程道路、市政管線的銜接接駁關(guān)系。工程實施前地鐵存在滲水和裂縫病害，裂縫采用環(huán)氧砂漿注漿填充修復(fù)，滲漏水采用環(huán)氧砂漿注漿封堵。工程實施后區(qū)間隧道累計收斂超過50mm的襯砌環(huán)做鋼環(huán)加固。

3 地鐵上方新建橋涵對施工的要求

橋梁下部結(jié)構(gòu)施工期間，需加強現(xiàn)場的管控措施，在地面限制大型施工機(jī)械的使用，地面施工超載不允許超過20 kPa，土方回填（開挖）時嚴(yán)禁堆載，隨挖隨清運。細(xì)化施工全過程的專項監(jiān)測方案，道路施工期間建議對區(qū)間管片沉降、收斂變形進(jìn)行全自動監(jiān)測，信息化施工指導(dǎo)開挖、回填、碾壓等施工作業(yè)。既有隧道變形沉降到達(dá)報警值時，應(yīng)立即通知相關(guān)單位，采用相應(yīng)的合理措施予以控制。橋臺基坑開挖為盡量減小土層回填（開挖）至蓋梁底標(biāo)高對既有隧道的影響，隧道上方及兩側(cè)基坑回填（開挖）時做到分段、分層、分塊、對稱、平衡進(jìn)行填土（開挖）?？拥滓陨?0 cm 采用人工集中開挖，嚴(yán)格控制最后一次開挖，嚴(yán)禁超挖。開挖過程中兩端設(shè)截流溝和排水溝，基坑角預(yù)留工作區(qū)設(shè)置一個集水井，基坑內(nèi)滲水、地下水流入集水井后用水泵抽出坑外。

對于基坑土方開挖方量較大的橋臺承臺施工，需對坑內(nèi)實施回壓堆載，以控制地鐵隧道卸載后上浮。在基坑開挖到位后，及時澆筑墊層，待混凝土墊層初凝后，在混凝土表面鋪設(shè)九夾板，用預(yù)先準(zhǔn)備的砂袋進(jìn)行回壓堆載，防止基地回彈隆起。堆載高度約3 m，待墊層混凝土強度達(dá)到滿足規(guī)范要求后搬移砂袋，進(jìn)行后續(xù)施工。

箱涵范圍內(nèi)采用分段開挖施工（每段5 m），采用跳倉施工。

地鐵隧道上方土體開挖及結(jié)構(gòu)施工均安排在夜間列車停運及次日凌晨恢復(fù)運營的時間段內(nèi)進(jìn)行。

4 結(jié) 語

本工程遇到的問題和解決方案以及對施工方法提出的措施，對運營地鐵上方構(gòu)筑物設(shè)計有很好的參考作用。