福州地铁临时天桥调查及设计优化

林星河 吴颖平 林世龙 黄正卿

(1.福州轨道交通设计院有限公司 福建福州 350009; 2.福州地铁集团有限公司 福建福州 350009)

0 引言

地铁车站和区间的施工期间需对周边道路进行围挡，由于地铁车站一般设置在城市主干道平交口处，导致大量人群过街需绕行较远的路，因此需要修建临时人行天桥以满足施工期间交通疏解的要求[1]。由于临时人行天桥是临时设施，目前并没有相应的规范对其进行详细规定。在福州地铁1、2号线的建设过程中，临时天桥无统一的设计标准，不同设计单位采用的标准相差较大。有些临时天桥因设计与施工不当，造成了天桥受力性能差、舒适性差、造价偏高等问题。

为了更合理地进行地铁建设中临时天桥的设计，有针对性地考虑地铁施工期间交通疏解的特点，本文通过对福州地铁1、2号线已建人行天桥的现状进行实地调查，介绍已建人行天桥存在的典型问题，并针对这些问题提出了优化建议与措施，拟为福州乃至全国地铁后续建设临时人行天桥的设计和施工提供借鉴和参考。

1 福州地铁临时天桥概况

福州地铁1号线和2号线共修建10座临时天桥， 1号线分别为火车站、东街口站、屏山站3座临时人行天桥，地理位置如图1所示。2号线分别为五里亭站、紫阳站，广达路和乌山支路临时人行天桥，地理位置如图2所示。

图1 1号线沿线临时天桥地理位置示意图

图2 2号线沿线临时天桥地理位置示意图

表1给出了图1～图2所示的各天桥总体布置参数情况，其中桥梁总长度为17m～45m之间，桥面净宽为3.0m～4.5m之间，桥梁净空为4.5m～5.5m之间。其中火车站和屏山站临时天桥采用钢板梁型式，乌山支路临时天桥采用钢箱梁结构型式，其余临时天桥均采用贝雷梁型式。

表1 沿地铁1、2号线临时天桥概况表

2 临时天桥净宽的确定

根据表1可以看出，福州地铁1号线和2号线10座临时天桥，桥面净宽为3.0m～4.5m之间。在设计永久天桥时，净宽应根据设计年限内高峰小时人流量及设计通行能力计算，且净宽不宜小于3m[2]。由于地铁临时天桥的临时性，一般要求其结构规则标准化，以便于安装和拆卸，有利于重复利用，故需要统一桥面净宽标准。

2.1 天桥人流量调查

为了使得人流量调查结果具有代表性，此次调查根据福州地区商业中心的分布情况，选取人流量较大的5个路段进行实地数据采集，调查对象不仅包括地铁临时天桥，也包含永久天桥以及配合市政项目施工设置的临时天桥，分别为东街口临时天桥、火车站北广场临时天桥、紫阳站东侧人行天桥、万宝天桥的人流量进行了统计调查，调查结果如表2所示。

表2 福州人行天桥人流量调查结果表 人/小时

万宝天桥净宽度为4.5m，人流量为此次调查中最多，由市政建设的火车站北广场临时天桥人流量也较大，但桥面净宽仅2.9m，宽度最小。其中，万宝天桥位于福州工业路，连接万象城与宝龙广场两个商业地块，是两个地块人群过路主要通道，周末人流量巨大。根据现场调查，万宝天桥梯道宽3.5m，主桥宽4.5m，两侧只有一个梯道，如图3所示。

图3 万宝天桥现场情况

2.2 临时天桥通行能力设计

根据《城市人行天桥与人行地道技术规范》规定，天桥设计通行能力采用2400 P/(h·m)[2]，现行的《城市道路工程设计规范》规定，天桥设计通行能力取1800～2000 P/(h·m)[3]，考虑到工程属于临时结构，取设计通行能力为2000 P/(h·m)满足日常通行能力。

根据规范上述规定，并取大商场、商店、公共文化中心及区中心等行人较多的天桥计算设计通行能力的折减系数0.8[2]，可计算出净宽3.0m承受的人流量，计算过程如式(1)所示：

2000×3.0×0.8=4800(P/h)

(1)

因此，3m净宽的人行天桥通行能力在大商场区可达到4800人/h。根据已调查的万宝天桥(桥面宽4.5m，梯道宽3.5m，两侧商业综合体总商业面积33万m2)高峰时刻通行人流量为5040P/h，而其他调查的人行天桥人流量均小于1800P/h，故3m净宽满足大部分区域的通行需求，超过3m需经过充分论证后选取。

3 临时天桥桥型选择

根据福州地铁1、2号线已建临时天桥的调查，钢板梁、钢箱梁及贝雷梁桥梁形式都有得到运用，其中贝雷梁桥型运用较多。临时天桥不同于永久结构，应着重体现经济适用性，可重复利用要求。

根据现有福州地铁临时天桥造价资料分析，乌山支路人行天桥钢箱梁桥整体耗钢量达到622kg/m2，比贝雷梁桥平均362kg/m2，高出260kg/m2，经济性较差，但具备一定的美观度，钢板梁桥单位耗钢量431kg/m2比贝雷梁桥高出69kg/m2。按单位面积比较投资，如表3所示：钢箱梁天桥，为11 246元/m2，由于景观因素的影响，实际钢箱梁浮动变化较大；贝雷梁为4279元/m2，钢板梁为5343元/m2，可以看出贝雷梁单位造价最低，工程造价经济。

表3 福州地铁临时天桥造价比较表

在施工方面，贝雷梁架设迅速，机动性强，在军事及民用工程中得到广泛的应用[4]。贝雷梁结构规格标准化，构件重量轻，施工方法灵活，可分节预拼整体吊装架设，方便施工[5]。在结构设计方面，如图4所示，贝雷梁可设置成下承式桥型，降低建筑高度，减少行人爬坡高度，提高通行效率。以上这些特点能很好地适应临时人行天桥的特点与要求。因此，地铁临时天桥设计可优先选择贝雷梁桥型。

4 现状临时天桥典型问题与设计优化

4.1 净空

通过对福州市区已建人行天桥的现状的实地调查，市区永久天桥大部分限高标志牌为4.5m，1号线临时天桥净空均按5.0m，2号线乌山支路人行天桥和广达路人行天桥净空按5.5m控制，其余天桥净空按4.5m控制。如图5所示，在已建的天桥中，存在因净空设置不足，且未悬挂明显的限高标识，而导致主梁被车辆撞击，贝雷梁下弦杆严重变形，天桥出现严重安全隐患，如图6所示。

图5 福州市区天桥限高现状

图6 某人行天桥主梁损伤现状

《城市人行天桥与人行地道技术规范》[2]及《城市道路工程设计规范》[3]规定，天桥桥下为机动车道时，最小净高为4.5m。在临时天桥实际的使用中，建议天桥桥下为机动车道时，设置最小净高5.0m。主要考虑以下3点：①路面维修或改建道路可能提高路面标高，导致后期净高不足；②桁架结构抵抗超高车辆撞击能力差；③施工期间盾构管片运输车辆可能需要从临时人行天桥下通过，净空高度至少5.0m。

临时天桥在运营使用中，必须设置醒目的限高标志，限高标志牌可直接安装在天桥正中央或前进方向的右侧，便于驾驶人员和行人看到。

4.2 主桁架连接

通过现场对人行天桥的调研来看，如图7(a)所示，有些贝雷梁主梁在桁架顶部设置角钢焊接；如图7(b)所示，一些在桁架中部设置少量角钢焊接，并利用横梁与两榀桁架焊接，增加贝雷梁的共同受力性能。贝雷梁在临时结构广泛运用得益于其可重复利用性，焊接拆除过程中会对钢结构造成一定的损伤，若要再次利用贝雷梁，则需要经过探伤检测后确认是否可再次利用，使得建设过程繁琐，造价增加。

因此，在临时天桥的设计及施工过程，建议贝雷架组装成的桁梁，贝雷架之间应使用支撑架及斜撑架为横向连接构件，如图8所示。各个构件之间用螺栓固定，架设迅速，拆除方便，如采用焊接既不符合贝雷梁使用原理，又导致拆除困难，再次利用率低。

(a) 斜撑架连接 (b)支撑架连接图8 人行天桥主桁架建议连接方式

4.3 桥面排水

通过现场对人行天桥的调查发现，部分临时天桥桥面及梯道雨水不能及时排除，导致桥面积水，如图9所示。通过分析福州地铁1、2号线临时天桥设计图纸发现，多数设计人员在施工图设计时都相应设置了横坡与纵坡以满足排水需要，但多数临时天桥施工采用工厂预制，现场吊装，施工精度往往不能达到设计要求，排水效果不尽人意。部分桥面板在温度及循环荷载影响下，导致部分凹陷，也容易导致桥面积水的现象发生，影响雨天通行效果。

图9 部分天桥桥面积水现状

图10 桥面钢板开孔排水设置方式

对此，建议在临时天桥设计时，桥面板可不设置纵、横坡，以防止雨水纵向流淌影响梯口处行人的舒适感。可以通过如图10所示的方式，在天桥桥面钢板开孔进行排水，设计简单，并且施工方便。

4.4 基础形式

桥梁基础可根据现场情况采用扩大基础、钢管桩基础、挖孔桩基础等。临时结构应优先采用扩大基础，节省造价，缩短工期。

通过现场调查发现，如图11所示，部分设置在人行道上的梯道边墩扩大基础露出地面较高，有些露出地面80cm有余，而且扩大基础体积庞大，占用了周边的人行道甚至非机动车道，导致桥下人群和非机动车道通行困难。在现场还发现，如图12所示，一些设置在机动车道上的主桥中墩，防撞措施已被车辆撞倒，一些中墩未设置有效的防撞措施，存在极大的安全隐患。

图11 临时天桥梯道边墩基础现状

图12 临时天桥主桥中墩基础现状

因此，在临时天桥梯道边墩设计时，建议采取适用于临时结构的独立扩大基础，承台在不影响下方管线保护需要的前提下，顶部不宜露出地面，如图13(a)所示。建议主桥中墩采用半埋半露的扩大基础，并且在防撞岛与基础间设置5cm填充沥青麻絮断缝，如图13(b)所示。目的是通过半埋半露的形式，提高中墩抗撞击能力，并利用断缝的设置减少汽车撞击对桥墩基础的影响，达到保护桥墩的目的。

(a) 梯道墩 (b) 主桥桥墩图13 临时天桥基础建议采用方式

5 结语

地铁临时天桥是地铁施工建设期间为交通疏解需要而设置的临时设施，本文针对福州地铁1、2号线已修建的临时天桥存在的问题，通过对福州地区人行天桥的人流量统计，确定了适用于福州地铁临时天桥的桥面净宽；通过对工程造价的分析，确定了适用于地铁临时天桥的最经济的桥型；通过对临时人行天桥现场实地调查，提出了目前设计及施工过程中存在的不足，以及相应的优化建议，期为福州乃至全国地铁后续建设临时天桥提供借鉴和参考。