摘要:研究目的:通过对城市轨道交通线路穿越跨河流桥梁的工程处理措施分析,提出合理的、切实可行的处理原则、处理方案。
研究方法:结合具体工程案例,对城市轨道交通地下区段穿越跨河流桥梁的处理方案,进行具体分析。
研究结果:通过方案分析,提出城市轨道交通线路穿越跨河流桥梁的工程处理原则、处理方案。
研究结论:工程处理措施需结合周边环境条件、桥梁结构形式、基础类型、线路线形、纵坡、线位、站位及施工工艺等综合考虑后确定,处理原则为:能绕避不加固,能加固不托换,能托换不拆桥,最后考虑拆除桥梁复建。
关键词:轨道交通;穿越桥梁;方案分析
随着国民经济的持续快速发展,城市化进程不断加快,城市基础设施,特别是城市交通设施与城市化发展的矛盾逐渐显现,从各国城市化发展的实践来看,轨道交通以其运量大、速度快、安全可靠、准点舒适的技术优势,将成为大城市公共交通的发展方向。在沿海地区如上海、南京、杭州、苏州等城市,经济实力雄厚,已经开始大规模地进行城市轨道交通的建设。
1 地形、地貌及工程地质概况
沿海地区城市为冲积相平原,地表水系发育,大小河流纵横交错,跨越河流的桥梁众多,普遍存在的软土,具有高含水量、大孔隙比、高压缩性、低强度、高灵敏度、弱透水性等特点,工程地质条件复杂,跨河流桥梁一般采用直径不小于800mm的钻孔灌注桩,桩身采用分段配筋,桩下段大都为素混凝土。www.11665.Com城市轨道交通工程,地下区间隧道常用盾构法施工或明挖法施工,而地下车站可用明挖法或盖挖法施工。城市轨道交通线路地下区段,对穿越跨河流桥梁的处理成为工程的重点与难点,有时成为影响线路线位、站位的关键点与控制点。
2 线路地下区段穿越跨河流桥梁处理措施分析
2.1 地下区段穿越跨河流桥梁的处理原则
城市跨河流桥梁是城市道路的重要节点,交通的瓶颈,城市轨道交通工程的施工,在确保使用功能及工程的可实施性的前提下,应尽可能减小对城市交通和环境的影响。线路地下区段穿越跨河流桥梁的处理原则为:能绕避不加固,能加固不托换,能托换不拆桥,最后考虑拆除桥梁复建。
2.1.1 能绕避不加固
绕避分为线路双线单侧绕避城市跨河流桥梁,线路左右线分别从桥梁两侧绕避2种情况,视现场工程环境条件确定。工程环境条件允许,应优先选择双线单侧绕避跨河流桥梁。线路绕避时,应考虑为跨河流桥梁远期按规划道路红线拓宽预留条件,区间盾构隧道与既有桥梁结构间的净距不宜小于1.0m。
2.1.2 能加固不托换
当现场工程条件复杂,受线路平面线型控制,无法绕避跨河桥梁时,区间线路可采用下穿桥梁桩基,在竖向标高上躲避。由于沿海地区跨河流桥梁桩基大都为摩擦桩,区间盾构隧道下穿桩基,需对桩基受力地层进行加固处理,以增大地层与桩间的摩阻力,提高单桩承载力,同时对盾构管片作加强,可增大配筋、采用钢管片等,需经计算分析后确定。盾构隧道与桥梁桩基底部的净距不宜小于1.0m。
2.1.3 能托换不拆桥
当受线路纵断面坡度控制,区间盾构隧道竖向标高上无法躲避,与桥梁桩基冲突,为避免拆桥,影响地面道路交通,可考虑对桥梁桩基作切削(桩身素混凝土段)或托换处理。桥梁桩基托换需切实做好传力路径的转换及转换节点的构造处理。
2.1.4 最后考虑拆除桥梁复建
当绕避、加固、托换均难以实施时,最后方可考虑拆除复建。
2.1.4.1 对地下车站跨河流设置的情形,结合车站明挖施工拆除桥梁复建。施工主要步骤为:交通疏解、拆桥面、围堰、导流、施作车站围护结构、随挖随破除桩基、施作主体结构、复建桥梁、恢复地面道路交通、疏通河流等。
2.1.4.2 对区间盾构穿越桥梁的拆除,主要施工步骤为:交通疏解、拆桥面、围堰、导流、破除墩台、拔除盾构范围的桩基、桩位孔腔填充、预留盾构隧道位置并复建新桥、恢复地面道路交通、疏通河流、区间盾构穿越。
3 处理方案案例分析
3.1 单边绕避(杭州地铁2号线绕避潘水六桥)
杭州地铁2号线一期工程东南段外环南路站-朝阳村站区间,盾构隧道下穿南门江支流,考虑市心南路南延伸段道路西侧规划绿化带宽20m这一有利条件结合朝阳村站站位设置情况,线路单边绕避市心路南延伸潘水六桥。潘水六桥为钻孔灌注桩桩基,桩径ф1000mm,桩基长23m,盾构隧道由钻孔桩右侧通过。受隧道与河床底部覆土厚度以及相邻桥台基础控制,河床最低处与盾构隧道外缘底部结构净距4m,盾构隧道外缘与钻孔桩基结构净距为1.6m,如图1所示。
3.2 双边绕避(杭州地铁2号线绕避冯家河桥)
杭州地铁2号线一期工程西北段丰谭路站-古翠路站区间,盾构隧道下穿冯家河,跨冯家河桥为钻孔灌注桩基础,桩径ф1000mm、桩长40.09m、桩底高程-37.00m。根据现场工程条件,并结合古翠路站站位,线路从两侧绕避冯家河桥,盾构隧道外缘距桥梁桩基最小结构净距为3m。并将古翠站设计为梯形岛式站台车站,图2为区间隧道与冯家河桥平剖面关系图。
3.3 区间盾构下穿桥梁桩基(杭州地铁2号线下穿古荡湾河桥)
杭州地铁2号线一期工程西北段古翠路站-学院路站区间,盾构隧道下穿古荡湾河,跨古荡河桥为钻孔灌注桩基础,桩径ф800mm、桩长27.0m、桩底高程-28.4m,桩基下段为素混凝土,长13m。受场地条件、线路平面线形及线路纵断面坡度控制,线路无法绕避跨古荡河桥,区间隧道与桥梁桩基素混凝土段冲突,两者空间关系如图3、图4、图5所示。由于地面道路为城市东西向交通主干道,桥跨仅20m,桩基荷载不大,考虑到盾构机可切削素混凝土桩,为避免拆桥,减小对地面交通的影响及节约工程投资,方案采用洞内注浆加固、洞外对桥梁桩基础加固等综合措施进行处理。
3.4 结合车站明挖施工拆桥(杭州地铁2号线下穿莲花河)
丰谭路站为杭州地铁2号线一期工程的起点站,车站位于文新路与丰谭路十字交叉口,沿文新路布设于道路下方,车站站后设折返线(兼作停车线),车站总长440m,下穿莲花河。跨莲花河桥为简支钢筋混凝土桥,基础采用钻孔灌注桩,桩径ф1200mm,桩长35m,桩间净距3m。结合车站明挖法施工,方案拆桥后复建,围护结构从桩间穿过(先破除承台),基坑开挖时破除桥梁桩基。车站实施时的交通疏解、河流的围堰导流方案示意见图6。
3.5 区间穿越拆桥(杭州地铁2号线下穿南沈棣河)
杭州地铁2号线一期工程丰谭路站—古翠路站区间在益乐路附近,线路下穿南沈棣河,区间盾构隧道与既有跨南沈棣河桥的空间关系如图7。跨南沈棣河桥梁基础采用钻孔灌注桩,桩径ф1000mm,长34.4m,桩上部10m为钢筋混凝土(主筋为16根ф25mm),中部10m亦为钢筋混凝土(主筋为8根ф25mm),下部14.4m为素混凝土,桩底标高为-36m。受周边环境条件、线路平面线形、纵断面坡度限制,区间盾构隧道与桥梁桩基冲突,桩基中部段侵入隧道主体,方案设计需拆除跨河桥梁,拔除桩基,复建新桥。工程实施时可采用如下主要步骤:
3.5.1 施作围堰和导流设施对河道实施临时截流导流,围堰可兼作交通疏解道路。
3.5.2 抽干围堰间的余水,清淤,场地平整。
3.5.3 拆除桥梁的桥面、桥墩以及承台,拔除盾构范围的桩基。
3.5.4 预留盾构隧道位置,修建新桥。重建桥梁的桩基础在避开盾构位置后,利用未拔的既有桩,在既有桩的两侧新增两根桩。既有桩基与新建台帽应连接可靠,新建的台帽需考虑拔桩后造成部分桩间距增加,加强新建承台的配筋。
3.5.5 拆除围堰和导流设施,恢复河道,盾构通过。
4 结论
沿海地区城市水系发育,河流纵横交错,跨河流桥梁众多,软土遍布。城市轨道交通线路下穿跨河流桥梁的问题时常遇到,通过上述工程处理措施的分析,可得出如下结论:
(1)城市轨道交通线路下穿跨河流桥梁时,必须结合周边环境条件、桥梁结构型式,采取安全可靠的处理措施。
(2)沿海地区城市轨道交通线路的线形、纵坡、线位、站位及施工工艺等需结合考虑跨河流桥梁的基础类型、结合型式,及地质条件等才能做出合理的施工方案。
(3)城市轨道交通线路下穿跨河流桥梁时的工程处理措施的原则为能绕避不加固、能加固不托换、能托换不拆除,最后考虑拆除桥梁重建。
参考文献:
[1]铁道第二勘察设计院.杭州地铁2号线总体设计投标文件[b].成都:2006.
[2]铁道第二勘察设计院.杭州地铁2号线一期工程可行性研究报告[r].成都:2006.
[3]gb50157—2003,地铁设计规范[s].2003.
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