高架橋與地鐵結(jié)構(gòu)結(jié)合設(shè)計(jì)初探

◎ 上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院 方迎利

1.引 言

隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，大運(yùn)量的軌道交通已經(jīng)成為了緩解城市交通壓力、降低城市能耗的重要手段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年軌道交通建設(shè)達(dá)480公里，2011～2015年將達(dá)2400公里，2016～2020將達(dá)3000公里。

大規(guī)模軌道交通的建設(shè)，在給城市出行帶來便捷的同時(shí)，也出現(xiàn)了拆遷矛盾、建設(shè)對周邊建筑帶來的風(fēng)險(xiǎn)等一系列問題。尤其是對位于城市建成區(qū)，道路寬度不太富裕的區(qū)域，當(dāng)有高架橋與軌道交通同時(shí)通過時(shí)，一般兩者結(jié)構(gòu)是脫離設(shè)計(jì)的。但這樣帶來的問題是占用道路斷面過寬，不利于管線敷設(shè)，同時(shí)施工期間交通組織也較為困難，地鐵施工與運(yùn)營對周邊建筑影響也更大。

針對以上情況，本文擬通過上海14號(hào)線與中環(huán)線浦東段（軍工路越江隧道～高科中路）高架橋與地鐵結(jié)合的方案案例，對此作初步探討，期望能夠?qū)罄m(xù)該類型的結(jié)合設(shè)計(jì)有所幫助。

2.工程概況

14號(hào)線車站設(shè)置在張揚(yáng)路以西的金橋路路中，金橋路為中環(huán)新浦東段的重要組成部分，路中為中環(huán)高架橋。根據(jù)中環(huán)線的工程籌劃，2010年12月份開工，2012年6月通車，中環(huán)線土建完成時(shí)間早于地鐵車站。

車站周邊均為城市建成區(qū)，北側(cè)為黃山新苑、宏南投資大廈、今達(dá)花園，南側(cè)為金橋國際商業(yè)廣場。根據(jù)提供的地下管線資料,金橋路下管線眾多，為減小管線遷改難度，減少對周邊環(huán)境影響，設(shè)計(jì)通過多方案比選，選擇了高架橋與車站結(jié)構(gòu)合建方案作為推薦方案。（如圖1）

3.主要設(shè)計(jì)思路

通過對車站周邊條件分析，14號(hào)線設(shè)置的主要難點(diǎn)在于其與中環(huán)高架橋，以及車站與周邊既有控制性建筑關(guān)系。因此設(shè)計(jì)中提出了將高架橋結(jié)構(gòu)與車站結(jié)構(gòu)結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，即通過結(jié)構(gòu)加強(qiáng)處理，中環(huán)線橋梁墩柱直接支承在地鐵車站頂板轉(zhuǎn)換大梁結(jié)構(gòu)之上。（如圖2）

4.方案比選

方案一：14號(hào)線線路從北側(cè)匝道穿過，車站內(nèi)凈尺寸為長218m，寬21.8m。利用與6號(hào)線的換乘通道及橋梁樁基之間的路口三角地帶集中設(shè)置風(fēng)井。對現(xiàn)有橋樁及建筑影響小，近高架橋的車站端頭井做調(diào)頭井。

圖1 車站總平面布置圖

圖2 高架橋與地鐵結(jié)構(gòu)結(jié)合方案示意圖

車站位于金橋路路北側(cè)（車站至中環(huán)線橋墩距離較近、車站主體與橋面投影范圍有部分重疊）。根據(jù)中環(huán)線的工程籌劃，今年12月份開工，2012年6月通車，中環(huán)線土建完成時(shí)間早于地鐵車站。本方案的基本思路是通過合理協(xié)調(diào)地鐵車站與中環(huán)線結(jié)構(gòu)施工工序和工期安排，中環(huán)線橋墩在車站范圍作局部微調(diào)，盡可能減少施工階段對交通、管線的影響，減少拆遷工程量，減小對周邊的干擾。

優(yōu)點(diǎn)：通過將車站平面位置向路中心內(nèi)移，一側(cè)區(qū)間走行在匝道和主道之間，減少了工程拆遷量，也一定程度減小了地鐵車站施工對交通、管線、北側(cè)地塊的影響，中環(huán)線橋墩做局部微調(diào)。

缺點(diǎn)：地鐵車站的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（至少是靠近中環(huán)線一側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)）的完成時(shí)間應(yīng)早于中環(huán)線的墩柱及箱梁結(jié)構(gòu)，對地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)的工期有一定的壓力。此外，在地鐵車站基坑開挖的期間，應(yīng)采取必要的措施，地鐵和中環(huán)線緊密協(xié)調(diào)，并加強(qiáng)對先期施工完成的中環(huán)線結(jié)構(gòu)的保護(hù)。

綜上所述：本方案拆遷工作量較小，對交通、管線以及北側(cè)建成地塊的影響也較小，但地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工期受到中環(huán)線工程的制約，有一定的壓力，地鐵和中環(huán)線要密切協(xié)調(diào)，中環(huán)線橋墩做局部的微調(diào)。

方案二：14號(hào)線線路都從中環(huán)線匝道與主線中間穿過，形成分離側(cè)式車站，單側(cè)車站內(nèi)凈尺寸為長218m，寬12m。利用與6號(hào)線的換乘通道及橋梁樁基之間的空隙和橋下空間設(shè)置風(fēng)井。因一側(cè)線路需要穿越中環(huán)線，此線路方案須對中環(huán)線橋梁樁基進(jìn)行較大改動(dòng)。

車站采用分離側(cè)式的形式設(shè)置于金橋路的南、北兩側(cè)，中部則利用橫穿金橋路的通道局部連通。本方案的基本思路是通過將原整體式車站分隔成兩個(gè)相對獨(dú)立的可連通的側(cè)式站臺(tái)，進(jìn)一步減小對交通、管線的影響，同時(shí)，也更便于組織分段、分幅施工，施工組織更為靈活，車站端頭井做調(diào)頭井。但兩分離站臺(tái)之間的連通區(qū)域（站廳）應(yīng)避開橋梁樁基設(shè)置，地鐵車站與中環(huán)線高架協(xié)調(diào)工作量大。

優(yōu)點(diǎn)：由于單側(cè)結(jié)構(gòu)寬度較小，施工場地比較寬裕，有利于根據(jù)節(jié)點(diǎn)工期要求分段、分幅施工，對地下管線以及地面交通的影響更小。

方案一 車站總平面布置圖

方案一 橫剖面示意圖

方案二 車站總平面布置圖

方案二 橫剖面示意圖（a）

方案二 橫剖面示意圖（b）

缺點(diǎn)：與方案一相比，車站需多增加兩排圍護(hù)墻，工程造價(jià)有較大上升。此外，在兩處分離站臺(tái)的站廳連通區(qū)段，后期還需鑿除，又一定程度增加了后期施工的工期。

綜上所述：本方案對交通、管線影響較小，施工組織較為靈活，但工程造價(jià)有較大上升，而且后期施工工期也有一定增加。此外，兩分離島之間的連通區(qū)域應(yīng)避開橋梁樁基設(shè)置，地鐵車站與中環(huán)線高架協(xié)調(diào)工作量將有一定量地增加。

方案三（推薦方案）：本方案的地鐵車站與中環(huán)線沿縱向平行設(shè)置，通過結(jié)構(gòu)加強(qiáng)處理，中環(huán)線橋梁墩柱直接支承在地鐵車站頂板結(jié)構(gòu)之上。本方案的基本思路是盡可能地減少車站和中環(huán)線總占地面積、簡化施工工序，壓縮工期。

優(yōu)點(diǎn)：其一，本方案占地面積最小，地鐵車站主體部分完全位于中環(huán)線平面投影范圍之內(nèi)；其二，由于車站完全在路中設(shè)置，避開了管線密集的路邊側(cè)區(qū)域，既有管線影響較小，大大減少了管線搬遷的工作量；其三，中環(huán)線高架結(jié)構(gòu)與地鐵車站沿縱向平行重疊設(shè)置，以車站結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，不再需要施工單獨(dú)的樁基和承臺(tái)，減少了施工工序。

缺點(diǎn)：本方案中，由于中環(huán)線橋梁墩柱直接以地鐵車站頂板結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，兩者是密不可分的整體，必須密切結(jié)合，地鐵和中環(huán)線協(xié)調(diào)工作量非常大。而且，由于中環(huán)線高架要求2012年6月通車，工期十分緊迫，故作為下部基礎(chǔ)的地鐵車站，在中環(huán)線上部結(jié)構(gòu)施工前必須完成（或者至少在位于墩柱投影范圍及其周邊的局部區(qū)段地鐵車站結(jié)構(gòu)完成），工期壓力很大。

5.高架橋與車站結(jié)構(gòu)結(jié)合的注意事項(xiàng)

根據(jù)以上分析，高架橋與車站結(jié)構(gòu)結(jié)合設(shè)計(jì)具有占地少、管線搬遷少、改移容易、施工期間交通容易組織、對周邊既有建筑影響小等優(yōu)點(diǎn)，但由于其與高架橋結(jié)構(gòu)完全結(jié)合在一起，大大增加了工作協(xié)調(diào)難度，設(shè)計(jì)、投資不容易劃分等，因此采用此種模式必須注意以下幾點(diǎn)：

1）二者的建設(shè)時(shí)序應(yīng)相對較為接近。當(dāng)軌道交通先建時(shí)必須預(yù)留以后橋墩立柱條件。當(dāng)高架橋先建設(shè)，而軌道交通滯后較多時(shí)，建議兩者結(jié)構(gòu)脫離，以為軌道交通后續(xù)建設(shè)留下靈活條件，避免浪費(fèi)工程出現(xiàn)。

2) 投資主體應(yīng)易于劃分或事先確立明確的協(xié)議關(guān)系。軌道交通與高架橋投資主體的不同或劃分不清，可能導(dǎo)致在設(shè)計(jì)、建設(shè)過程中出現(xiàn)多重主體責(zé)權(quán)不明，進(jìn)而影響設(shè)計(jì)的整體與施工的連續(xù)性。

3) 應(yīng)注意設(shè)計(jì)和施工過程中不同設(shè)計(jì)單位與施工單位之間的協(xié)調(diào)工作。建議建立統(tǒng)一的溝通平臺(tái)，對設(shè)計(jì)、施工時(shí)序、施工期間交通組織、管線遷改等事項(xiàng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，避免出現(xiàn)二次或多次返工現(xiàn)象發(fā)生。

4) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到車站抗浮與橋梁結(jié)構(gòu)沉降的相互影響。

6、結(jié)語

隨著城市交通的立體化發(fā)展，高架橋和軌道交通車站結(jié)合的實(shí)例將越來越多，本文就二者結(jié)合設(shè)計(jì)談點(diǎn)體會(huì)，希望為今后類似工程的設(shè)計(jì)實(shí)施提供了一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)。