城市高架桥与地铁共建方案设计——以贵阳市某项目为例

贺 超, 曾 涛

(1. 中国市政工程西北设计研究院有限公司, 贵州贵阳 550000; 2. 中恒工程设计院有限公司, 贵州贵阳 550000)

0 引言

随着我国国民经济和社会生产的迅速发展、城市化进程的不断加快,城市交通也在快速发展。各大城市纷纷开始建设轨道交通以缓解日渐严重的交通拥堵。

贵阳市作为贵州省的省会城市,同时也是一个典型的山地城市,交通拥堵问题也是非常严重,为了缓解交通拥堵,贵阳市早在2013年便开始了轨道交通的修建。同时中心城区也存在很多平交口节点提升改造工程,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铁车站或区间,这给节点改造工程带来不少的困难。

因此,在中心城区多种控制条件下,节点提升改造工程与地铁一体化设计施工方案应该得到更多的关注和重视。

1 工程概况

贵阳市延安西路与枣山路交叉口改造工程位于贵阳市一环线南北向枣山路—浣纱路与东西向干道延安西路交叉口。该节点规划为3层体系菱形立交。

该节点位置边界条件复杂,东北方向为鸿基馨苑,西北方向为盛世明珠,东南方向为裕华大厦,西南方向有市西河流经并建有浣纱桥,另外交叉口下方为浣纱路地下商场。

延安西路高架桥与地铁2号线线位基本重合,枣山路高架桥与地铁3号线线位基本重合,地铁2号线与3号线在该交叉口下方交汇,通过节点位置的浣纱路站进行换乘。

2 节点改造方案设计

2.1 节点总体布置

立交节点按照3层体系菱形立交进行设计,南北向枣山路与东西向延安西路交叉口设置于地面层,延安西路高架桥位于第2层,枣山路高架桥位于第3层(图1)。

图1 节点平面总体布置

2.2 桥梁总体布置

2.2.1 延安西路高架桥

桥梁全部位于地铁车站范围,为与车站结构柱相对应,桥梁纵向总体按3联布置(图2),桥梁全长222 m,桥梁最大纵坡4.5%。

图2 延安西路高架桥总体布置(单位:cm)

2.2.2 枣山路高架桥

桥梁部分位于地铁车站结构范围内,其余位于地铁区间段。为与车站结构柱相对应,跨越交叉口、地下商场及市西河。综合考虑,桥梁纵向总体按3联布置(图3),桥梁全长343.22 m,桥梁最大纵坡5.9%。

图3 枣山路高架桥总体布置(单位:cm)

2.3 桥梁上部结构设计

2.3.1 钢箱梁横断面设计

钢箱梁按单箱三室设计,顶板宽16 m,底板宽11.7 m,悬臂长2.15 m。箱梁顶板设置双向横坡,腹板铅锤,底板水平布置。钢箱梁采用工厂预加工、现场吊装拼接施工。

2.3.2 高架桥上部箱梁设计

延安西路高架桥纵向按照三联布置(表1),枣山路高架桥纵向按照三联布置(表2),由于高架桥位于地铁车站上方,为减小结构自重,主梁均采用钢箱梁。

表1 延安西路高架桥上部箱梁一览

表2 枣山路高架桥上部箱梁一览

2.4 桥梁基础设计

2.4.1 桥位地质构造

拟建场地区域地质构造单元属扬子准地台(一级构造单元)、黔北台隆(二级构造单元)、遵义断拱(三级构造单元)、贵阳复杂构造变形区(四级构造单元),场地内无大的及活动性断裂通过,场地主要被第四系覆盖层所覆盖,下伏地层为三叠系下统大冶组(Td),下伏基岩主要为薄层-中厚层石灰岩,岩层倾向90°,倾角52°,场地内岩层呈单斜构造。场区岩体节理裂隙发育,岩屑夹泥质充填,节理面起伏不平,较粗糙,连通性较差,胶结差。

自新构造运动以来,拟建场地范围内无活动性断层发育,场地及其周边环境无滑坡、崩塌、泥石流、地下采空区、岩溶塌陷、地面沉降、地裂缝等不良地质作用和现象,地质构造较简单,区域稳定性较好。但存在溶蚀裂隙、沟槽、溶洞、石芽等岩溶形态发育,对岩体完整性及其工程性能影响较大。

2.4.2 延安西路高架桥

P0～P7桥墩全部位于地铁车站结构范围内,但由于高架桥与车站中线存在交角,桥墩未能与车站结构柱直接连接,因而通过车站预留结构柱上方设置转换梁[1]与桥墩连接(图4),转换梁与车站结构柱和桥墩均采用预埋钢筋连接。纵桥向每个墩台下方均为车站结构柱,柱顶设置转换梁,梁截面尺寸为2.5 m×2.5 m。

图4 延安西路高架桥基础设计(单位:cm)

2.4.3 枣山路高架桥

2.4.3.1 P0～P4墩台基础设计

P0～P4墩台全部位于地铁车站结构范围内,经过前期与相关单位对接,采用桥墩直接座落于车站顶板横梁[2]上方(图5),墩柱与横梁通过预埋钢筋连接。纵桥向每个墩台下方均为车站结构柱,柱顶设置上翻横梁,横梁截面尺寸为1.7 m×2.5 m。

图5 枣山路高架桥基础设计(一)(单位:cm)

2.4.3.2 P5桥墩基础设计

P5桥墩位于地铁区间段,高架桥中心线偏离轨道左右线之间的可利用范围,无条件采用标准桥墩承台桩基础,墩位处覆土较深且位于交叉口内,无条件采用扩大基础。经过方案比选,最终采用大跨径承台[3]跨越地铁区间(图6),承台尺寸为21 m×9 m×3 m,采用预应力混凝土结构。承台下方设4根直径1.8 m桩基础,桩基伸入地铁区间结构底板下方3.2 m,基础边缘距离地铁结构最小净距为2.28 m。为减小施工期间对交叉口交通影响,承台考虑横向分节段实施。

图6 枣山路高架桥基础设计(二)(单位:cm)

2.4.3.3 P6桥墩基础设计

P6桥墩位于地铁区间段,桥墩还位于浣纱路地下商场上方。此处轨道左右线距离较近,与高架桥中心线偏离较远,无条件采用标准桥墩承台桩基础,且此处轨道断面较大,若采用承台跨越,则承台跨径较大,且施工对商场及地面交通有较大影响。又由于墩位处地质条件较好,优先采用扩大基础(图7),基础按照2层设计,单层厚度1.75 m,上层尺寸为8 m×3.9 m,下层尺寸为11.5 m×5.9 m。扩大基础位于地下商场内,基础底缘距离地铁区间结构顶缘最小距离为7.73 m。扩大基础底缘附加平均压应力231.6 kPa,最大压应力419.7 kPa,最小压应力43.5 kPa。

图7 枣山路高架桥基础设计(三)(单位:cm)

2.4.3.4 P7桥墩基础设计

P7桥墩位于地铁区间段,墩位处覆土较深,不宜采用扩大基础,而该墩位处具备在左右线之间设置2根桩基的条件,桥墩采用承台桩基础(图8),承台尺寸为7 m×7 m×2.5 m。承台下方设4根直径1.5 m桩基础,桩基伸入地铁区间结构底板下方3.14 m,基础边缘距离地铁结构最小净距为2.47 m。同时,为尽量加大桩基到地铁结构的距离,承台中心线与道路设计线之间设置1 m偏心。

图8 枣山路高架桥基础设计(四)(单位:cm)

2.4.3.5 P8桥台基础设计

P8桥台位于地铁区间段,墩位处覆土较深,不宜扩大基础,而该墩位处具备在左右线之间设置2根桩基的条件,桥台采用轻型桥台(图9),桥台盖梁下方设2根直径φ1.5 m桩基础,桩基伸入地铁区间结构底板下方2.45 m,基础边缘距离地铁结构最小净距为1.675 m。为尽量加大桩基到地铁结构的距离,桩基中心线与道路设计线之间设置0.5 m偏心。

图9 枣山路高架桥基础设计(五)(单位:cm)

3 结束语

P5、P7、P8墩台位于轨道区间段,均采用桩基础,且桩基距离轨道区间段结构较近,施工时应采取措施保证桩基的垂直度,在穿过区间时,应减缓钻进速度,坚决做到“慢施工、高精度、高质量”,确保施工期间轨道结构的安全。另外,在施工中遇到岩溶情况,应及时处理,必要时可采用全钢护筒跟进,避免由于岩溶发育引起偏孔等情况。

城市高架桥与地铁共建,采用一体设计、同步或按计划分步施工,在很大程度上节约总体投资,降低施工期间的社会影响,特别是在中心城区,该方案优势明显,值得推广。

目前,随着地铁2号线开通运营,延安西路高架桥也已投入使用,枣山路高架桥墩柱钢筋已在地铁3号线车站顶板横梁中预埋,共建方案为项目的顺利实施打下坚实的基础。