橋式車站前期預留工程包容性研究

胡慶

（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司，重慶 401121）

圖1 軌道8號線車站平面位置圖

1 項目背景

隨著重慶東部槽谷片區的不斷發展，在遠景規劃中將建設貫穿南北的軌道交通八號線。由于長江過江走廊稀缺，且受到航道條件復雜等因素限制，規劃軌道八號線過江段與郭家沱長江大橋同橋位建設（圖1）。

軌道八號線在郭家沱大橋南北兩側均采用下穿形式，并分別在南北兩側引橋設站（大興場站、郭家沱站），均為高架側式站臺兩層橋式車站，高架一層為站廳層，高架二層為站臺層。由于八號線軌道制式暫不確定，前期預留工程需考慮同時滿足As車型鋼輪鋼軌（以下簡稱鋼輪鋼軌）與跨座式單軌兩種不同制式的軌道車站的包容性設計。本次主要對前期預留工程施工范圍及對應前期施工構件的包容性兩個方面進行研究。

2 研究方法及相關定義

2.1 研究方法

通過分解車站主要結構構件，并分析相關結構構件前期施工的必要性，從而確定前期預留工程施工范圍。再從建筑的角度確定對應施工構件的包容性，確保前期預留工程的經濟性、后期建設條件、結構及運營安全。

2.2 相關定義

橋式車站：與站橋合一車站類似，結構體系將橋梁與建筑受力體系結合考慮，站房建筑的承力柱與橋墩一并考慮，柱子較少，節省了站房空間，整體性好，抗震能力強；橋式車站則與公軌兩用橋共用基礎、橋墩，常設于引橋處，公路橋層下方，車站與大橋結合度高，整體景觀好。

3 主要構件分解及前期施工必要性分析

3.1 主要構件分解

橋式車站主要構件可分解為基礎、橋墩、橫梁及箱梁（圖2）。

圖2 橋式車站剖面圖

3.2 基礎、橋墩及橫梁前期施工的必要性

車站內部結構及軌道等荷載由箱梁承擔，箱梁兩端搭接在橫梁上，并向下傳遞至橋墩及基礎。由于橫梁采用后期預留植筋，實施難度極大，并且自身和對大橋的結構安全均不可控，所以基礎、橫梁及橋墩為不可分割的整體，前期均按最大包容性荷載設計。

3.3 箱梁前期施工必要性分析

車站箱梁不具備前期施工的必要性，主要出于以下三個方面考慮：

（1）自身具備后期施工條件。箱梁局部后期可采用支架現澆施工，考慮前期橋墩和橫梁已經實施，可能會給架設機具的進出和架設帶來不便，但總的來說具備后期實施條件。

（2）兩種制式下箱梁設計荷載包容性經濟性較差。軌道設計荷載主要由列車荷載及恒載控制。兩種制式對應的列車豎向荷載詳見圖3、圖4。鋼輪鋼軌制式二期恒載約90kN/m[1]，跨坐式單軌制式軌道梁和二期恒載約53kN/m[2]，鋼輪鋼軌制式較之跨坐式單軌制式，車輛荷載及恒載均較大，因此結構整體設計計算時荷載可按鋼輪鋼軌制式控制，能滿足為將來改造為跨座式單軌預留必要的實施條件的要求。但前期按較大荷載的鋼輪鋼軌制式的包容性設計，而如果后期確定為跨座式單軌制式，將造成整體經濟性差、資源浪費。

圖3 鋼輪鋼軌As列車8節編組列車豎向靜荷載（單軸重P=150kN）

圖4 跨坐式單軌列車8節編組列車豎向靜荷載（單軸重P=110kN）

（3）預埋連接件差異性。制式的不同注定軌道與箱梁間的預埋件形式、定位及數量的不同。總體上講，前期預埋件的不同在一定程度上制約了箱梁前期的實施條件。

通過研究，箱梁前期施工經濟性較差，并且考慮預埋件設置的差異性，自身具備后期實施條件，故不宜前期施工。那么前期預留工程主要為基礎、橋墩及橫梁。

4 前期施工構件包容性研究

4.1 前期施工構件剖析

前面提到前期預留工程為基礎、橋墩及橫梁，且均按最大包容性荷載設計。除荷載包容外，還需考慮預留工程中橫梁預留數量、橋墩間凈寬、橫梁標高的包容性。從車站建筑的角度看：

（1）橫梁預留數量主要取決于車站的規模，即車站設置在引橋上的層數及長度；

（2）橋墩間凈寬除了上層公路的需求外，還需驗證是否滿足車站站臺寬度的需求；

（3）橫梁的標高主要取決于車站的豎向限界，比如接觸網限界的高度、站臺的高度以及站廳的高度等。

故本次研究主要從車站規模、站臺寬度及豎向限界三個方面進行包容性研究。

4.2 涉及的主要技術標準

涉及的主要技術標準見表1及圖5、圖6。

表1 As車鋼輪鋼軌與跨座式單軌主要技術標準

圖5 As車鋼輪鋼軌制式主要建筑限界圖

圖6 跨座式單軌制式主要建筑限界圖

圖7 橋式車站縱剖面圖

4.3 包容性研究

（1）車站規模的包容性

車站為高架側式站臺兩層車站，預留橫梁設置分站臺層、站廳層。

站臺層：8As車鋼輪鋼軌制式有效站臺長度為160m，每側站臺設置3組樓扶梯通往站廳層；8節編組的跨座式單軌制式有效站臺長度為120m，每側站臺設置2組樓扶梯通往站廳層。顯而易見，前期按鋼輪鋼軌制式的160m有效站臺長度預留，如后期改成跨座式單軌制式，有效站臺長度縮短至120m，可取消1組樓扶梯。那么根據引橋跨度與有效站臺長度的比值，站臺層需預留4跨，設橫梁5道，見圖7。

站廳層：為滿足3組樓扶梯的設置，站廳層長度需預留2跨，設橫梁3道，見圖7。

（2）車站站臺寬度的包容性

本次車站站臺寬度包容性設計中，車站站臺位于橋墩間，凈空為18m，是否滿足寬度要求，主要從車站站臺寬度包括軌行區寬度、側站臺寬度、樓扶梯寬度及柱子寬度四方面進行分析。

①軌行區寬度：8160mm （2×有效站臺區直線段線路中心至站臺邊緣距離+側式站線間距；詳見表1，取大值）；

② 側站臺寬度：2500mm（滿足規范要求[3-4]）；

③樓扶梯寬度：0mm（樓扶梯外掛于橋墩外側，按0考慮）；

④柱子寬度（按400mm鋼柱考慮）。

經計算，車站站臺最小總寬度為13.96m，該工程結合公路橋梁自身需求，橋墩間凈寬18m，滿足兩種制式的包容性，并且較大預留還能為遠期客流的增加提供可控條件。

（3）車站豎向限界的包容性

該車站豎向限界包容性設計中，主要通過不同制式的軌面標高、站臺層標高、軌行區結構底板面標高、上結構板底面標高、站廳層功能需求五方面進行控制。以郭家沱站為例，該站為平坡，見表2。

根據表2，郭家沱站在兩種不同制式下的控制性標高計算見表3。

那么，本次計算上結構板底面（上層公路結構板底面）限界標高的目的有兩點：（1）驗證上游專業預留條件是否滿足要求車站建筑限界；（2）指導后期施做雨棚或吊頂的空間高度。故需考慮軌行區自身建筑限界標高與站臺層控制物限界標高。

（1）上結構板底面標高

軌行區限界標高可通過表3得出，需以鋼輪鋼軌制式為準，不小于237.422m；站臺層控制上結構板底面標高的是垂直電梯（一般高出站臺層4.7m，見圖8），需以跨座式單軌制式為準，即233.872m+4.7m=238.572m。經比較，最終上結構板底面標高取大值，即238.572m。

表2 不同制式的軌面標高

表3 郭家沱站兩種制式下控制性標高

圖8 跨座式單軌制式標高控制物剖面示意圖

（2）站臺層橫梁頂面標高

軌行區結構底板面標高以跨座式單軌為準，取230.522m。那么扣除站臺層橋式箱梁的高度h1，即可確定站臺層橫梁頂面標高為（230.522-h1）m。

（3）站廳層橫梁頂面標高

站廳層橫梁頂面標高計算較為簡單，綜合考慮站臺層橫梁高度h2、吊頂內設備凈高（取0.6m）、吊頂厚度（取0.2m）、站廳層吊頂高度（取3m）、站廳層設備夾層高度（取2.0m，電扶梯上基坑深度最小要求，見圖8）、站廳層橋式箱梁h3等因素，可計算出站廳層橫梁頂面標高。

4.4 包容性研究總結

前期實施的基礎、橋墩及橫梁按鋼輪鋼軌制式的最大荷載設計。對前期實施構件包容性設計進行分析，確定需預留兩層共8道橫梁，驗證了橋墩間距18m可行，并列舉橫梁標高計算過程，為開展下一步工作提供了合理、有效的設計支撐。

5 結論

結合實際工程案例，總結出在不確定軌道制式的環境下，如何既能確保前期預留工程經濟、安全，又能保證后期建設條件的方法。并分析出對前期必要施工構件除按最大制式荷載設計外，還需兼顧考慮兩種制式下車站規模、站臺寬度和限界標高的包容性及其相關包容性的控制因素。通過研究，意在指導類似工程的前期設計，在選擇橋式車站時，做出總體方案預判，在方案深化前提出前期預留節點工程及其包容性的相關控制要素，指導深化設計工作。