武漢市光谷大道南延線與地鐵及燃?xì)夤艿老嚓P(guān)區(qū)段橋梁總體設(shè)計(jì)

衛(wèi) 超

（武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,湖北 武漢430015）

0 引 言

近些年的市政橋梁建設(shè)，不僅受到常規(guī)的給水、雨水、污水、電力、電信、軍用光纜、燃?xì)夤艿赖仁姓芫W(wǎng)的影響，而且軌道交通的區(qū)間和站點(diǎn)布置，也越來(lái)越多地影響著市政橋梁的總體方案及后期實(shí)施。橋梁方案設(shè)計(jì)階段，除需要考慮常規(guī)的市政管線影響外，還需要考慮地鐵的安全限界要求、施工作業(yè)面需求，以及地鐵、高架橋的建設(shè)時(shí)序，以便于后期工程的順利實(shí)施。

武漢市光谷大道（簡(jiǎn)稱光谷大道）南延線主線高架橋與地鐵2號(hào)南延線共線約1.4 km，期間上跨地鐵秀湖站，橋梁基礎(chǔ)同時(shí)需要避讓中高壓燃?xì)夤艿?，屬于市政橋梁設(shè)計(jì)的典型代表。

1 工程簡(jiǎn)介

光谷大道向北銜接?xùn)|湖通道，向南接駁武漢繞城高速，串聯(lián)二環(huán)線、三環(huán)線及繞城高速，是一條重要的城市放射線，是武漢市東湖高新區(qū)“六縱六橫”快速骨架路網(wǎng)的重要組成部分，承擔(dān)著區(qū)域交通快速通過(guò)和地方服務(wù)雙重功能。

光谷大道南延線工程（見圖1）位于光谷腹地，主線高架橋北接光谷大道高架橋二期工程，起于金融港四路，向南依次跨越金融港四路、高新四路、高新五路、高新六路，光谷一路、梁山頭路、流芳大道，在光谷二路前落地，然后通過(guò)地面主輔道斷面形式下穿武廣高鐵，經(jīng)過(guò)光谷二路路口后，再次以高架橋形式跨越繞城高速后落地，工程全長(zhǎng)約7.1 km，主線高架橋全長(zhǎng)約6 km。

圖1 光谷大道南延線工程走向示意圖

2 地鐵及燃?xì)夤艿栏艣r

武漢市地鐵2號(hào)南延線在金融港四路-高新五路段與主線橋梁共線，在金融港四路附近向西偏折，進(jìn)入橋梁投影正下方，與橋梁共線約1 km后，再次偏折，向東斜向穿越橋梁后，拐入高新六路。武漢市地鐵2號(hào)南延線區(qū)間頂覆土厚度為9～14.6m，武漢市地鐵2號(hào)線秀湖站覆土厚度約3m。區(qū)間左右幅中線間距12～15m，區(qū)間隧道斷面為圓形截面，外徑3m。另外，在橋梁東側(cè)沿橋梁走向分布有中壓燃?xì)饧案邏喝細(xì)?排燃?xì)夤艿溃?排燃?xì)夤芑酒叫胁贾谩Ｆ渲兄袎喝細(xì)夤艿拦軓?55mm，高壓燃?xì)夤艿拦軓?20mm。高壓燃?xì)夤艿婪植加谕鈧?cè)，中壓燃?xì)夤艿婪植荚趦?nèi)側(cè)，與橋梁邊線投影最近處約4.7m。本區(qū)段橋梁標(biāo)準(zhǔn)斷面26m，雙向6車道，因上下匝道橋設(shè)置，局部加寬至38m。地鐵及燃?xì)夤艿雷呦蛞妶D2。

圖2 地鐵及燃?xì)夤艿雷呦?/p>

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 橋梁布置總體思路

根據(jù)道路總體布置，結(jié)合地鐵區(qū)間走向及現(xiàn)狀燃?xì)夤艿拦芪唬瑯蛄簶痘荒芤娍p插針地布置在地鐵區(qū)間及燃?xì)夤艿乐g。而且，本區(qū)段范圍布置了2組上下匝道橋與主線相接，且上下匝道橋受制于路口限制，屬于非對(duì)稱布置，主線橋梁寬度存在多次加寬現(xiàn)象，增加了下部結(jié)構(gòu)的布置困難。根據(jù)方案階段研究，為適應(yīng)地鐵的走向，避開軌道區(qū)間及燃?xì)夤艿溃瑯蛄簷M跨跨度達(dá)30m以上，導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)橫梁設(shè)計(jì)難度加大，而且地面墩柱布置凌亂，景觀效果較差。

考慮到此種情況，橋梁采用基礎(chǔ)跨越地鐵區(qū)間及燃?xì)夤艿赖乃悸?，樁基呈倒置“王”字型布置，樁基承臺(tái)之間通過(guò)強(qiáng)大地梁連接，通過(guò)地梁的長(zhǎng)度來(lái)適應(yīng)地鐵及燃?xì)夤艿赖淖呦颉?/p>

3.2 地鐵及燃?xì)夤艿老藿缫?/h3>

與武漢地鐵集團(tuán)及地鐵設(shè)計(jì)單位溝通協(xié)調(diào)后確認(rèn)，在橋梁樁基先于地鐵區(qū)間實(shí)施的前提下，要求橋梁樁基距離地鐵構(gòu)筑物凈距不小于2m，同時(shí)，要求橋梁承臺(tái)底距離地鐵區(qū)間頂凈距不小于4m，以滿足后期地鐵區(qū)間的抗浮要求。

根據(jù)與燃?xì)夤艿罊?quán)屬部門溝通協(xié)調(diào)后的結(jié)果，同時(shí)參考類似工程經(jīng)驗(yàn)，燃?xì)夤艿纼艟嗫刂埔鬄椋簶痘嚯x中壓燃?xì)夤艿纼艟嗖恍∮?m，高壓燃?xì)夤艿纼艟嗖恍∮?m。

3.3 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.3.1 跨地鐵區(qū)間段橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中間主受力樁基采用2根直徑為2.2m樁基，兩側(cè)輔助受力樁基采用2根直徑為1.5m樁基。樁基上方設(shè)置承臺(tái)，3個(gè)承臺(tái)之間通過(guò)地梁連接。地梁寬度為3.8m，高度4m，地梁凈長(zhǎng)度約為12m（基本為11.5～12m）。承臺(tái)高度設(shè)計(jì)為4.3m，以便于承臺(tái)和地梁主筋布置[1]。

樁基采用鉆孔灌注樁，混凝土標(biāo)號(hào)為C35水下混凝土。跨越地鐵區(qū)間區(qū)段樁基均采用嵌巖樁，樁端持力層為微風(fēng)化石灰?guī)r，飽和單軸抗壓強(qiáng)度為40MPa。為保證樁基的有效承載能力，設(shè)計(jì)要求樁端穿過(guò)地鐵區(qū)間底板后，進(jìn)入微風(fēng)化石灰?guī)r不小于1.5倍樁徑。

承臺(tái)及地梁采用C40鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。地梁高度4m，樁中心距14.6m，高跨比為1:3.65，屬于深受彎構(gòu)件。地梁設(shè)計(jì)時(shí)，按照梁設(shè)計(jì)理論進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算和配筋，同時(shí)按照深梁理論在0.2h（h為深梁高度）范圍內(nèi)配置一定比例的縱向受力鋼筋[2]。地梁樁基典型構(gòu)造見圖3。

圖3 地梁樁基典型構(gòu)造（單位：m）

3.3.2 跨地鐵區(qū)間段橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為減小地梁開挖數(shù)量，同時(shí)減小下部結(jié)構(gòu)承受荷載，控制樁基及地梁結(jié)構(gòu)安全，上部結(jié)構(gòu)采用自重較小、跨越能力強(qiáng)的鋼箱梁結(jié)構(gòu)。鋼箱梁跨度控制在45m左右，梁高1.92m。

標(biāo)準(zhǔn)段鋼箱梁橋?qū)?6m，采用單箱4室斷面，鋼箱梁挑臂3.5m，鋼梁頂板厚度16 mm，底板及腹板厚度14mm。鋼箱梁頂面設(shè)置8 cm鋼纖維混凝土，鋼箱梁頂板設(shè)置M16剪力釘,鋼纖維混凝土通過(guò)剪力釘與鋼梁形成組合截面共同參與結(jié)構(gòu)受力。

橋梁典型橫斷面示意圖見圖4。

3.3.3 跨秀湖地鐵站橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

武漢市地鐵2號(hào)線秀湖站（簡(jiǎn)稱地鐵秀湖站）站房主體結(jié)構(gòu)位于橋梁投影正下方，橋梁墩柱及樁基根據(jù)地鐵秀湖站出入口進(jìn)行布置，采用門式墩騎跨站房結(jié)構(gòu)，其平面布置圖見圖5。

圖4 橋梁典型橫斷面示意圖（單位：m）

圖5 地鐵秀湖站站房結(jié)構(gòu)平面布置圖（單位：m）

跨越地鐵秀湖站橋梁跨度布置為67m+70m+46.5 m、46.5m+38.5 m+61 m+50 m，上部結(jié)構(gòu)采用變截面連續(xù)鋼箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩臺(tái)結(jié)構(gòu)。為保證靠近地鐵站房處下部結(jié)構(gòu)安全，特別是樁基位移控制的需要，樁基礎(chǔ)采用直徑2.5m鉆孔灌注樁。

地鐵秀湖站樁基典型斷面圖見圖6。

圖6 地鐵秀湖站樁基典型斷面圖（單位：m）

4 主要施工步驟及措施

4.1 臨近地鐵區(qū)間段

根據(jù)建設(shè)時(shí)序及地鐵安全控制需要，要求光谷大道南延線橋梁樁基先于地鐵2號(hào)南延線區(qū)間盾構(gòu)前完成施工，承臺(tái)及地梁結(jié)構(gòu)也盡量安排在地鐵區(qū)間盾構(gòu)施工前完成施工，以盡量減小對(duì)地鐵區(qū)間的擾動(dòng)。施工階段因工期原因，橋梁承臺(tái)及地梁在地鐵區(qū)間施工完成后進(jìn)行施工，為滿足地鐵區(qū)間的抗浮要求，承臺(tái)或地梁結(jié)構(gòu)底面距離地鐵區(qū)間結(jié)構(gòu)頂面凈距要求不小于4m。

4.2 臨近秀湖站區(qū)段

因地鐵秀湖站正處于支護(hù)開挖施工階段，秀湖站基坑開挖深度達(dá)15m，秀湖站施工期間，基坑位移控制不能滿足橋梁工程樁位移控制的要求，因此臨近秀湖站區(qū)段橋梁樁基在秀湖站底板及側(cè)墻結(jié)構(gòu)施工完成后方可施工。同時(shí)，橋梁樁基采用大功率旋挖鉆機(jī)成孔，以減小橋梁樁基施工過(guò)程中對(duì)地鐵秀湖站結(jié)構(gòu)的影響。

4.3 臨近中高壓燃?xì)夤艿绤^(qū)段

臨近中高壓燃?xì)夤艿赖臉蛄簶痘?，常?guī)區(qū)段保證橋梁樁基距離燃?xì)夤艿罎M足安全距離的要求。特殊位置橋梁樁基距離中壓燃?xì)夤艿垒^近，為保證樁基施工期間燃?xì)夤艿赖陌踩?，設(shè)計(jì)要求對(duì)燃?xì)夤艿啦捎蒙诚浔Ｗo(hù)，樁基成孔采用長(zhǎng)護(hù)筒輔助成孔，鋼護(hù)筒安放至燃?xì)夤艿赖撞恳韵虏恍∮?m，而后再進(jìn)行鉆孔施工。

5 結(jié) 語(yǔ)

光谷大道南延線是2019年武漢市軍運(yùn)會(huì)重點(diǎn)保障線路，為了爭(zhēng)取橋梁結(jié)構(gòu)的有利建設(shè)條件，搶抓施工窗口期，建設(shè)單位在地鐵2號(hào)南延線施工期間，于2016年底率先啟動(dòng)了與地鐵相關(guān)區(qū)段的橋梁建設(shè)，進(jìn)行主線橋梁基礎(chǔ)的施工，為光谷大道南延線橋梁順利完工奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。目前，光谷大道南延線主線橋梁結(jié)構(gòu)已經(jīng)于2019年6月底貫通，8月底完成橋梁附屬設(shè)施的施工后，將具備通車條件。本工程臨近地鐵及燃?xì)夤艿罉蛄航Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及控制措施，為類似橋梁工程設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)，也希望能為類似市政工程建設(shè)提供一定的借鑒。