類矩形盾構區間拆復橋梁設計

丁 烽 羅宗保

(寧波市城建設計研究院有限公司，浙江 寧波 315012)

0 引言

地鐵一般敷設在已建道路下方，大部分采用盾構法進行施工。為了確保盾構施工的順利進行，需要對沿線已建老橋進行改造。首先將老橋拆除，然后把與盾構掘進過程中沖突的橋樁拔除，最后新建橋梁時樁基需要避開盾構范圍，待新建橋梁完成后，方可進行盾構施工。因此，盾構區間的橋梁拆復工作是確保地鐵建設順利進行的一項重要節點。

目前，地鐵一般采用的是圓形盾構，上下行線分別布設在兩個獨立的盾構隧道內，此類盾構區間的橋梁拆復設計已經取得了許多經驗。隨著軌道交通建設的深入，新建線路所受到的制約條件也越來越多，尤其是在城市核心區和老舊城區，原有道路寬度較窄，周邊建筑物退讓道路紅線又很少，常規的圓形盾構隧道已經不能適應在復雜條件下的地鐵建設要求，因此國內已經開始嘗試采用地下空間利用率更高、占地面積更小的類矩形盾構來解決以上問題。

寧波市軌道交通4號線建設過程中，開發了“軌道交通類矩形盾構隧道”技術體系，本文將以寧波市軌道交通4號線翠柏里站與大卿橋站區間、雙東路站與翠柏里站區間為例，闡述類矩形盾構區間的拆復橋梁設計。

1 工程概況

寧波市軌道交通4號線翠柏里站與大卿橋站區間、雙東路站與翠柏里站區間位于翠柏路道路下方，在這兩個區間內各有一座老橋。翠柏路寬24 m，道路兩側多為20世紀80年代～90年代建成的老小區，建筑退讓紅線較少，為確保周邊建筑安全，地鐵盾構區間采用了占地面積較小的類矩形盾構，類矩形盾構外輪廓寬度為11.5 m，為了類矩形盾構的順利掘進，需要將區間內的橋梁樁基拔除，因此區間內的兩座老橋均需要在盾構掘進前拆除并重建。

將翠柏里站與大卿橋站區間的橋梁編號為1號橋，雙東路站與翠柏里站區間的橋梁編號為2號橋。兩座老橋均于1992年建成，老橋結構為簡支梁橋，跨徑均為8 m+8 m+8 m，橋梁寬度與道路同寬，下部基礎采用φ600 mm的鉆孔灌注樁基礎，樁長32 m～35 m。

2 拆復橋梁設計

2.1 1號橋拆復設計

盾構隧道與1號橋老橋的平面關系圖詳見圖1。橋位處盾構隧道頂標高約-6.212 m，底標高約-13.149 m，盾構隧道與橋梁的橫斷面關系詳見圖2。由圖1,圖2可知，盾構隧道與老橋中間部分橋梁樁基沖突，老橋需要全部拆除后重建。

根據施工期間的交通組織設計，本橋在施工期間交通不能中斷。現狀道路東側均為居民樓，居民樓距離道路紅線僅4 m，西側可臨時借用的土地也只有道路紅線以外7 m。為了施工期間的交通組織需要，橋梁拆復設計中需要利用老橋進行保通。全橋施工共分為4個施工步驟。

施工步驟一是將老橋東側人行道進行改造，以滿足施工期間機動車通行需要，同時在西側搭設一座臨時鋼便橋，施工示意圖詳見圖3。

施工步驟二是先將交通導改至改造好的東側老橋人行道及西側新建鋼便橋上，然后對不需要利用的老橋進行拆除，最后重建部分西側新橋，施工示意圖詳見圖4。

施工步驟三是再次進行交通導改，將原來利用老橋東側保留部分橋面通行的交通導改至重建好的西半幅橋面，然后將老橋全部拆除，最后新建剩余部分橋梁，施工示意圖詳見圖5。

施工步驟四是對重建好的橋梁進行橋面系改造，以滿足永久橋梁的橫斷面的要求，最后整幅橋梁建成通車。重建橋跨徑布置為8 m+13 m+8 m，重建橋梁樁基與盾構隧道之間的凈距按不小于1 m控制，樁徑采用φ1 500 mm的鉆孔灌注樁，樁間距布置為16.4 m，盾構隧道與重建橋梁的橫斷面關系詳見圖6。

2.2 2號橋拆復設計

盾構隧道與2號橋老橋的平面關系詳見圖7。根據圖7可知，盾構隧道與老橋斜向沖突，其與老橋每一跨的樁基沖突范圍都不相同。橋位處盾構隧道頂標高約-6.546 m，底標高約-13.489 m，盾構隧道與橋梁的橫斷面關系詳見圖8。

本橋同1號橋類似，在施工期間交通不能中斷，由于現狀道路兩側均為居民樓，不具備將交通導改至道路紅線以外的條件，因此在橋梁拆復設計中只能利用老橋進行保通。全橋施工共分為4個施工步驟。

施工步驟一是將老橋西側橋面人行道進行改造，以滿足施工期間機動車通行需求，施工示意圖詳見圖9。

施工步驟二是將交通導改至改造好的西側橋面，然后對東半幅老橋進行拆除、重建，施工示意圖詳見圖10。

施工步驟三是再次進行交通導改，將交通導改至重建好的東半幅橋面，然后對保留的西半幅老橋進行拆除、重建，施工示意圖詳見圖11。

施工步驟四是對重建好的橋兩幅梁進行橋面系改造，以滿足永久橋梁的橫斷面的要求，最后整幅橋梁建成通車。

本橋另一個特殊點在于重建橋梁的下部基礎設計。根據施工步驟可知，為滿足交通導改需要，橋梁必須分為兩幅進行重建。

根據圖7可知，北側橋臺40%范圍被盾構隧道侵占，為了避讓盾構隧道，橋梁基礎需要布置在紅線以外。考慮到橋臺位于河岸上，后期可以采用綠化對超出紅線部分基礎進行遮蓋，北側橋臺與盾構隧道的橫斷面關系詳見圖12。

橋墩蓋梁的布置，也與北側橋臺類似，如果不考慮紅線及后期景觀效果，盾構隧道與橋墩的橫斷面關系詳見圖13。

由圖13可知，橋墩蓋梁外露部分超出紅線7.9 m，雖然結構受力可行，但是建成后外觀效果比較突兀，并且容易引起人們對結構設計的誤解。為了避免后期的不利影響，通過對基礎設計的優化，將超出道路紅線部分的樁基埋置在規劃河床線以下，在盾構隧道頂面形成一道暗梁，外露部分仍然布置在紅線以內，盾構隧道與橋墩的橫斷面關系詳見圖14。

由圖14可知，通過對基礎的適當優化，解決了常規設計(如圖14所示)橋梁外觀效果比較突兀的問題。

3 拆復橋面臨的困難

在地鐵建設中，常規都采用上下行線分離的圓形盾構，當橋梁與圓形盾構隧道相沖突時，在橋梁拆復設計中，一般都將橋梁基礎布置在兩個圓形盾構隧道之間的空間內。類矩形盾構隧道為了節省空間，將上下行線合并在一個空間內，因此其自身寬度就比較寬，達11.5 m。類矩形盾構的主要應用區域為城市核心區和老舊城區，這一特性就決定了類矩形盾構應用的區域道路紅線必然不寬，且兩側建筑物條件肯定又比較復雜，這些因素都對與之沖突的橋梁拆復設計帶來很多不利影響。

首先是基礎的布置，按照新建樁基與盾構隧道之間的凈距不小于1 m～2 m考慮，類矩形盾構區域的樁基凈距就達13.5 m以上。樁距的增大就意味著單樁承載力較大，對于沿海以摩擦樁受力為主的地區，必然導致采用較大直徑的鉆孔灌注樁。為了滿足蓋梁的受力要求，蓋梁的外形尺寸也比較大。而對于橋臺蓋梁，除了滿足豎向力產生的彎矩以外，還要考慮臺后水平土壓力產生的彎矩，橋臺樁基也要進行單獨的抗剪驗算。

其次是橋梁拆復過程中，對于不能進行全封閉施工的橋梁，交通保通方案較難實施，需要業主協調各方需求后，才能確定。如果采用圖14的基礎布置形式，盾構位置將被限制在一個很小的范圍內，對盾構區間的設計及施工都帶來了一些不利影響。

4 結語

和常規類圓形盾構相比，類矩形盾構在解決城市核心區和老舊城區地下空間狹小、鄰近設施保護較困難的情況下，有較好的應用前景，類矩形盾構在寧波軌道交通建設中已經試驗成功，且取得了很好的效果。

拆復橋作為軌道交通建設的前期工作和控制節點，現在也越來越受到各方面的重視，有時拆復橋方案對局部地鐵線路走向和工期有著很大的影響。隨著軌道交通建設的深入，新建線路受到的制約條件也越來越多，類矩形盾構的應用范圍會越來越廣，而與之相應的拆復橋設計也將面臨越來越多的困難，希望本工程的經驗能為后續軌道交通拆復橋梁建設提供一些參考和借鑒。