福州地鐵臨時天橋調查及設計優化

林星河 吳穎平 林世龍 黃正卿

(1.福州軌道交通設計院有限公司 福建福州 350009; 2.福州地鐵集團有限公司 福建福州 350009)

0 引言

地鐵車站和區間的施工期間需對周邊道路進行圍擋，由于地鐵車站一般設置在城市主干道平交口處，導致大量人群過街需繞行較遠的路，因此需要修建臨時人行天橋以滿足施工期間交通疏解的要求[1]。由于臨時人行天橋是臨時設施，目前并沒有相應的規范對其進行詳細規定。在福州地鐵1、2號線的建設過程中，臨時天橋無統一的設計標準，不同設計單位采用的標準相差較大。有些臨時天橋因設計與施工不當，造成了天橋受力性能差、舒適性差、造價偏高等問題。

為了更合理地進行地鐵建設中臨時天橋的設計，有針對性地考慮地鐵施工期間交通疏解的特點，本文通過對福州地鐵1、2號線已建人行天橋的現狀進行實地調查，介紹已建人行天橋存在的典型問題，并針對這些問題提出了優化建議與措施，擬為福州乃至全國地鐵后續建設臨時人行天橋的設計和施工提供借鑒和參考。

1 福州地鐵臨時天橋概況

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

圖1 1號線沿線臨時天橋地理位置示意圖

圖2 2號線沿線臨時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情況，其中橋梁總長度為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天橋采用鋼板梁型式，烏山支路臨時天橋采用鋼箱梁結構型式，其余臨時天橋均采用貝雷梁型式。

表1 沿地鐵1、2號線臨時天橋概況表

2 臨時天橋凈寬的確定

根據表1可以看出，福州地鐵1號線和2號線10座臨時天橋，橋面凈寬為3.0m～4.5m之間。在設計永久天橋時，凈寬應根據設計年限內高峰小時人流量及設計通行能力計算，且凈寬不宜小于3m[2]。由于地鐵臨時天橋的臨時性，一般要求其結構規則標準化，以便于安裝和拆卸，有利于重復利用，故需要統一橋面凈寬標準。

2.1 天橋人流量調查

為了使得人流量調查結果具有代表性，此次調查根據福州地區商業中心的分布情況，選取人流量較大的5個路段進行實地數據采集，調查對象不僅包括地鐵臨時天橋，也包含永久天橋以及配合市政項目施工設置的臨時天橋，分別為東街口臨時天橋、火車站北廣場臨時天橋、紫陽站東側人行天橋、萬寶天橋的人流量進行了統計調查，調查結果如表2所示。

表2 福州人行天橋人流量調查結果表 人/小時

萬寶天橋凈寬度為4.5m，人流量為此次調查中最多，由市政建設的火車站北廣場臨時天橋人流量也較大，但橋面凈寬僅2.9m，寬度最小。其中，萬寶天橋位于福州工業路，連接萬象城與寶龍廣場兩個商業地塊，是兩個地塊人群過路主要通道，周末人流量巨大。根據現場調查，萬寶天橋梯道寬3.5m，主橋寬4.5m，兩側只有一個梯道，如圖3所示。

圖3 萬寶天橋現場情況

2.2 臨時天橋通行能力設計

根據《城市人行天橋與人行地道技術規范》規定，天橋設計通行能力采用2400 P/(h·m)[2]，現行的《城市道路工程設計規范》規定，天橋設計通行能力取1800～2000 P/(h·m)[3]，考慮到工程屬于臨時結構，取設計通行能力為2000 P/(h·m)滿足日常通行能力。

根據規范上述規定，并取大商場、商店、公共文化中心及區中心等行人較多的天橋計算設計通行能力的折減系數0.8[2]，可計算出凈寬3.0m承受的人流量，計算過程如式(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區可達到4800人/h。根據已調查的萬寶天橋(橋面寬4.5m，梯道寬3.5m，兩側商業綜合體總商業面積33萬m2)高峰時刻通行人流量為5040P/h，而其他調查的人行天橋人流量均小于1800P/h，故3m凈寬滿足大部分區域的通行需求，超過3m需經過充分論證后選取。

3 臨時天橋橋型選擇

根據福州地鐵1、2號線已建臨時天橋的調查，鋼板梁、鋼箱梁及貝雷梁橋梁形式都有得到運用，其中貝雷梁橋型運用較多。臨時天橋不同于永久結構，應著重體現經濟適用性，可重復利用要求。

根據現有福州地鐵臨時天橋造價資料分析，烏山支路人行天橋鋼箱梁橋整體耗鋼量達到622kg/m2，比貝雷梁橋平均362kg/m2，高出260kg/m2，經濟性較差，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，實際鋼箱梁浮動變化較大；貝雷梁為4279元/m2，鋼板梁為5343元/m2，可以看出貝雷梁單位造價最低，工程造價經濟。

表3 福州地鐵臨時天橋造價比較表

在施工方面，貝雷梁架設迅速，機動性強，在軍事及民用工程中得到廣泛的應用[4]。貝雷梁結構規格標準化，構件重量輕，施工方法靈活，可分節預拼整體吊裝架設，方便施工[5]。在結構設計方面，如圖4所示，貝雷梁可設置成下承式橋型，降低建筑高度，減少行人爬坡高度，提高通行效率。以上這些特點能很好地適應臨時人行天橋的特點與要求。因此，地鐵臨時天橋設計可優先選擇貝雷梁橋型。

4 現狀臨時天橋典型問題與設計優化

4.1 凈空

通過對福州市區已建人行天橋的現狀的實地調查，市區永久天橋大部分限高標志牌為4.5m，1號線臨時天橋凈空均按5.0m，2號線烏山支路人行天橋和廣達路人行天橋凈空按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，存在因凈空設置不足，且未懸掛明顯的限高標識，而導致主梁被車輛撞擊，貝雷梁下弦桿嚴重變形，天橋出現嚴重安全隱患，如圖6所示。

圖5 福州市區天橋限高現狀

圖6 某人行天橋主梁損傷現狀

《城市人行天橋與人行地道技術規范》[2]及《城市道路工程設計規范》[3]規定，天橋橋下為機動車道時，最小凈高為4.5m。在臨時天橋實際的使用中，建議天橋橋下為機動車道時，設置最小凈高5.0m。主要考慮以下3點：①路面維修或改建道路可能提高路面標高，導致后期凈高不足；②桁架結構抵抗超高車輛撞擊能力差；③施工期間盾構管片運輸車輛可能需要從臨時人行天橋下通過，凈空高度至少5.0m。

臨時天橋在運營使用中，必須設置醒目的限高標志，限高標志牌可直接安裝在天橋正中央或前進方向的右側，便于駕駛人員和行人看到。

4.2 主桁架連接

通過現場對人行天橋的調研來看，如圖7(a)所示，有些貝雷梁主梁在桁架頂部設置角鋼焊接；如圖7(b)所示，一些在桁架中部設置少量角鋼焊接，并利用橫梁與兩榀桁架焊接，增加貝雷梁的共同受力性能。貝雷梁在臨時結構廣泛運用得益于其可重復利用性，焊接拆除過程中會對鋼結構造成一定的損傷，若要再次利用貝雷梁，則需要經過探傷檢測后確認是否可再次利用，使得建設過程繁瑣，造價增加。

因此，在臨時天橋的設計及施工過程，建議貝雷架組裝成的桁梁，貝雷架之間應使用支撐架及斜撐架為橫向連接構件，如圖8所示。各個構件之間用螺栓固定，架設迅速，拆除方便，如采用焊接既不符合貝雷梁使用原理，又導致拆除困難，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

通過現場對人行天橋的調查發現，部分臨時天橋橋面及梯道雨水不能及時排除，導致橋面積水，如圖9所示。通過分析福州地鐵1、2號線臨時天橋設計圖紙發現，多數設計人員在施工圖設計時都相應設置了橫坡與縱坡以滿足排水需要，但多數臨時天橋施工采用工廠預制，現場吊裝，施工精度往往不能達到設計要求，排水效果不盡人意。部分橋面板在溫度及循環荷載影響下，導致部分凹陷，也容易導致橋面積水的現象發生，影響雨天通行效果。

圖9 部分天橋橋面積水現狀

圖10 橋面鋼板開孔排水設置方式

對此，建議在臨時天橋設計時，橋面板可不設置縱、橫坡，以防止雨水縱向流淌影響梯口處行人的舒適感。可以通過如圖10所示的方式，在天橋橋面鋼板開孔進行排水，設計簡單，并且施工方便。

4.4 基礎形式

橋梁基礎可根據現場情況采用擴大基礎、鋼管樁基礎、挖孔樁基礎等。臨時結構應優先采用擴大基礎，節省造價，縮短工期。

通過現場調查發現，如圖11所示，部分設置在人行道上的梯道邊墩擴大基礎露出地面較高，有些露出地面80cm有余，而且擴大基礎體積龐大，占用了周邊的人行道甚至非機動車道，導致橋下人群和非機動車道通行困難。在現場還發現，如圖12所示，一些設置在機動車道上的主橋中墩，防撞措施已被車輛撞倒，一些中墩未設置有效的防撞措施，存在極大的安全隱患。

圖11 臨時天橋梯道邊墩基礎現狀

圖12 臨時天橋主橋中墩基礎現狀

因此，在臨時天橋梯道邊墩設計時，建議采取適用于臨時結構的獨立擴大基礎，承臺在不影響下方管線保護需要的前提下，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大基礎，并且在防撞島與基礎間設置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，并利用斷縫的設置減少汽車撞擊對橋墩基礎的影響，達到保護橋墩的目的。

(a) 梯道墩 (b) 主橋橋墩圖13 臨時天橋基礎建議采用方式

5 結語

地鐵臨時天橋是地鐵施工建設期間為交通疏解需要而設置的臨時設施，本文針對福州地鐵1、2號線已修建的臨時天橋存在的問題，通過對福州地區人行天橋的人流量統計，確定了適用于福州地鐵臨時天橋的橋面凈寬；通過對工程造價的分析，確定了適用于地鐵臨時天橋的最經濟的橋型；通過對臨時人行天橋現場實地調查，提出了目前設計及施工過程中存在的不足，以及相應的優化建議，期為福州乃至全國地鐵后續建設臨時天橋提供借鑒和參考。