福州地鐵臨時(shí)天橋調(diào)查及設(shè)計(jì)優(yōu)化

林星河 吳穎平 林世龍 黃正卿

(1.福州軌道交通設(shè)計(jì)院有限公司 福建福州 350009; 2.福州地鐵集團(tuán)有限公司 福建福州 350009)

0 引言

地鐵車站和區(qū)間的施工期間需對(duì)周邊道路進(jìn)行圍擋，由于地鐵車站一般設(shè)置在城市主干道平交口處，導(dǎo)致大量人群過街需繞行較遠(yuǎn)的路，因此需要修建臨時(shí)人行天橋以滿足施工期間交通疏解的要求[1]。由于臨時(shí)人行天橋是臨時(shí)設(shè)施，目前并沒有相應(yīng)的規(guī)范對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定。在福州地鐵1、2號(hào)線的建設(shè)過程中，臨時(shí)天橋無統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不同設(shè)計(jì)單位采用的標(biāo)準(zhǔn)相差較大。有些臨時(shí)天橋因設(shè)計(jì)與施工不當(dāng)，造成了天橋受力性能差、舒適性差、造價(jià)偏高等問題。

為了更合理地進(jìn)行地鐵建設(shè)中臨時(shí)天橋的設(shè)計(jì)，有針對(duì)性地考慮地鐵施工期間交通疏解的特點(diǎn)，本文通過對(duì)福州地鐵1、2號(hào)線已建人行天橋的現(xiàn)狀進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，介紹已建人行天橋存在的典型問題，并針對(duì)這些問題提出了優(yōu)化建議與措施，擬為福州乃至全國(guó)地鐵后續(xù)建設(shè)臨時(shí)人行天橋的設(shè)計(jì)和施工提供借鑒和參考。

1 福州地鐵臨時(shí)天橋概況

福州地鐵1號(hào)線和2號(hào)線共修建10座臨時(shí)天橋， 1號(hào)線分別為火車站、東街口站、屏山站3座臨時(shí)人行天橋，地理位置如圖1所示。2號(hào)線分別為五里亭站、紫陽站，廣達(dá)路和烏山支路臨時(shí)人行天橋，地理位置如圖2所示。

圖1 1號(hào)線沿線臨時(shí)天橋地理位置示意圖

圖2 2號(hào)線沿線臨時(shí)天橋地理位置示意圖

表1給出了圖1～圖2所示的各天橋總體布置參數(shù)情況，其中橋梁總長(zhǎng)度為17m～45m之間，橋面凈寬為3.0m～4.5m之間，橋梁凈空為4.5m～5.5m之間。其中火車站和屏山站臨時(shí)天橋采用鋼板梁型式，烏山支路臨時(shí)天橋采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)型式，其余臨時(shí)天橋均采用貝雷梁型式。

表1 沿地鐵1、2號(hào)線臨時(shí)天橋概況表

2 臨時(shí)天橋凈寬的確定

根據(jù)表1可以看出，福州地鐵1號(hào)線和2號(hào)線10座臨時(shí)天橋，橋面凈寬為3.0m～4.5m之間。在設(shè)計(jì)永久天橋時(shí)，凈寬應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)高峰小時(shí)人流量及設(shè)計(jì)通行能力計(jì)算，且凈寬不宜小于3m[2]。由于地鐵臨時(shí)天橋的臨時(shí)性，一般要求其結(jié)構(gòu)規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)化，以便于安裝和拆卸，有利于重復(fù)利用，故需要統(tǒng)一橋面凈寬標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 天橋人流量調(diào)查

為了使得人流量調(diào)查結(jié)果具有代表性，此次調(diào)查根據(jù)福州地區(qū)商業(yè)中心的分布情況，選取人流量較大的5個(gè)路段進(jìn)行實(shí)地?cái)?shù)據(jù)采集，調(diào)查對(duì)象不僅包括地鐵臨時(shí)天橋，也包含永久天橋以及配合市政項(xiàng)目施工設(shè)置的臨時(shí)天橋，分別為東街口臨時(shí)天橋、火車站北廣場(chǎng)臨時(shí)天橋、紫陽站東側(cè)人行天橋、萬寶天橋的人流量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如表2所示。

表2 福州人行天橋人流量調(diào)查結(jié)果表 人/小時(shí)

萬寶天橋凈寬度為4.5m，人流量為此次調(diào)查中最多，由市政建設(shè)的火車站北廣場(chǎng)臨時(shí)天橋人流量也較大，但橋面凈寬僅2.9m，寬度最小。其中，萬寶天橋位于福州工業(yè)路，連接萬象城與寶龍廣場(chǎng)兩個(gè)商業(yè)地塊，是兩個(gè)地塊人群過路主要通道，周末人流量巨大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，萬寶天橋梯道寬3.5m，主橋?qū)?.5m，兩側(cè)只有一個(gè)梯道，如圖3所示。

圖3 萬寶天橋現(xiàn)場(chǎng)情況

2.2 臨時(shí)天橋通行能力設(shè)計(jì)

根據(jù)《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，天橋設(shè)計(jì)通行能力采用2400 P/(h·m)[2]，現(xiàn)行的《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，天橋設(shè)計(jì)通行能力取1800～2000 P/(h·m)[3]，考慮到工程屬于臨時(shí)結(jié)構(gòu)，取設(shè)計(jì)通行能力為2000 P/(h·m)滿足日常通行能力。

根據(jù)規(guī)范上述規(guī)定，并取大商場(chǎng)、商店、公共文化中心及區(qū)中心等行人較多的天橋計(jì)算設(shè)計(jì)通行能力的折減系數(shù)0.8[2]，可計(jì)算出凈寬3.0m承受的人流量，計(jì)算過程如式(1)所示：

2000×3.0×0.8=4800(P/h)

(1)

因此，3m凈寬的人行天橋通行能力在大商場(chǎng)區(qū)可達(dá)到4800人/h。根據(jù)已調(diào)查的萬寶天橋(橋面寬4.5m，梯道寬3.5m，兩側(cè)商業(yè)綜合體總商業(yè)面積33萬m2)高峰時(shí)刻通行人流量為5040P/h，而其他調(diào)查的人行天橋人流量均小于1800P/h，故3m凈寬滿足大部分區(qū)域的通行需求，超過3m需經(jīng)過充分論證后選取。

3 臨時(shí)天橋橋型選擇

根據(jù)福州地鐵1、2號(hào)線已建臨時(shí)天橋的調(diào)查，鋼板梁、鋼箱梁及貝雷梁橋梁形式都有得到運(yùn)用，其中貝雷梁橋型運(yùn)用較多。臨時(shí)天橋不同于永久結(jié)構(gòu)，應(yīng)著重體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)適用性，可重復(fù)利用要求。

根據(jù)現(xiàn)有福州地鐵臨時(shí)天橋造價(jià)資料分析，烏山支路人行天橋鋼箱梁橋整體耗鋼量達(dá)到622kg/m2，比貝雷梁橋平均362kg/m2，高出260kg/m2，經(jīng)濟(jì)性較差，但具備一定的美觀度，鋼板梁橋單位耗鋼量431kg/m2比貝雷梁橋高出69kg/m2。按單位面積比較投資，如表3所示：鋼箱梁天橋，為11 246元/m2，由于景觀因素的影響，實(shí)際鋼箱梁浮動(dòng)變化較大；貝雷梁為4279元/m2，鋼板梁為5343元/m2，可以看出貝雷梁?jiǎn)挝辉靸r(jià)最低，工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)。

表3 福州地鐵臨時(shí)天橋造價(jià)比較表

在施工方面，貝雷梁架設(shè)迅速，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，在軍事及民用工程中得到廣泛的應(yīng)用[4]。貝雷梁結(jié)構(gòu)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)件重量輕，施工方法靈活，可分節(jié)預(yù)拼整體吊裝架設(shè)，方便施工[5]。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，如圖4所示，貝雷梁可設(shè)置成下承式橋型，降低建筑高度，減少行人爬坡高度，提高通行效率。以上這些特點(diǎn)能很好地適應(yīng)臨時(shí)人行天橋的特點(diǎn)與要求。因此，地鐵臨時(shí)天橋設(shè)計(jì)可優(yōu)先選擇貝雷梁橋型。

4 現(xiàn)狀臨時(shí)天橋典型問題與設(shè)計(jì)優(yōu)化

4.1 凈空

通過對(duì)福州市區(qū)已建人行天橋的現(xiàn)狀的實(shí)地調(diào)查，市區(qū)永久天橋大部分限高標(biāo)志牌為4.5m，1號(hào)線臨時(shí)天橋凈空均按5.0m，2號(hào)線烏山支路人行天橋和廣達(dá)路人行天橋凈空按5.5m控制，其余天橋凈空按4.5m控制。如圖5所示，在已建的天橋中，存在因凈空設(shè)置不足，且未懸掛明顯的限高標(biāo)識(shí)，而導(dǎo)致主梁被車輛撞擊，貝雷梁下弦桿嚴(yán)重變形，天橋出現(xiàn)嚴(yán)重安全隱患，如圖6所示。

圖5 福州市區(qū)天橋限高現(xiàn)狀

圖6 某人行天橋主梁損傷現(xiàn)狀

《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》[2]及《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]規(guī)定，天橋橋下為機(jī)動(dòng)車道時(shí)，最小凈高為4.5m。在臨時(shí)天橋?qū)嶋H的使用中，建議天橋橋下為機(jī)動(dòng)車道時(shí)，設(shè)置最小凈高5.0m。主要考慮以下3點(diǎn)：①路面維修或改建道路可能提高路面標(biāo)高，導(dǎo)致后期凈高不足；②桁架結(jié)構(gòu)抵抗超高車輛撞擊能力差；③施工期間盾構(gòu)管片運(yùn)輸車輛可能需要從臨時(shí)人行天橋下通過，凈空高度至少5.0m。

臨時(shí)天橋在運(yùn)營(yíng)使用中，必須設(shè)置醒目的限高標(biāo)志，限高標(biāo)志牌可直接安裝在天橋正中央或前進(jìn)方向的右側(cè)，便于駕駛?cè)藛T和行人看到。

4.2 主桁架連接

通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)人行天橋的調(diào)研來看，如圖7(a)所示，有些貝雷梁主梁在桁架頂部設(shè)置角鋼焊接；如圖7(b)所示，一些在桁架中部設(shè)置少量角鋼焊接，并利用橫梁與兩榀桁架焊接，增加貝雷梁的共同受力性能。貝雷梁在臨時(shí)結(jié)構(gòu)廣泛運(yùn)用得益于其可重復(fù)利用性，焊接拆除過程中會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)造成一定的損傷，若要再次利用貝雷梁，則需要經(jīng)過探傷檢測(cè)后確認(rèn)是否可再次利用，使得建設(shè)過程繁瑣，造價(jià)增加。

因此，在臨時(shí)天橋的設(shè)計(jì)及施工過程，建議貝雷架組裝成的桁梁，貝雷架之間應(yīng)使用支撐架及斜撐架為橫向連接構(gòu)件，如圖8所示。各個(gè)構(gòu)件之間用螺栓固定，架設(shè)迅速，拆除方便，如采用焊接既不符合貝雷梁使用原理，又導(dǎo)致拆除困難，再次利用率低。

(a) 斜撐架連接 (b)支撐架連接圖8 人行天橋主桁架建議連接方式

4.3 橋面排水

通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)人行天橋的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分臨時(shí)天橋橋面及梯道雨水不能及時(shí)排除，導(dǎo)致橋面積水，如圖9所示。通過分析福州地鐵1、2號(hào)線臨時(shí)天橋設(shè)計(jì)圖紙發(fā)現(xiàn)，多數(shù)設(shè)計(jì)人員在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)都相應(yīng)設(shè)置了橫坡與縱坡以滿足排水需要，但多數(shù)臨時(shí)天橋施工采用工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)吊裝，施工精度往往不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，排水效果不盡人意。部分橋面板在溫度及循環(huán)荷載影響下，導(dǎo)致部分凹陷，也容易導(dǎo)致橋面積水的現(xiàn)象發(fā)生，影響雨天通行效果。

圖9 部分天橋橋面積水現(xiàn)狀

圖10 橋面鋼板開孔排水設(shè)置方式

對(duì)此，建議在臨時(shí)天橋設(shè)計(jì)時(shí)，橋面板可不設(shè)置縱、橫坡，以防止雨水縱向流淌影響梯口處行人的舒適感?？梢酝ㄟ^如圖10所示的方式，在天橋橋面鋼板開孔進(jìn)行排水，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，并且施工方便。

4.4 基礎(chǔ)形式

橋梁基礎(chǔ)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用擴(kuò)大基礎(chǔ)、鋼管樁基礎(chǔ)、挖孔樁基礎(chǔ)等。臨時(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，節(jié)省造價(jià)，縮短工期。

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，如圖11所示，部分設(shè)置在人行道上的梯道邊墩擴(kuò)大基礎(chǔ)露出地面較高，有些露出地面80cm有余，而且擴(kuò)大基礎(chǔ)體積龐大，占用了周邊的人行道甚至非機(jī)動(dòng)車道，導(dǎo)致橋下人群和非機(jī)動(dòng)車道通行困難。在現(xiàn)場(chǎng)還發(fā)現(xiàn)，如圖12所示，一些設(shè)置在機(jī)動(dòng)車道上的主橋中墩，防撞措施已被車輛撞倒，一些中墩未設(shè)置有效的防撞措施，存在極大的安全隱患。

圖11 臨時(shí)天橋梯道邊墩基礎(chǔ)現(xiàn)狀

圖12 臨時(shí)天橋主橋中墩基礎(chǔ)現(xiàn)狀

因此，在臨時(shí)天橋梯道邊墩設(shè)計(jì)時(shí)，建議采取適用于臨時(shí)結(jié)構(gòu)的獨(dú)立擴(kuò)大基礎(chǔ)，承臺(tái)在不影響下方管線保護(hù)需要的前提下，頂部不宜露出地面，如圖13(a)所示。建議主橋中墩采用半埋半露的擴(kuò)大基礎(chǔ)，并且在防撞島與基礎(chǔ)間設(shè)置5cm填充瀝青麻絮斷縫，如圖13(b)所示。目的是通過半埋半露的形式，提高中墩抗撞擊能力，并利用斷縫的設(shè)置減少汽車撞擊對(duì)橋墩基礎(chǔ)的影響，達(dá)到保護(hù)橋墩的目的。

(a) 梯道墩 (b) 主橋橋墩?qǐng)D13 臨時(shí)天橋基礎(chǔ)建議采用方式

5 結(jié)語

地鐵臨時(shí)天橋是地鐵施工建設(shè)期間為交通疏解需要而設(shè)置的臨時(shí)設(shè)施，本文針對(duì)福州地鐵1、2號(hào)線已修建的臨時(shí)天橋存在的問題，通過對(duì)福州地區(qū)人行天橋的人流量統(tǒng)計(jì)，確定了適用于福州地鐵臨時(shí)天橋的橋面凈寬；通過對(duì)工程造價(jià)的分析，確定了適用于地鐵臨時(shí)天橋的最經(jīng)濟(jì)的橋型；通過對(duì)臨時(shí)人行天橋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，提出了目前設(shè)計(jì)及施工過程中存在的不足，以及相應(yīng)的優(yōu)化建議，期為福州乃至全國(guó)地鐵后續(xù)建設(shè)臨時(shí)天橋提供借鑒和參考。