寧波軌道交通4號線高架區(qū)間總體設(shè)計(jì)

包海峰

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究（總院）集團(tuán)有限公司，上海市 200092）

1 項(xiàng)目概況

寧波市軌道交通4號線橫貫寧波市中心城區(qū)，連接中心城和慈城、東錢湖兩個規(guī)劃新城，將寧波市西北和東南區(qū)的大片住宅區(qū)、工業(yè)區(qū)、相應(yīng)的公共活動中心與中心城核心區(qū)連接起來。線路基本走向?yàn)椋篠319（江北大道）—慈城連接線—北環(huán)西路—康莊南路—雙東路—翠柏路—蒼松路—長春路—靈橋路—興寧路—滄海路—首南路—東錢湖外環(huán)路。

線路起點(diǎn)站為慈城站，終點(diǎn)站為東錢湖站，全長36.1 km，其中地下線22.89 km，高架線12.6 km，過渡段0.61 km，見圖1。

圖1 寧波軌道交通4號線線路位置示意圖

北環(huán)路快速路是寧波市快速路系統(tǒng)“四橫五縱五聯(lián)”中重要“一橫”。西起前洋立交收費(fèi)站、東至世紀(jì)大道，全長約15.78 km，走向沿現(xiàn)狀北環(huán)西路-北環(huán)中路。

軌道交通4號線高架段從慈城連接線至江北大道段與北環(huán)路快速路共通道，結(jié)合規(guī)劃和沿線現(xiàn)狀及用地情況，為減少后期建設(shè)的拆遷量，減少對道路交通的影響，根據(jù)相關(guān)部門意見，該段軌道交通高架與北環(huán)路快速路一體化共建，土建工程先期實(shí)施，并與北環(huán)路快速路同步建成。區(qū)間橋梁高架段布置見圖2。

圖2 寧波軌道交通4號線區(qū)間橋梁位置示意圖

新建區(qū)間項(xiàng)目包括主要節(jié)點(diǎn)橋四座：跨人民路地道節(jié)點(diǎn)橋，上跨鐵路節(jié)點(diǎn)橋，夾田河大橋，上跨寧波繞城高速節(jié)點(diǎn)橋。

2 主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

（1）設(shè)計(jì)最高行車速度V=80 km/h。

（2）雙線，標(biāo)準(zhǔn)段區(qū)間正線線間距均為4.2 m。

（3）橋面寬度標(biāo)準(zhǔn)段橋梁建筑總寬9.4 m，曲線地段按規(guī)范要求加寬并設(shè)置超高。

（4）車輛選型采用車型為B型車，3動3拖6輛編組形式，車輛軸重不大于14 t。

（5）抗震設(shè)防：高架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05 g，設(shè)防類別為B類。

（6）荷載標(biāo)準(zhǔn)

a.結(jié)構(gòu)自重：混凝土容重按25～26 kN/m3。

b.列車荷載：按本線列車的最大軸重、軸距及近、遠(yuǎn)期中最長的列車編組確定。

3 高架區(qū)間方案設(shè)計(jì)

3.1 工程主要特點(diǎn)

（1）高架區(qū)間總體位于路中，沿江北大道路中，跨越鐵路后，往南繞行進(jìn)入慈城連接線路中。

（2）墩高較高，平均墩高15.77 m，跨越鐵路處墩高達(dá)23 m。

（3）跨越鐵路處曲率半徑僅為350 m，該值為目前軌道交通曲線半徑極值。

（4）城市環(huán)境及景觀要求較高。

3.2 設(shè)計(jì)原則

（1）橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足安全、美觀、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的要求。

（2）結(jié)構(gòu)必須保證在施工和運(yùn)營階段具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。

（3）城市高架選用的結(jié)構(gòu)型式和材料，應(yīng)符合減振、降噪的要求。

（4）構(gòu)件設(shè)計(jì)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、機(jī)械化施工，以便控制整體質(zhì)量，縮短施工工期，利于維修保養(yǎng)。并推薦技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)、施工方案。

（5）橋梁跨徑和施工工藝的選擇需要適應(yīng)地面既有和規(guī)劃交通系統(tǒng)需求，盡量減小對交通和環(huán)境影響。

（6）高架結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮設(shè)置區(qū)間消防疏散平臺、電力通信等管線支承設(shè)備、防止列車掉道落橋設(shè)備和橋面防水及排水措施。

（7）高架結(jié)構(gòu)應(yīng)認(rèn)真考慮對城市景觀、環(huán)境的影響，結(jié)合規(guī)劃道路、路幅、周邊環(huán)境，選擇合理的結(jié)構(gòu)型式、梁的高跨比及跨徑，使高架結(jié)構(gòu)融于城市建筑風(fēng)格中。

（8）橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的使用年限為100 a，鋼結(jié)構(gòu)防腐體系使用年限為20 a。

3.3 結(jié)構(gòu)體系及標(biāo)準(zhǔn)跨徑選擇

梁式體系一般有簡支梁橋、連續(xù)梁橋及連續(xù)剛構(gòu)橋三種形式。簡支梁橋是梁橋中應(yīng)用最為廣泛的一種橋型。連續(xù)梁橋線條流暢，于景觀有利。合理的力學(xué)特性使其運(yùn)用在較大跨度上能體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性；此外，連續(xù)梁結(jié)構(gòu)整體剛度大，豎向變形小，動力性能好，對行車有利。連續(xù)剛構(gòu)橋是墩梁固結(jié)的連續(xù)結(jié)構(gòu)，減少了橋梁支座設(shè)置及支座養(yǎng)護(hù)的工作。高架區(qū)間梁式體系比較見表1。

表1 高架區(qū)間梁式體系比較

根據(jù)以上梁式體系比較，除特殊節(jié)點(diǎn)外，該工程選用簡支梁橋。

標(biāo)準(zhǔn)跨徑主要是通過綜合考慮經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、工法、景觀、沿線的既有道路和規(guī)劃道路等各方面的情況來確定的。根據(jù)目前國內(nèi)主要城市軌道交通高架結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)跨徑主要是25 m、30 m兩種。兩種跨徑經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相近，施工難度差異較小，但30 m跨徑較25 m跨徑通透性強(qiáng)。綜合以上分析，采用30 m為標(biāo)準(zhǔn)跨徑。

3.4 梁型斷面選擇

一般講，軌道交通橋梁主梁形式主要有大（?。┫淞?、槽型梁等，其各自的主要特點(diǎn)可見表2。

表2 橋梁結(jié)構(gòu)型式比選

從已建成的軌道交通工程看，標(biāo)準(zhǔn)高架區(qū)段中箱梁應(yīng)用的較多，槽型梁也逐漸出現(xiàn)，因此主要針對這兩種梁型進(jìn)行比較。

梁式橋?qū)儆谏铣惺浇Y(jié)構(gòu)，豎向剛度較大，變形易控制，施工容易；槽型梁屬下承式結(jié)構(gòu)，剛度小變形較難控制，施工較難。從噪音控制比較，梁式橋優(yōu)于槽型梁。已建北環(huán)立交共建段梁型采用了箱型結(jié)構(gòu)，考慮與已建工程結(jié)構(gòu)及外觀統(tǒng)一性，梁式結(jié)構(gòu)更能與已建工程匹配。通過上述綜合分析比較，箱型斷面結(jié)構(gòu)相對其他截面更適用于該工程。

3.5 下部結(jié)構(gòu)墩型選擇

高架橋墩型式的選定，除應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性外，還應(yīng)結(jié)合上部結(jié)構(gòu)的選型，使上下部結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致、輕巧美觀，與城市環(huán)境和諧、勻稱、通透性好、盡量減少占地，保證橋下行車有較好的視線，給行人一種舒適感。常用橋梁墩柱形式見圖3。

圖3 高架橋梁常用墩柱樣式

按照節(jié)省造價、施工方便的原則，同時考慮到橋墩與主梁的整體景觀效果，提出下面五種標(biāo)準(zhǔn)橋墩方案，見表3。

表3 橋梁結(jié)構(gòu)型式比選

通過綜合比選，方案四T型墩方案與上部小箱梁結(jié)構(gòu)型式最協(xié)調(diào)，施工也較為方便。推薦方案在視覺上使整個橋墩更加輕巧、活潑、生動，最大程度地增加橋下凈空。同時在墩身側(cè)面配以凹槽（可內(nèi)置落水管或景觀照明），豐富墩身表面線條，使得整個橋墩更加美感。

4 主要節(jié)點(diǎn)橋梁方案設(shè)計(jì)[1-3]

該工程高架區(qū)間跨越了多處地面橫向道路、高架道路（寧波繞城高速）、河流及鐵路（蕭甬鐵路、杭甬客專）等節(jié)點(diǎn)橋跨結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時須綜合考慮各種因素制約，因地制宜，選擇經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的結(jié)構(gòu)型式。

該工程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的橋跨布置匯總見表4。

表4 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)橋跨布置匯總

以下對該工程主要節(jié)點(diǎn)橋梁做簡單介紹。考慮篇幅，本文僅對上跨鐵路節(jié)點(diǎn)橋、上跨夾田大河及轉(zhuǎn)入慈城連接線路中節(jié)點(diǎn)橋及上跨寧波繞城高速節(jié)點(diǎn)橋做重點(diǎn)介紹。

4.1 上跨鐵路節(jié)點(diǎn)

4.1.1 概況

線路在江北大道路中前行約600 m后轉(zhuǎn)出，角度斜交上跨蕭甬鐵路、杭甬客?！，F(xiàn)狀蕭甬鐵路為雙線地面線，接觸網(wǎng)供電，雙線線間距約4.6 m，軌面標(biāo)高3.61 m?，F(xiàn)狀杭甬客專為高架線，雙線線間距約5 m，高架結(jié)構(gòu)總寬11 m，接觸網(wǎng)供電。蕭甬鐵路路基邊與杭甬客專高架地面投影邊線距離約6 m，杭甬客專南側(cè)為規(guī)劃預(yù)留高架線路。具體位置見圖4。

圖4 上跨鐵路節(jié)點(diǎn)橋址

4.1.2 橋型方案選擇制約因素

（1）梁底凈空滿足鐵路限界凈高要求；

（2）橋墩立柱內(nèi)側(cè)邊緣與既有鐵路中心線有足夠的安全距離；

（3）橋跨布置應(yīng)充分考慮杭甬客專南側(cè)規(guī)劃預(yù)留高架線路；

（4）結(jié)構(gòu)上跨鐵路，設(shè)計(jì)、施工協(xié)調(diào)難度大，施工窗口時間短。橋型方案應(yīng)選擇工藝成熟，設(shè)計(jì)施工難度小、工期短、現(xiàn)場施工量少的橋梁方案，減少施工對道路和鐵路交通的影響；

（5）節(jié)點(diǎn)處線路處于350 m的小半徑曲線上，可供選擇的橋型較少。當(dāng)若一跨跨越蕭甬鐵路和杭甬客專，則單孔跨徑至少達(dá)120 m，不僅橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為困難，而且造成施工風(fēng)險增高，工程投資加大；

4.1.3 方案比選

根據(jù)該節(jié)點(diǎn)橋的實(shí)際位置及需要考慮制約因素，方案設(shè)計(jì)可采用以下三個方案，列表匯總見表5。

表5 上跨鐵路節(jié)點(diǎn)橋梁方案比選表

綜合比選，方案一（推薦方案）雖然在蕭甬鐵路和杭甬客專通道內(nèi)設(shè)置橋墩，存在一定的協(xié)調(diào)難度和施工風(fēng)險。但結(jié)合本線高架區(qū)段標(biāo)準(zhǔn)梁的施工特點(diǎn)及其對工期的特殊要求，把結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，降低線路標(biāo)高，施工速度快，質(zhì)量易保障等作為優(yōu)先考慮的因素，采用預(yù)制吊裝的45 m簡支鋼混凝土疊合梁方案較其余兩個方案具有一定的優(yōu)勢。方案一橋梁布置見圖5。

圖5 上跨鐵路節(jié)點(diǎn)立面布置

4.2 上跨夾田河及轉(zhuǎn)入慈城連接線路中

線路在AK1+575與AK1+650處連續(xù)跨越夾田大河與太平橋路并拐入慈城連接線。夾田大河規(guī)劃藍(lán)線寬度60 m。太平橋路為規(guī)劃路，現(xiàn)狀路口已預(yù)留施工，規(guī)劃紅線寬度68 m。

該工程正線上跨夾田河后從慈城連接線和太平橋路路口轉(zhuǎn)入路中。受河道和路口交通組織限制，高架橋梁無法在河中和路中設(shè)墩，需一跨跨越河道和路口。設(shè)計(jì)擬采用56 m+90 m+90 m+56 m四跨一聯(lián)變截面連續(xù)梁，兩個90 m中跨分別跨越夾田河和橫向交叉路口。

出入場線采用45 m+65 m+65 m+45 m四跨一聯(lián)變截面連續(xù)梁，兩個65 m中跨分別跨越夾田河和太平橋路北半幅路。出入場線須在太平橋路路中設(shè)墩。

平面布置見圖6。

圖6 上跨夾田河節(jié)點(diǎn)橋梁平面布置圖

正線56 m+90 m+90 m+56 m四跨一聯(lián)變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，中支點(diǎn)處梁高為6.0 m，邊支點(diǎn)及跨中箱梁高3.0 m，梁高以二次拋物線變化。出入場線45 m+65 m+65 m+45 m四跨一聯(lián)變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，中支點(diǎn)處梁高為4.0 m，邊支點(diǎn)及跨中箱梁高2.0 m，梁高以二次拋物線變化。

施工方法：考慮到該節(jié)點(diǎn)橋梁跨河、跨路，采用懸臂澆筑法進(jìn)行施工。

4.3 上跨繞城高速

寧波軌道交通4號線于里程AK3+600附近上跨寧波繞城高速。繞城高速采用兩跨20 m橋梁結(jié)構(gòu)上跨慈城連接線，中墩設(shè)置于慈城連接線中央分隔帶內(nèi)。繞城高速跨線橋上下行分幅設(shè)置，橋面總寬約34 m，中央分隔帶寬1.5 m，橋上路面標(biāo)高約9.41 m?？缇€橋上部采用裝配式簡支空心板梁，跨徑約20 m。橋墩采用3柱排架墩。

由于跨線橋中央分隔帶寬僅1.5 m，該空間不足以滿足設(shè)置擬建4號線高架墩的施工條件。且橋下凈高僅5 m左右，無法進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)施工。因此，該節(jié)點(diǎn)不考慮在繞城高速中央分隔帶內(nèi)布設(shè)橋墩，節(jié)點(diǎn)橋梁應(yīng)一跨跨越繞城高速。

橋型方案的選擇應(yīng)從如下方面考慮：

（1）寧波繞城高速是交通要道，車速快、交通繁忙，橋型方案的選擇以施工過程對相交路影響最小為第一原則；

（2）繞城高速跨線橋橋墩采用3柱排架墩，整體性稍差。擬建4號線基礎(chǔ)應(yīng)適當(dāng)與其遠(yuǎn)離，減小基礎(chǔ)開挖施工對該跨線橋的影響；

（3）4號線標(biāo)準(zhǔn)段高架橋采用小箱梁方案，節(jié)點(diǎn)橋型方案選擇應(yīng)與之相適應(yīng)，使高架外形和諧統(tǒng)一。

綜合考慮上述因素，軌道交通4號線跨寧波繞城高速設(shè)計(jì)為45 m簡支鋼－混凝土疊合梁。墩柱分別立于繞城高速兩側(cè)，承臺外邊距離繞城結(jié)構(gòu)投影邊線不小于3 m，確保承臺施工過程中繞城高速的安全運(yùn)營。

平面布置見圖7。

圖7 跨繞城高速節(jié)點(diǎn)橋平面布置圖

主梁上部結(jié)構(gòu)為跨徑45 m鋼混疊合梁，采用雙箱單室斷面,鋼梁高2.4 m，橋面板厚度為0.3 m，總高度為2.7 m。

施工方法：工廠預(yù)制鋼梁，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后吊裝，再施工混凝土橋面板。

5 結(jié)語

寧波市軌道交通4號線是寧波第四條軌道交通，規(guī)劃選址方案已與今年1月份由寧波相關(guān)部門公示。該工程是在現(xiàn)狀北環(huán)路快速路共建段基礎(chǔ)上擬建，故條件的特殊性，決定與其對接的軌道交通高架段具有特殊性；目前寧波軌道交通已建成兩條，即1號線和2號線，1號線已投入使用，2號線正在調(diào)試中。1號線、2部分高架段的實(shí)施，對該工程具有重大參考意義。鑒于以上特殊性，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下：

（1）與已建寧波軌道交通工程的延續(xù)性。

已建寧波軌道交通1號線、2號線，高架段采用箱型截面，該斷面設(shè)計(jì)對寧波軌道交通4號線具有重大借鑒意義，包括對以后寧波軌道交通其余規(guī)劃線路的設(shè)計(jì)。

（2）特殊結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)橋設(shè)計(jì)，除有特殊景觀有要求和施工要求，常規(guī)結(jié)構(gòu)無法滿足要求和功能條件下，可采用較特殊結(jié)構(gòu)。

（3）已建北環(huán)路快速路共建段工程的延續(xù)性。已建北環(huán)路快速路共建段標(biāo)準(zhǔn)段采用箱梁結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)30 m跨徑，該條件對4號線設(shè)計(jì)具有重要意義。

（4）關(guān)于對軌道交通區(qū)間橋梁設(shè)計(jì)的個人理解和建議。

a.區(qū)間橋梁與線路的關(guān)系。線路的方案直接影響橋梁結(jié)構(gòu)方案，線路的曲線半徑的選擇，直接影響橋梁上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度。線路路中方案和路側(cè)方案的過渡段設(shè)置，將直接影響橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難易程度及美觀性。故在前期方案設(shè)計(jì)中，節(jié)點(diǎn)橋梁的方案可行性直接影響到線路方案可行性，橋梁設(shè)計(jì)在方案設(shè)計(jì)前期的介入很有必要。

b.橋梁和車站的關(guān)系。島式車站和側(cè)式車站的方案設(shè)計(jì)，將影響到橋梁與車站接入端的橋梁方案的設(shè)計(jì)。側(cè)式車站對橋梁結(jié)構(gòu)影響較小，島式車站影響較大。過渡段橋梁梁型的設(shè)計(jì)，將影響到橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。過渡段橋梁斷面設(shè)計(jì)，對車站方案的選擇具有一定的影響。

c.軌道交通高架跨路段（口）方案選擇。一般在滿足凈高要求，現(xiàn)有道路施工條件允許的情況下，優(yōu)先考慮采用混凝土梁結(jié)構(gòu)，同時為滿足地面交通功能，跨徑宜大，采用混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。

d.遇上跨鐵路和高速公路，橋梁設(shè)計(jì)須與鐵路和公路相關(guān)部門協(xié)商以確定方案可實(shí)施性。

e.橋梁設(shè)計(jì)與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)一致性，同時考慮環(huán)保要求，以滿足當(dāng)今社會日益發(fā)展的經(jīng)濟(jì)要求，社會要求，人文要求。

以上系寧波軌道交通4號線工程總體設(shè)計(jì)階段性成果及作者體會，該成果對該工程下一階段開展具有重大指導(dǎo)意義，對類似工程也具參考價值。因工程特殊性及作者資歷，方案設(shè)計(jì)難免與同行有所差別，故請同行不吝批準(zhǔn)指正交流。

[1]上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司.寧波市軌道交通4號線工程總體設(shè)計(jì)第二冊土建篇第一分冊慈城站～北環(huán)共建段終點(diǎn)、出入段線[R].2014.

[2]袁娜,周志亮.大跨小曲線半徑轉(zhuǎn)體橋轉(zhuǎn)體系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].都市快軌交通,2014(2):108-112.

[3]李小江.津?yàn)I輕軌常用跨度橋梁結(jié)構(gòu)型式的選擇[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2003(8):22-24.