寧句城際工程設(shè)計創(chuàng)新研究與實踐

許巍，郭建強

（1.北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司，南京 210000；2.南京地鐵建設(shè)有限責任公司，南京 210000）

1 工程概況

南京至句容城際軌道交通工程（以下簡稱“寧句城際”）是南京市首條跨市級行政范圍的市域軌道交通線路。線路起于南京東部綜合換乘樞紐馬群站，終于句容高鐵站。工程線路走向如圖1 所示。線路全長為43.590 km，其中，地下線16.902 km，高架線24.969 km，地面線0.595 km，過渡段1.124 km。全線共設(shè)車站13 座，其中，地下站7 座，高架站6 座。車輛選型采用市域B 型車，初期4 輛編組，近期4/6 編組混跑，遠期6 輛編組。線路設(shè)計時速為高架段120 km/h，地下段100 km/h。

寧句城際工程沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，地下線路需要穿越青龍山、湯山地熱區(qū)、繞城高速、西氣東輸燃氣管線；高架線路上跨城市三環(huán)、京滬高鐵明洞隧道以及沿線多條河道；工程拆遷量大且協(xié)調(diào)難度高。解決這些工程中遇到的實際難題，需要通過設(shè)計方案優(yōu)化及創(chuàng)新技術(shù)來解決。

圖1 寧句城際工程線路走向示意圖

2 將綠色發(fā)展理念融入建設(shè)全過程

為響應(yīng)政府提出的大力發(fā)展綠色裝配式建筑的倡議，寧句城際在建設(shè)過程中積極開展裝配式研究，在預(yù)制U 形梁、預(yù)制蓋梁、預(yù)制橋墩、節(jié)段拼裝連續(xù)U 形梁、預(yù)制軌道板等方面形成了一套安全、經(jīng)濟、美觀、綠色、便捷的裝配式設(shè)計與施工技術(shù)，推動軌道交通行業(yè)裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)升級。

2.1 預(yù)制橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工成套技術(shù)

國內(nèi)首次預(yù)制蓋梁足尺破壞性試驗，對預(yù)制蓋梁和預(yù)制橋墩分別進行了規(guī)模應(yīng)用，在正線雙線區(qū)間國內(nèi)首次規(guī)模應(yīng)用了雙線預(yù)制蓋梁，在試車線（單線橋）共10 個單線橋墩上應(yīng)用了預(yù)制橋墩技術(shù)，獲得了一系列的研究成果。

2.2 先張法預(yù)制U形梁設(shè)計與施工成套技術(shù)

江蘇省內(nèi)首次在高架區(qū)間標準梁采用了先張法預(yù)制U 形梁，填補了省內(nèi)技術(shù)空白。先張法施工工藝相比后張法，具有施工速度快、預(yù)應(yīng)力布置方便、節(jié)約錨具、耐久性好等優(yōu)點。另外，對不同寬度U 形梁之間的過渡變寬U 形梁，采用了混張法施工工藝，既加快了制梁速度，還降低了制梁難度。

2.3 節(jié)段拼裝連續(xù)U形梁設(shè)計與施工成套技術(shù)

在跨越句容市黃東線立交時，采用了（30.5+50+30）m 節(jié)段拼裝連續(xù)U 形梁結(jié)構(gòu)，為江蘇省首次應(yīng)用此種結(jié)構(gòu)和工法。

2.4 預(yù)制板與鋼纖維混凝土組合裝配式軌道技術(shù)

寧句城際選取了高架、地下、減振、非減振的多種典型工況進行了預(yù)制板式軌道結(jié)構(gòu)試驗，總長790 單線米，地下段板下采用了鋼纖維細石混凝土填充層，進行了揭板試驗、上浮試驗，具有施工工序簡單、施工速度快、勞動強度低、用工數(shù)量少等諸多優(yōu)點。裝配式軌道試驗段和鋼纖維混凝土填充層在南京地鐵的成功實施，為裝配式軌道技術(shù)在南京及全國的推廣應(yīng)用起到了重要的引領(lǐng)示范作用。

3 引入新材料、新工藝、新技術(shù)

3.1 鈦鋅板屋面系統(tǒng)

出入口屋面采用可塑性好、壽命長、防腐性好的鈦鋅板矮立邊咬合系統(tǒng)，形成結(jié)構(gòu)性的防水、防塵體系，屋面接口美觀，防水效果好。鈦鋅板具有良好的延伸率和抗拉強度，可塑性好，可在現(xiàn)場三維彎弧異型，實現(xiàn)南京印記的“經(jīng)典弧形”標準出入口；屋頂側(cè)邊收口優(yōu)化，減少玻璃外側(cè)屋頂邊緣厚度，整體造型更為輕盈。

3.2 高架站氣候控制調(diào)光玻璃

以往高架站雨棚不用玻璃頂，則采光太差，用玻璃頂，則夏季太曬。為解決這一矛盾，寧句城際高架站采用國內(nèi)自主研發(fā)的新材料——氣候控制調(diào)光玻璃，能夠自動感知室外光熱而線性變化顏色，變色全過程可逆并保持通透。高架站頂部玻璃顏色夏季顏色變深，可遮陽隔熱，冬季顏色變淺可通透陽光，通過光熱變色，保持站臺光線舒適。

3.3 盾構(gòu)區(qū)間應(yīng)用內(nèi)置套筒+外置槽道技術(shù)

寧句城際工程在江蘇省首次創(chuàng)新性應(yīng)用了內(nèi)置套筒+外置槽道技術(shù)，此項技術(shù)可以避免在管片上打孔，具有按需布置、安裝簡單、提升環(huán)境、容易更換等優(yōu)點，具有較好的經(jīng)濟價值。

寧句城際工程在管片上全環(huán)預(yù)埋32 個內(nèi)置套筒，結(jié)合設(shè)備管線及疏散平臺的布置，每環(huán)管片設(shè)置6 段外置槽道，每環(huán)槽道總長9.82 m。外置槽道安裝與軌道施工相互獨立，區(qū)間各個專業(yè)相互配合，確保外置槽道及設(shè)備支架順利安裝，縮短了工期。

3.4 針對市域快線開展壓力波專題研究

由于寧句城際工程列車設(shè)計時速達到120 km/h，高速運行產(chǎn)生的壓力波會對乘客耳膜造成沖擊，降低列車乘坐舒適性。針對此問題，寧句城際工程根據(jù)線路實際情況進行了壓力波影響以及對策的專題研究，結(jié)合理論，將研究結(jié)論應(yīng)用到具體設(shè)計方案中，采用多種手段降低壓力波變化率，提升全線的行車舒適性。寧句城際工程對壓力波影響研究以及對策的實施將對今后城際工程的建設(shè)提供參考。

3.5 采用新工藝解決排煙風管耐火極限問題

GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標準》對排煙、加壓送風以及補風系統(tǒng)等直接參與消防排煙運行的管路系統(tǒng)提出耐火極限要求。目前，國內(nèi)較為普遍的做法多采用在鋼板風管外包防火板的方式來滿足耐火極限要求。但此種方式造價高，占用空間大，增加了車站管線綜合的難度以及施工難度，同時防火板后期還存在反鹵、泛霜及脫落的問題[1]。

為解決此問題，南京地鐵建設(shè)單位組織設(shè)計單位進行于多方調(diào)研，創(chuàng)新性地在寧句城際工程中提出采用鋼板風管外包耐高溫隔熱材料，結(jié)合焊釘固定工藝，滿足了規(guī)范耐火極限要求，總體造價合理、不占用額外空間、施工便捷快速的需求。

3.6 優(yōu)化供電電纜鋼套筒包封上橋方案

在高架U 形梁區(qū)間供電電纜上橋敷設(shè)位置處，采用鋼套筒包封方案，有效地保護電纜、提高運營的安全性。鋼套筒設(shè)置有檢修門、檢修爬梯，便于電纜的檢修維護，為運營人員提供了必要設(shè)施和便利條件。鋼套筒與橋墩順線路布置，有效結(jié)合，整體景觀效果好。

3.7 南京首次在出入口采用光感智能照明系統(tǒng)

弧形標準出入口首次采用自然光感應(yīng)照明系統(tǒng)，利用自然光調(diào)節(jié)亮度，采用光感控制模塊，隨室外光線強度調(diào)節(jié)室內(nèi)燈光數(shù)量，可以使出入口的光線保持恒定，節(jié)約能源的同時增強了環(huán)境藝術(shù)效果，使光線產(chǎn)生立體感、層次感，營造出舒適的環(huán)境。

4 因地制宜，多措并舉，創(chuàng)造多個國內(nèi)同類工程之最

寧句城際沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，拆遷量大且協(xié)調(diào)難度大，與高鐵、高速公路、油氣管線和高壓線、河道、文物等設(shè)施協(xié)調(diào)工作量大、難度大，建設(shè)過程中遇到了很多卡點和矛盾點，經(jīng)過參建各方各司其職、精心努力，成功地解決了遇到的問題，保證了各個工期節(jié)點的實現(xiàn)。

1）技術(shù)攻關(guān)，建設(shè)國內(nèi)軌道交通連續(xù)梁最大跨度矮塔斜拉橋。寧句城際青龍山東側(cè)跨S122 省道，采用了（90+160+90）m矮塔斜拉橋方案。該橋為目前國內(nèi)城市軌道交通工程領(lǐng)域主梁為連續(xù)梁最大跨度矮塔斜拉橋。

2）因形就勢，建造國內(nèi)軌道交通最長聯(lián)長曲線連續(xù)剛構(gòu)橋。寧句城際在穿越青龍山后，繼續(xù)敷設(shè)采用高架形式，后續(xù)因跨越S122 的需要，整段線路縱斷較高，因而采用了（45+3×80+45）m 五跨連續(xù)剛構(gòu)方案，墩高最高達27 m，采用雙薄壁墩，結(jié)構(gòu)輕巧、整體性好、景觀效果好。該方案為國內(nèi)軌道交通領(lǐng)域最長聯(lián)長曲線連續(xù)剛構(gòu)橋。

3）攻堅克難，打通省內(nèi)最長單洞雙線礦山法山嶺隧道——青龍山隧道。青龍山位于南京市江寧區(qū)，北側(cè)隔著S122 與湯山相望，為一級水源涵養(yǎng)地。青龍山隧道穿越青龍山及西側(cè)宕口回填區(qū)，兩側(cè)接高架。青龍山隧道穿越二級水源保護范圍，暗洞長度798 m，最大埋深約56.7 m，以單面坡穿越青龍山。

青龍山隧道是南京地鐵開挖面積最大、長度最長、風險最大的正線礦山法隧道。隧道穿越地質(zhì)情況復(fù)雜，暗洞段因地質(zhì)運動年代久遠，地層變化多樣：巖面起伏、巖體破碎，部分地段覆土淺。經(jīng)多方研究并組織專家評審，確定了可靠的隧道開挖工法、隧道斷面及不良地質(zhì)場地處理方案，并根據(jù)施工過程中的超前地質(zhì)預(yù)報結(jié)果及時調(diào)整方案。隧道建設(shè)期間，參建各方通力合作、齊心協(xié)力解決現(xiàn)場遇到的各種問題，提前115 d 完成既定貫通目標，為南京地區(qū)后續(xù)類似工程提供了寶貴經(jīng)驗，為寧句城際的通車奠定了基礎(chǔ)。

5 優(yōu)化設(shè)計，解決工程建設(shè)與社會矛盾

寧句城際穿越主城馬群、麒麟老城區(qū)，下穿繞城公路、山體邊坡，與S122 省道多段平行和交叉，存在拆遷、交通、維穩(wěn)等社會問題。為解決社會矛盾，在設(shè)計過程中因地制宜選擇設(shè)計方案和施工工法，盡量避免或者化解社會矛盾，為工程建設(shè)創(chuàng)造有利條件。

1）麒麟鎮(zhèn)站分區(qū)段合理選擇工法，成功解決拆遷對車站施工的制約。麒麟鎮(zhèn)站為地下兩層島式車站，本采用明挖法施工，13~17 軸為兩層單柱雙跨矩形框架結(jié)構(gòu)。但在施工過程中，由于拆遷受阻，結(jié)構(gòu)頂上方民宅無法拆遷，因而及時調(diào)整施工工法，結(jié)合地層條件采用暗挖方案，成功解決了拆遷受阻對施工的制約，保障了全線的按期通車。

2）多管齊下，提出宕口回填區(qū)修建軌道交通綜合處理技術(shù)。青龍山隧道明洞段位于礦坑整治回填區(qū)，回填材料種類繁雜且未經(jīng)處理，土層物理力學(xué)參數(shù)差，場地存在地基承載力不足和邊坡失穩(wěn)的風險。

為銜接兩端的橋梁和暗洞，宕口段采用明洞方式。為改良新填土物理力學(xué)性能、控制明洞的沉降，經(jīng)充分技術(shù)方案比選，并經(jīng)多次專家咨詢會論證，采用了開挖卸載、強夯加固、隔振溝、邊坡噴錨、基底工程樁等多種方法的綜合處理技術(shù)，降低了工程施工及使用期間的風險，為類似工程的實施提供經(jīng)驗。

6 結(jié)語

設(shè)計創(chuàng)新與優(yōu)化是提高建設(shè)項目綜合效益的重要途徑，在設(shè)計階段采用創(chuàng)新技術(shù)并不斷優(yōu)化設(shè)計方案，能夠有效解決工程中的難點問題，縮減工程工期以及成本，提升線路的運營服務(wù)水平。針對寧句城際市域軌道交通的工程特點以及沿線的地質(zhì)環(huán)境特點，設(shè)計單位有效地利用了技術(shù)創(chuàng)新手段，在設(shè)計過程中不斷優(yōu)化方案，解決了一個又一個工程難點，希望對今后類似的市域軌道交通項目提供參考。