哈西大街跨哈南站鐵路立交橋方案研究

傅琦

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司東北分院，黑龍江 哈爾濱150006）

1 概述

哈爾濱南站位于黑龍江省哈爾濱市南崗區(qū)，為一等站，按技術(shù)作業(yè)性質(zhì)為編組站，站場布局是雙向縱列式三級(jí)六場。本次研究橋跨越車輛段12 條線、Ⅰ場13 條線、王孫下行線、機(jī)務(wù)段3 條線、貨線2 條線、Ⅵ場15 條線、王孫上行線，共計(jì)47 條鐵路線路。

2 技術(shù)指標(biāo)

2.1 道路等級(jí)：城市主干路；

2.2 設(shè)計(jì)車速：60km/h；

2.3 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100 年；

2.4 荷載等級(jí)：城-A 級(jí)（跨鐵路部分提高30%），人群荷載3.5kN/m2；

2.5 鐵路限界：凈空按雙層集裝箱標(biāo)準(zhǔn)≥7.96m；凈距≥3.5m；

2.6 抗震設(shè)防烈度：7 度，按8 度設(shè)防。

3 方案研究

3.1 下穿方案研究

下穿方案跨鐵路段設(shè)計(jì)方案不能中斷行車，同時(shí)應(yīng)盡量減少對(duì)其通過能力及站內(nèi)行車組織的干擾，因此我院選擇采用盾構(gòu)法施工，對(duì)鐵路站場未來發(fā)展不構(gòu)成限制；在車道板下方可以預(yù)留做綜合管廊使用。隧道為雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)。其中鐵路盾構(gòu)區(qū)間段600m，兩側(cè)各20m 豎井；鐵路北側(cè)市政地道橋520m，引道160m；鐵路南側(cè)市政地道橋680m，引道280m。鐵路盾構(gòu)為雙箱布置，直徑14m，間距12m。市政地道橋?yàn)殡p箱布置，斷面為2-12.5m 框構(gòu)橋形式。全線最大縱坡3.87%，縱斷面線形受起終點(diǎn)交叉口控制。盾構(gòu)縱斷面坡度0.3%。利用限界上方與內(nèi)凈空之間的空間安裝射流風(fēng)機(jī)、車道信號(hào)燈、照明燈具、水噴霧頭、攝像頭、漏泄電纜等設(shè)備。盾構(gòu)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，盾構(gòu)外徑14.4m，壁厚0.7m，內(nèi)直徑13m，雙洞凈距為14m。盾構(gòu)始發(fā)井及接收井采用明挖法施工，圍護(hù)樁支護(hù)，內(nèi)設(shè)襯砌結(jié)構(gòu)，始發(fā)井長100m，寬60m，深約30m；接收井長23m，寬60m，深約30m，結(jié)合全線綜合考慮，在縱斷最低點(diǎn)處應(yīng)設(shè)置雨水排水泵房

3.2 上跨方案研究

橋梁為雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)。全線最大縱坡3.87%，起終點(diǎn)兩側(cè)需分別在綏化路交叉口及規(guī)劃路交叉口落地。斜拉橋方案實(shí)際最小凈空9.24m，鋼桁梁橋方案實(shí)際最小凈空9.99m，均超出按雙層集裝箱標(biāo)準(zhǔn)≥7.96m 的要求，縱斷面線形受起終點(diǎn)交叉口控制。市政部分橋梁橫斷面形式為0.5m 防撞護(hù)欄+11.0m 機(jī)動(dòng)車道+0.5m 防撞護(hù)欄+1.0m 間距+11.0m 機(jī)動(dòng)車道+0.5m 防撞護(hù)欄，全寬25m?？玷F路部分橋梁橫斷面依據(jù)橋式不同各不相同。上跨方案為滿足與下穿方案功能一致，需配套新建綜合管廊一處。

3.3 上跨方案橋式研究

如本項(xiàng)目采用上跨方案，由于橋梁基礎(chǔ)施工期間承臺(tái)開挖位于哈南站內(nèi)，同時(shí)架設(shè)主橋梁段期間，需占用站內(nèi)場地用于運(yùn)輸、存放、吊裝梁段。結(jié)合哈南站站場限制條件，主橋方案應(yīng)盡量采用大跨度結(jié)構(gòu)，減少墩柱結(jié)構(gòu)對(duì)鐵路站場的影響，同時(shí)由于總體方案中縱斷較低，為盡量增大凈空，減少對(duì)鐵路及接觸網(wǎng)的影響，主橋梁高應(yīng)盡量壓縮。本次可行性研究設(shè)計(jì)中，多種上跨方案中可行的四個(gè)方案論述如下：方案一為（100+225+100）m 雙塔雙索面斜拉橋，施工方法為懸臂拼裝方案；方案二為（118+198+118）m 雙塔雙索面轉(zhuǎn)體斜拉橋，施工方法為轉(zhuǎn)體施工方案；方案三為（118+198+118）m 雙塔單索面轉(zhuǎn)體斜拉橋，施工方法為轉(zhuǎn)體施工方案；方案四為4x108m 等截面鋼桁梁橋，施工方法為頂推施工方案。

4 方案比選

由表1 中各方案比較可以看出，下穿方案對(duì)于城市及鐵路長遠(yuǎn)發(fā)展的角度看，是有益處的，施工及運(yùn)營階段都對(duì)鐵路站場干擾最小。但同時(shí)也要看到下穿方案存在的各種缺陷和問題：

4.1 工程造價(jià)增加：下穿方案較上跨方案工程范圍增加，同時(shí)增加工程投資。由于需滿足鐵路鐵軌至下穿隧道頂距離需大于15m，為滿足嚴(yán)寒地區(qū)冰雪路面道路坡度要求，控制道路縱坡小于4%，則工程起點(diǎn)從綏化路需移至哈爾濱大街，工程終點(diǎn)（地道出口）距離三環(huán)路200m 處，工程全長為2280m,比上跨方案長940m；工程建安費(fèi)比上跨橋方案多出96707 萬。

4.2 交通功能欠缺：因地道橋長度較長，地道橋建成后僅為三環(huán)至哈爾濱大街快速通道。電纜路、伊春路、綏化路等相交路車輛無法利用地道橋?qū)崿F(xiàn)快速交通，因無不能通過周邊路網(wǎng)疏散車流，經(jīng)由三環(huán)的車流直接匯入至哈西核心區(qū)并交通擁堵。同時(shí)地道敞開段將哈西大街兩側(cè)商業(yè)分割，對(duì)區(qū)域商業(yè)造成不利影響。

4.3 施工工期長：由于埋深較深，該段需采用隧道斷面結(jié)構(gòu)，穿鐵路段需采用盾構(gòu)機(jī)頂進(jìn)，同時(shí)進(jìn)行鐵路線防護(hù)及防沉降監(jiān)測；同時(shí)開挖施工敞開段地道。施工周期需比高架橋方案延長約10 個(gè)月以上。

4.4 增加維護(hù)成本：因下穿方案隧道距離長，隧道內(nèi)排水無法自排，需要增設(shè)泵站，同時(shí)隧道內(nèi)需設(shè)置24h 通風(fēng)設(shè)備，較立交方案在運(yùn)營期間需更大的使用成本。

4.5 造成不利社會(huì)影響：因哈西大街鐵路南側(cè)已修建完成（去年），隧道方案需將在原路開挖敞開段，同時(shí)施工兩側(cè)輔道，破壞原已修建完成的哈西大街，短時(shí)間內(nèi)重復(fù)修建會(huì)造成不利的社會(huì)影響；綜合考慮各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從控制工程造價(jià)，符合市政道路規(guī)劃，對(duì)鐵路影響時(shí)間盡量縮短，后期養(yǎng)護(hù)維修方便等方面考慮，推薦上跨方案二：（118+198+118）m 雙塔雙索面轉(zhuǎn)體斜拉橋。

表1 方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)照表

5 結(jié)論

隨著轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)研究的不斷進(jìn)步以及轉(zhuǎn)體施工技術(shù)研究的不斷深入，轉(zhuǎn)體施工工藝經(jīng)驗(yàn)成熟，轉(zhuǎn)體噸位紀(jì)錄不斷被刷新。本項(xiàng)目推薦方案（118+198+118）m 雙塔雙索面轉(zhuǎn)體斜拉橋，充分利用哈南站內(nèi)各場區(qū)線群間沿鐵路線路方向空地，采用轉(zhuǎn)體施工的總體方案，對(duì)今后類似項(xiàng)目在跨越大型鐵路站場的方案研究均可廣泛應(yīng)用。

本項(xiàng)目推薦方案（118+198+118）m 雙塔雙索面轉(zhuǎn)體斜拉橋，不但有效利用了既有空地，減少了對(duì)鐵路行車的干擾，有利于鐵路部門決策。轉(zhuǎn)體場面壯觀，令人印象深刻，社會(huì)反響大，對(duì)于先進(jìn)的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及施工工藝在東北地區(qū)的發(fā)展具有非常大的推動(dòng)作用。斜拉橋造型優(yōu)美，與城市整體風(fēng)貌和諧統(tǒng)一，建成后也必將成為一處靚麗的城市景觀。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中分別為建設(shè)單位提供了600m 下穿盾構(gòu)14.4m 直徑雙洞隧道方案；4x108m 等截面頂推鋼桁梁橋方案；（100+225+100）m 雙塔雙索面懸臂拼裝斜拉橋方案；（118+198+118）m 轉(zhuǎn)體單（雙）索面混凝土斜拉橋方案。以上各方案均做了深入研究，都具有較強(qiáng)操作性和實(shí)用性，本次研究過程中積累的這些橋式素材和方案構(gòu)思，今后也能在類似項(xiàng)目中充分發(fā)揮價(jià)值，為建設(shè)單位決策提供更多的有益思路。

本工程所述推薦方案（118+198+118）m 雙塔單索面轉(zhuǎn)體斜拉橋已于2020 年11 月順利轉(zhuǎn)體。