王雯珊 彭丹 陳娟

摘要：結(jié)合成都市沙西線(xiàn)改造工程的跨線(xiàn)橋工程，探討如何在有限的空間里實(shí)現(xiàn)高架橋與既有隧道的疊建，如何恢復(fù)橋梁建設(shè)破壞的下穿結(jié)構(gòu)，如何利用同一結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足不同功能的需要。研究表明高架橋與既有隧道的疊建設(shè)計(jì)不僅充分利用了城市土地，還從空間治理角度探討了存量空間的利用，提高了市政資源的配置效率，更為城市更新、存量規(guī)劃及未來(lái)城市空間規(guī)劃提出了新的思路。

關(guān)鍵詞：橋隧疊建； 隧道恢復(fù)； 隧道防水； 抗浮設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：U442.5+7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

隨著城市發(fā)展的日新月異，早期建設(shè)的市政道路逐漸不能滿(mǎn)足現(xiàn)有交通的需求，常規(guī)的道路尚能通過(guò)舊路加寬、加鋪匹配現(xiàn)有的車(chē)流量，但立交橋梁、下穿隧道往往成為一條道路改造的瓶頸，設(shè)計(jì)、施工都相對(duì)較困難。究其主要原因在于近幾年來(lái)國(guó)家大力提倡集約利用土地資源，越來(lái)越重視城市空間的綜合利用，在規(guī)劃的道路紅線(xiàn)內(nèi)實(shí)現(xiàn)立交橋梁、下穿隧道的改造常常伴隨著空間利用的分析和新舊結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)，在不損壞既有結(jié)構(gòu)功能的情況下，讓新建結(jié)構(gòu)得以實(shí)施一直是設(shè)計(jì)追求目標(biāo)。現(xiàn)如今為解決城市交通問(wèn)題、增強(qiáng)城市服務(wù)功能、提升城市環(huán)境品質(zhì)，越來(lái)越多人關(guān)注于挖掘橋下的空間資源［1］，但如果下穿隧道的上方區(qū)域規(guī)劃得好，也能為城市建設(shè)增光添彩，筆者以成都市沙西線(xiàn)（西華大道）改造工程中的貨運(yùn)大道-鐵路跨線(xiàn)橋設(shè)計(jì)方案為例，探討如何在有限的空間里，完成高架橋與既有下穿的疊建設(shè)計(jì)。

1研究背景

沙西線(xiàn)是連接成都市中心城區(qū)與郫都區(qū)、彭州市、都江堰市的一條主要市域快速路，屬于成都市構(gòu)建“三環(huán)十七射”市域快速路網(wǎng)的重要一環(huán)。根據(jù)《成都市城建攻堅(jiān)2025規(guī)劃》的要求，于2017年全面啟動(dòng)對(duì)沙西線(xiàn)改造方案的研究，2020年施工入場(chǎng)實(shí)施改造，2023年基本完成改造任務(wù)進(jìn)入項(xiàng)目收尾階段。

本次沙西線(xiàn)改造工程從三環(huán)路交大立交以北起，至金牛區(qū)與郫都區(qū)交界處結(jié)束，改造道路全長(zhǎng)約5.5 km，全路段改造完成斷面為主道雙向6車(chē)道+輔道雙向4車(chē)道。改造前沙西線(xiàn)通過(guò)下穿隧道的方式，連通成灌鐵路和鐵路西環(huán)線(xiàn)兩側(cè)的市政道路，但僅為雙向6車(chē)道，和擬改造的道路斷面不匹配。通過(guò)溝通和論證，在原隧道兩側(cè)加下穿框架來(lái)拓寬道路無(wú)法實(shí)施，但為了保證道路斷面的連貫，同時(shí)滿(mǎn)足鐵路線(xiàn)的運(yùn)營(yíng)要求，只能采用在現(xiàn)有隧道上方架設(shè)跨線(xiàn)橋的形式同主道相接，底層隧道由原來(lái)的雙向6車(chē)道改為輔道雙向4車(chē)道使用，如圖1所示。在離鐵路線(xiàn)不足500 m的位置為貨運(yùn)大道路口，為保證沙西線(xiàn)方向的直行車(chē)流，提高道路服務(wù)水平和通行效率，設(shè)計(jì)采用長(zhǎng)高架的形式跨越貨運(yùn)大道和鐵路線(xiàn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。

2方案研究

2.1高架橋設(shè)計(jì)方案

跨線(xiàn)橋設(shè)計(jì)全長(zhǎng)為1.374 km，設(shè)計(jì)車(chē)速為60 km/h，除鐵路線(xiàn)位置，橋梁采用雙幅橋設(shè)計(jì)，單幅橋?yàn)閱蜗?車(chē)道，兩幅橋之間有3 m間距，和道路中分帶貫通；在鐵路線(xiàn)前后，跨線(xiàn)橋由雙幅橋變?yōu)閱畏鶚?，采用雙向6車(chē)道設(shè)計(jì)，上部結(jié)構(gòu)為2×73 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，懸臂澆筑后轉(zhuǎn)體施工跨越鐵路線(xiàn)。

既有下穿隧道分為五段，進(jìn)出段及鐵路線(xiàn)兩側(cè)為船槽結(jié)構(gòu)，下穿頂面的掉頭車(chē)道位置及鐵路線(xiàn)位置為框架結(jié)構(gòu)，如圖2所示。由于成都地鐵6號(hào)線(xiàn)區(qū)間在鐵路線(xiàn)的城內(nèi)側(cè)和下穿有平面交叉，高架橋設(shè)計(jì)時(shí)，不但要考慮到對(duì)既有下穿結(jié)構(gòu)的保護(hù)，還要在一定范圍內(nèi)避讓地鐵6號(hào)線(xiàn)的通道，這使得跨線(xiàn)橋的下部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

2.2橋梁與既有下穿的空間關(guān)系

考慮到橋梁荷載對(duì)下穿框架的影響較大，設(shè)計(jì)布跨采用避讓下穿框架段，在船槽段內(nèi)設(shè)置橋墩的方式。為保證下穿輔道的使用功能和橋梁下部結(jié)構(gòu)的美觀，將承臺(tái)基礎(chǔ)埋于隧道底板下方，如圖3所示。但這也帶來(lái)了一些問(wèn)題，例如需避讓地鐵6號(hào)線(xiàn)區(qū)間的承臺(tái)尺寸較大，采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，而在下穿底板上的開(kāi)孔不利于原隧道結(jié)構(gòu)的完整性，也使混凝土自防水功能遭到一定程度的破壞；轉(zhuǎn)體施工墩的承臺(tái)較一般承臺(tái)更大，下埋會(huì)導(dǎo)致該段下穿隧道底板大部分破壞，如何有效保證施工過(guò)程中船槽側(cè)墻的穩(wěn)定性；原隧道中分帶設(shè)置有抗拔樁，橋梁樁基施工會(huì)導(dǎo)致部分抗拔樁破壞且后期無(wú)法恢復(fù)，如何應(yīng)對(duì)隧道修補(bǔ)后的上浮問(wèn)題等。

2.3下穿隧道修復(fù)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

既有隧道的周邊有金牛六斗渠，金牛六斗渠在沱江河與金牛支渠交匯口上游約150 m處右岸取水，是一條灌排兼用的人工輸水渠道，因而隧道結(jié)構(gòu)形成后長(zhǎng)期處于高壓地下水中，做好下穿工程的防水、抗浮問(wèn)題是確保工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和運(yùn)營(yíng)安全的關(guān)鍵。翻查相關(guān)資料，原下穿隧道的防水等級(jí)為二級(jí)，主體結(jié)構(gòu)采用防水混凝土并添加CH-ASEA高效抗裂防水劑，在下穿隧道修復(fù)工程中應(yīng)充分考慮新舊材料的兼容性。地下工程滲漏水大多發(fā)生在施工縫、變形縫、穿墻管及預(yù)埋件等細(xì)部構(gòu)造部位［2］，本次高架橋修建，對(duì)原隧道底板產(chǎn)生了一定的破壞，為了還原結(jié)構(gòu)防水特性，將隧道的防水方案由簡(jiǎn)單的單道設(shè)防提高至多道設(shè)防，針對(duì)不同部位采取不同的設(shè)計(jì)方案，從而減少和避免應(yīng)橋梁修建導(dǎo)致的隧道滲漏水狀況。

2.3.1隧道防水恢復(fù)

下穿隧道底板開(kāi)孔尺寸應(yīng)嚴(yán)格按照橋梁承臺(tái)的平面尺寸確定，扣減承臺(tái)鋼筋綁扎、預(yù)應(yīng)力張拉、混凝土支模澆筑所需的操作空間后，開(kāi)孔尺寸不應(yīng)過(guò)大，且開(kāi)孔位置須留有原船槽鋼筋的一定長(zhǎng)度，方便后期底板恢復(fù)的鋼筋接長(zhǎng)。在船槽上鉆孔須采用相應(yīng)的降水措施，防止施工時(shí)地下水從船槽開(kāi)孔處溢出。底板開(kāi)孔后，應(yīng)在豎向鋼筋混凝土護(hù)壁的防護(hù)下開(kāi)挖基坑土體，防止土體位移導(dǎo)致孔口周邊的底板下方脫空，也可將部分護(hù)壁作為橋梁承臺(tái)混凝土澆筑的模板使用。橋梁承臺(tái)完成后，須恢復(fù)原下穿隧道底板的結(jié)構(gòu)自防水，主要通過(guò)修補(bǔ)鋼筋和原船槽鋼筋焊接、修補(bǔ)材料優(yōu)先選用微膨脹混凝土、新舊混凝土位置預(yù)埋注漿管和遇水膨脹止水條來(lái)實(shí)現(xiàn)。隧道防水的總原則是以防為主、多道設(shè)防、剛?cè)峤Y(jié)合、綜合整治［2］，對(duì)變形縫、沉降縫、施工縫等特殊部位還需要采取多種加強(qiáng)措施，如圖4所示。

下穿隧道恢復(fù)時(shí)，防水設(shè)計(jì)需要落實(shí)到細(xì)節(jié)。首先，設(shè)計(jì)計(jì)算承臺(tái)頂標(biāo)高，盡量減少承臺(tái)頂和船槽底板底的縫隙，后期底板和承臺(tái)的縫隙、承臺(tái)四周和護(hù)壁的間隙采用素混凝土回填密實(shí)；在船槽澆筑前，先在底板的下方涂刷水泥凝膠粘結(jié)層和滿(mǎn)鋪粘結(jié)型高分子濕鋪防水卷材，水泥的剛性和卷材的柔性形成了雙層防水體系，養(yǎng)護(hù)到位后幾乎不會(huì)出現(xiàn)地下水沿底板和防水卷材結(jié)合面滲漏的情況；然后，為了進(jìn)一步加強(qiáng)隧道防水，底板下方沿著橋墩四周和承臺(tái)之間設(shè)置一圈橡膠止水帶，內(nèi)外緣嵌設(shè)雙組份聚硫密封膠，可有效防止地下水從承臺(tái)和底板之間的間隙滲出地面；同時(shí)在底板澆筑時(shí)，和橋墩之間內(nèi)嵌一圈遇水膨脹止水條，保證隧道防水實(shí)現(xiàn)真正意義上的多道設(shè)防。

2.3.2轉(zhuǎn)體墩處隧道恢復(fù)

由于橋梁轉(zhuǎn)體施工的需要，轉(zhuǎn)體墩位置的下穿隧道底板大部分被破除，但該位置的船槽側(cè)墻較高，底板破除過(guò)大會(huì)導(dǎo)致側(cè)墻的滑移甚至傾覆。為保證施工期間側(cè)墻的安全，首先須對(duì)側(cè)墻后方的土體卸荷，當(dāng)依靠側(cè)墻自重及基底摩擦力能夠獨(dú)立抵抗墻后土壓力時(shí)，方能破除現(xiàn)狀船槽底板。且底板破除期間，不得有車(chē)輛在側(cè)墻上方和現(xiàn)狀下穿位置通行，側(cè)墻頂面不得有其他施工荷載增加，并加強(qiáng)對(duì)側(cè)墻變形的監(jiān)控。

由于轉(zhuǎn)體墩較其他橋墩更大，船槽底板恢復(fù)需要將一個(gè)完整船槽改建成為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的U型船槽，如圖5所示。這就意味著，該位置船槽還建不僅是結(jié)構(gòu)的改造，更是下穿隧道防水的重點(diǎn)。由于該處新建底板面積較大，選用防水材料及措施時(shí)除了考慮新結(jié)構(gòu)的防水性能，還要思考如何讓新舊防水層之間達(dá)到連續(xù)整體的密封性。設(shè)計(jì)采用沿底板新舊混凝土結(jié)合面，設(shè)置一圈遇水膨脹止水條；新澆筑底板下方和側(cè)墻外側(cè)鋪設(shè)兩層粘結(jié)型高分子濕鋪防水卷材，在破除點(diǎn)和舊船槽防水卷材相接；在新澆筑底板時(shí)，橫向沉降縫處同步設(shè)置B400型橡膠止水帶。

2.3.3隧道抗浮設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)資料，原下穿隧道采用的抗浮方式為結(jié)構(gòu)、覆土、抗拔樁共同作用抗浮，隧道抗浮安全系數(shù)在不考慮側(cè)壁摩擦力的有利作用下，按1.05考慮，而船槽主要抗浮方式為結(jié)構(gòu)自重抗浮。由于橋梁承臺(tái)、樁基的施工，導(dǎo)致部分抗拔樁破壞，但各種結(jié)構(gòu)空間上的重疊又使得原下穿隧道的抗拔樁無(wú)法恢復(fù)?？拱螛兜幕驹硎窃谑艿降叵滤×ψ饔脮r(shí)，依靠樁體的自重及樁與周邊土體的摩阻力提供抗拔力［3］。要達(dá)到隧道抗拔樁的近似效果，設(shè)計(jì)利用橋梁系梁作為下穿隧道的抗浮結(jié)構(gòu)使用。先修補(bǔ)船槽底板及隧道調(diào)平層，再在雙柱橋墩之間增設(shè)一道鋼筋混凝土系梁，同橋墩一起澆筑，既能增加高墩的穩(wěn)定性，又能利用跨線(xiàn)橋整體結(jié)構(gòu)的自重作用實(shí)現(xiàn)船槽的抗浮，如圖6所示。

3結(jié)束語(yǔ)

本次沙西線(xiàn)（西華大道）改造工程中貨運(yùn)大道-鐵路跨線(xiàn)橋的修建，很好地實(shí)現(xiàn)了在有限空間里高架橋與既有下穿隧道的疊建設(shè)計(jì)。通過(guò)分析高架橋與下穿結(jié)構(gòu)在空間上的協(xié)調(diào)，下穿部分結(jié)構(gòu)及功能破壞后的恢復(fù)，下穿隧道和橋梁利用同一結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足自身功能的需要等，在一定程度上為市政道路節(jié)點(diǎn)改造解決了難題，不僅實(shí)現(xiàn)了城市公用土地的利用程度加大，也從空間治理角度探討了如何利用存量空間提高市政資源的配置效率，更為城市更新、存量規(guī)劃及未來(lái)城市空間規(guī)劃提出了新的思路。

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［作者簡(jiǎn)介］王雯珊（1986—），女，碩士，高級(jí)工程師，從事橋隧設(shè)計(jì)工作。