謝 軍 張加春

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引言

1971年，我國大陸第一條地鐵線在北京開通運營。20世紀(jì)末以來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的城市軌道交通建設(shè)迎來了蓬勃的發(fā)展。截至目前，全國陸續(xù)有天津、上海、廣州、長春等42座城市開通地鐵線路。由于地鐵主要服務(wù)于城市核心區(qū)，建設(shè)期內(nèi)對城市交通影響較大，交通疏解問題顯著，大陸主要通過暗蓋挖法施工、分坑倒邊施工、架設(shè)貝雷梁鋼便橋、現(xiàn)澆混凝土便橋等方法解決交通疏解難題，而日本、新加坡、歐洲等國以及我國的臺灣省則主要采用裝配式組合便橋建設(shè)地鐵車站。

2009年，北京9號線首次采用裝配式組合便橋在豐臺北路站設(shè)計應(yīng)用，標(biāo)志著我國裝配式便橋迎來了發(fā)展契機。2017年，蘇州5號線楓瑞路站首次采用裝配式混凝土便橋作為試點，為解決交通疏解難題打開了新思路。

1 裝配式混凝土便橋的結(jié)構(gòu)形式、適用范圍

1.1 便橋的結(jié)構(gòu)形式

裝配式混凝土便橋主要有3種結(jié)構(gòu)形式，分別是預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁（如圖1）、預(yù)應(yīng)力混凝土空心板（如圖2）及預(yù)制混凝土板（如圖3）。

圖1 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁便橋橫斷面示意圖

圖2 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板便橋橫斷面示意圖

圖3 預(yù)制混凝土板便橋橫斷面示意圖

1.2 便橋的適用范圍

預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁常用跨徑為25m、30m、35m、40m，梁高1.0m～1.5m，主要適用于非標(biāo)準(zhǔn)車站基坑及跨河道便橋；預(yù)應(yīng)力混凝土空心板常用跨徑為13m、16m、20m、21m、22m，梁高0.7m～1.0m，主要適用于標(biāo)準(zhǔn)車站、附屬風(fēng)亭基坑及跨河道便橋；預(yù)制混凝土板常用跨徑為6m、8m、10m，板厚0.4m～0.6m，主要適用于出入口、風(fēng)亭等附屬基坑便橋。

2 傳統(tǒng)工法及便橋與裝配式混凝土便橋的對比

2.1 傳統(tǒng)工法及便橋形式的缺點

暗蓋挖法、現(xiàn)澆混凝土便橋、裝配式組合便橋施工期間均需在基坑中設(shè)置立柱樁[1]，工程造價高、土方開挖及運輸不便、施工周期長。暗蓋挖法施工除以上缺點外，尚存在車站主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)不能完全分離，難以形成全包防水層，現(xiàn)場存在大量二次澆筑作業(yè)，施工及防水質(zhì)量難以保證等問題。

分坑倒邊施工須設(shè)置封堵墻（樁）[2]，工程造價高，施工周期長。采用架設(shè)貝雷梁鋼便橋施工，車輛行駛期間便橋撓度大、噪聲大，難與城市環(huán)境融合，且因車站主體施工期較長，鋼便橋租賃費用較高。

2.2 裝配式混凝土便橋的優(yōu)點

裝配式混凝土便橋可設(shè)置于車站、附屬基坑上方，也可橫跨河道設(shè)置，工程基坑內(nèi)無須設(shè)置立柱樁，施工周期短，對坑底位于軟弱土層的車站，基坑清底速度快、墊層澆筑快，可顯著控制基坑變形，降低基坑時空效應(yīng)。便橋由梁廠預(yù)制，在施工現(xiàn)場吊裝、組裝，濕作業(yè)少，對周邊環(huán)境基本無影響。便橋剛度大、撓度小、噪聲小，且非重力流管線可從其上方改遷，可同步解決管線改遷問題，且工程造價低。

3 裝配式混凝土便橋的應(yīng)用

3.1 國內(nèi)主要市場的應(yīng)用

我國北方城市主要采用暗蓋挖法施工、分坑倒邊施工、架設(shè)貝雷梁鋼便橋、現(xiàn)澆混凝土便橋等形式解決交通疏解難題，近年來，北京、長春等城市已陸續(xù)將裝配式組合便橋應(yīng)用在地鐵工程中。南方也陸續(xù)有蘇州、上海等城市采用裝配式混凝土便橋解決交通疏解難題，裝配式便橋已在地鐵工程建設(shè)中快速發(fā)展。

3.2 蘇州市場的應(yīng)用

蘇州1～4號線地鐵車站及附屬基坑主要采用現(xiàn)澆混凝土便橋，該便橋存在造價高、施工不便、工期長等問題，對蘇州地區(qū)坑底位于5-1粉質(zhì)黏土、7-1粉質(zhì)黏土及2-y淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土等軟弱土層的車站[1]，基坑開挖周期長，基坑變形大，開挖至坑底時不能及時澆筑墊層，經(jīng)常出現(xiàn)基坑側(cè)斜、沉降等變形發(fā)生突變報警的情況。

為解決以上問題，并考慮到貝雷梁鋼便橋存在變形大、噪聲大、減震防滑效果差[3]、造價高等問題，蘇州5號線首次在楓瑞路站[4]采用裝配式混凝土便橋作為試點解決交通疏解問題，針對坑底位于軟弱土層的楓瑞路站，本站基坑變形控制效果顯著，且便橋造價降低約50%，優(yōu)勢較為明顯。目前，蘇州地鐵工程已將裝配式混凝土便橋作為解決交通疏解難題的首選便橋形式。

4 裝配式混凝土便橋的設(shè)計

4.1 裝配式混凝土便橋的設(shè)計原則

裝配式混凝土便橋（如圖4）利用車站、附屬圍護(hù)墻（樁）作為便橋基礎(chǔ)，冠梁局部下沉作為便橋橋臺，第一道混凝土支撐支撐于冠梁上，支撐與便橋完全脫離。便橋可根據(jù)車站站位與現(xiàn)場道路情況設(shè)置角度，常用角度為5°、10°、15°。便橋汽車荷載等級采用城-A級設(shè)計，設(shè)計年限為2a，限速20km/h，便橋施工期間須進(jìn)行交通管制。

圖4 便橋縱斷面示意圖

4.2 裝配式混凝土便橋的材料設(shè)計

預(yù)制便橋、現(xiàn)澆鉸縫及橋面現(xiàn)澆層采用C50混凝土，便橋封頭及支承墊石采用C40混凝土，防撞護(hù)欄、防震擋塊及冠梁背墻采用C35混凝土。普通鋼筋采用HRB400及HPB300鋼筋，縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用高強低松弛鋼絞線。

4.3 裝配式混凝土便橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計

裝配式混凝土便橋采用2片邊梁（板）+多片中梁（板）拼裝而成，每片梁（板）寬約1m，邊梁（板）上設(shè)置20cm厚防撞墻（如圖1～圖7），相鄰兩片梁（板）間設(shè)置1cm縫，每片梁（板）兩端采用4個圓板橡膠支座簡支于冠梁上方[4]，便橋支座中心線距便橋端25cm，距端部50cm范圍采用C40混凝土封錨，距便橋端60cm處設(shè)置吊裝預(yù)留孔。

圖5 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁便橋節(jié)點示意圖

圖7 預(yù)制混凝土板便橋節(jié)點示意圖

4.4 便橋的附屬設(shè)施設(shè)計

便橋上設(shè)置8cm厚C50混凝土現(xiàn)澆層，6cm厚防水瀝青鋪裝層，冠梁上設(shè)置防震落措施。橋上設(shè)置防水措施，橋面兩側(cè)防撞墻起到截水功能，在縱橋向梁（板）端處設(shè)置排水管進(jìn)行集中排水至截水溝。梁（板）上設(shè)有支座鋼板、伸縮縫、擋水臺、防撞墻等預(yù)埋件。

圖6 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板便橋節(jié)點示意圖

便橋順橋向兩側(cè)設(shè)置防撞墻，并布置施工圍擋，圍擋須安全可靠且高度不小于2m，防止橋上墜物落入基坑。

5 裝配式混凝土便橋的施工

5.1 便橋的預(yù)制

便橋按照施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)-澆筑冠梁及混凝土支撐-架設(shè)梁（板）-施工橋面-開挖基坑-澆筑車站主體-拆除便橋的工序施工。梁廠根據(jù)設(shè)計單位提供的施工圖預(yù)制便橋。預(yù)制前廠家須仔細(xì)核對圖紙，保證鋼絞線、普通鋼筋及各項預(yù)埋件位置準(zhǔn)確?；炷凉橇献畲罅巾毑淮笥?cm，混凝土澆筑時須振搗充分、密實。混凝土須連續(xù)澆筑、一次成形，每片預(yù)制梁（板）澆筑總時間不超過6 h。預(yù)應(yīng)力便橋須采用成熟的工藝形成空洞，振搗混凝土須防止蕊模左右移動或上浮以及蕊模穿孔。模板拆卸須保證預(yù)應(yīng)力便橋內(nèi)腔尺寸不改變、易拆除，嚴(yán)格控制鋼筋焊接質(zhì)量。

為防止預(yù)應(yīng)力便橋上拱過大，預(yù)制梁（板）與橋面現(xiàn)澆層由于齡期差別而產(chǎn)生過大收縮差，存梁期須不超過60 d，若累計上拱值超過計算值1cm，須采取壓載等措施，防止便橋上拱值過大，給安裝與受力造成不利影響。

5.2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工

鋼絞線采用兩端同時張拉和頂錨，鋼絞線放松須對稱、均勻、分次緩慢完成，不得驟然放松，不得一次將一根松完。放松可采用千斤頂法或砂箱法，放松時混凝土齡期不少于7d。

預(yù)應(yīng)力筋有效長度以便橋跨度中心線對稱布置，確保便橋兩端的失效長度相等。預(yù)應(yīng)力筋有效長度范圍外部分可采用硬塑料管將失效范圍的預(yù)應(yīng)力筋套住，以使預(yù)應(yīng)力筋與混凝土不產(chǎn)生握裹作用等措施進(jìn)行處理。施工時，須保證預(yù)應(yīng)力鋼絞線及普通鋼筋位置準(zhǔn)確，確保預(yù)應(yīng)力鋼筋保護(hù)層厚度滿足設(shè)計要求。普通鋼筋應(yīng)在預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉結(jié)束后8 h進(jìn)行綁扎。

5.3 便橋的現(xiàn)場安裝

預(yù)制便橋頂面混凝土須按規(guī)范要求處理施工縫，并去除混凝土表面水泥砂漿和松弱層（如圖8），對鉸縫處混凝土表面按施工規(guī)范要求進(jìn)行處理。澆筑鉸縫前須全面撤離橋面重型荷載，待鉸縫混凝土達(dá)到設(shè)計強度，方可進(jìn)行橋面現(xiàn)澆層澆筑。預(yù)應(yīng)力便橋運輸時，可采取在預(yù)應(yīng)力便橋外施加產(chǎn)生正彎矩的臨時荷載措施，不使預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的負(fù)彎矩起破壞作用。

圖8 裝配式混凝土便橋表面砂漿等處理

5.4 便橋鉸縫施工要求

便橋鉸縫面須鑿毛成凹凸的粗糙面，采用砂漿填底縫后再澆注鉸縫混凝土，鉸縫混凝土澆注時濕潤表面并座漿，保證新老混凝土結(jié)合良好。預(yù)應(yīng)力便橋就位后及時連接鉸縫鋼筋，鋼筋綁扎、安裝時須定位準(zhǔn)確。澆注混凝土須采用振動器振搗，振搗澆注完成后，將便橋頂面抹光，混凝土初凝前再進(jìn)行二次收漿并拉毛處理。

5.5 橋面鋪裝及排水要求

橋面鋪裝的結(jié)構(gòu)形式宜與所銜接的道路路面協(xié)調(diào)，可采用瀝青混凝土（如圖9）或水泥混凝土等材料。瀝青混凝土鋪裝層厚度不宜小于8cm，水泥混凝土鋪裝層厚度不應(yīng)小于8cm。橋面宜設(shè)置縱坡，對道路等級較低的跨河臨時便橋等可設(shè)置平坡。橋面排水設(shè)施須適應(yīng)便橋結(jié)構(gòu)的變形，細(xì)部構(gòu)造布置須保證便橋結(jié)構(gòu)不受排水設(shè)施及泄露水流的侵蝕。排水管道間距及雨水口大小須根據(jù)暴雨強度設(shè)置，確保橋面范圍不積水。

圖9 裝配式混凝土便橋路面瀝青鋪裝

便橋機動車道與非機動車道（人行道）間須設(shè)置硬隔離，機動車道基坑臨空側(cè)須設(shè)置防撞護(hù)欄。橋面伸縮裝置須滿足梁端自由伸縮、轉(zhuǎn)角變形及使車輛平穩(wěn)通過等要求，伸縮裝置須根據(jù)便橋長度、結(jié)構(gòu)形式采用經(jīng)久耐用、防滲、防滑良好的材料和構(gòu)造形式。

6 結(jié)論

該文對幾種便橋形式及其優(yōu)缺點進(jìn)行對比分析，總結(jié)了裝配式混凝土便橋的設(shè)計要點、施工要求，得出以下結(jié)論：1）裝配式混凝土便橋在幾種便橋形式中具有施工方便、工期短，無濕作業(yè)、對周邊環(huán)境影響小，剛度大、撓度小、噪聲小，造價低，節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，具備較高的市場和社會價值，未來可在更多城市推廣使用。2）裝配式混凝土便橋尚有優(yōu)化空間，在取消立柱樁的前提下，后期可考慮采用工字鋼梁與混凝土預(yù)制結(jié)構(gòu)板相結(jié)合的組合結(jié)構(gòu)形式，使其可循環(huán)利用，進(jìn)一步提高價值空間。3）可針對便橋應(yīng)用場景（河道、車站及附屬基坑等）進(jìn)行總結(jié)歸納，開展裝配式便橋相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)編制，為其標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化發(fā)展提供理論基礎(chǔ)及依托。