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2021年度 市政公用工程设计组

深圳地铁6号线(深圳北站~红山站~上芬站)工程设计
中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司
主要贡献人: 户东阳、李聪林、周 昆、李冲杰、金国栋、陈国杰、曾 敏、卢三平、陈长征、周小壮、杨业新、周小扬、苏 翌、何 清、曾湘衡、陈玉峰、吕 雷、史棚飞、苏 波、陈德绍
项目概况

深圳地铁6号线全长约49.35千米,有效加强各片区之间的联系,带动沿线经济发展,加速城市经济一体化进程,使光明区正式迈入地铁时代,实现了百万光明人的地铁梦,是支撑粤港澳大湾区城市群轨道交通网络的一条高效、绿色和健康运营的生命线。

深圳北站~红山站~上芬站工程位于深圳龙华新区,包含3座“桥建合一”高架车站和2段高架区间。深圳北站为既有车站改造,红山站、上芬站为新建车站,面积16510m²;高架区间桥梁长3.5km,项目总投资约8.3亿元。项目于20158月开工,至20205月建成通车。

高架车站及桥梁穿越城市,对既有道路和城市风貌影响极大,为解决工程建设对城市环境的影响,同时兼顾建筑功能及景观需求,达到桥梁、结构与周围环境完美融合,深圳北站、红山站和上芬站采用了“桥建合一”的高架车站桥梁结构型式;桥墩采用了花瓣式、Y型墩、门式墩、花瓶墩等多种新颖结构形式;并首次采用一种新型轨道交通桥面排水设施。

本项目力求打造成一条“节能环保”轨道交通示范线,首次采用综合减振降噪系统设计;采用全封闭式声屏障降低了噪音污染;引入国内首个绿色环保装配式无砟轨道技术减少混凝土工程量;在全线应用再生制动能量回馈装置;在高架车站设置太阳能光伏发电系统。

技术特点

1、首次采用钢盖梁门式墩+钢混叠合梁组合桥侧向平顶施工技术

3km的区间高架桥与既有深圳地铁4号线并行,且最小净距仅0.5m,具有建设条件复杂、地下管线密集、跨越既有构筑物多等特点;同时,桥梁以小夹角(11°)小半径(R=450m)跨越既有地铁4号线,对既有地铁安全运营带来严峻挑战。为解决该问题,设计首次采用了钢盖梁门式墩+钢混叠合梁组合桥侧向平顶施工技术,利用天窗期依次整体横向顶推钢混叠合梁,顶推单孔梁重430吨,最大顶推距离17米。有效避免了施工对既有运营地铁线路的影响,实现安全跨越,节省投资近2千万元,产生了巨大的经济效益,得到了业主等各方一致好评,为以后同类型项目积累了技术经验。授权了两项实用新型专利“地铁钢横梁门式墩加钢混叠合梁组合桥” 和“一种钢混叠合梁侧向平推施工结构”,申请了一项发明专利“一种钢混叠合梁侧向平顶施工结构和方法”。该技术为国内首次采用,技术水平达到国内先进水平。

2、高架车站采用“桥建合一”结构型式

深圳北站、红山站和上芬站采用“桥建合一”高架站结构型式, “桥建合一”车站结构采用轨道梁、站台梁刚接于车站结构,是桥梁和建筑合在一起的结构体系,由两种不同的受力体系结合而成。“桥建合一“高架站有着地面立柱较小,建筑高度较低,占地面积小;车站建筑布置灵活,结构整体性稳定性很好;换方便等优点; 但同时存在结构体系复杂,受力不明确,设计过程中需同时满足结构与桥梁设计规范来保证结构安全。设计过程中利用有限元软件对红山站、上芬站两个高架车站进行数值计算分析,经过计算解决了此复杂结构的受力计算,同时通过优化设计兼顾了建筑功能及景观需求。完成了一项“城市轨道交通“桥建合一”高架车站桥梁结构合理型式及设计技术”业务建设。

3、调整高架车站横向框架梁刚度,优化变形缝设置

根据《混凝土结构设计规范》第9章构造规定第9.1节伸缩缝规定中伸缩缝的最大间距宜满足9.1.1条。在工程设计中,深刻理解规范制定的原理、充分考虑结构板、梁在温度变化影响下对高架车站横向框架、轨道梁的影响,通过调整承台埋深及基础尺寸,优化横向框架梁的刚度适应温度变化的影响,全面取消高架车站变形缝,成功解决钢屋盖、站台门、变形缝两侧独立设柱的影响,为国内类似工程提供成功案例参考。

4、国内首次采用一种新型轨道交通桥面排水设施

当前轨道交通桥面雨水按照通常形式散排到桥下或在梁体或桥墩旁外挂雨水管等形式,已不能满足需求。针对现有技术存在的不足进行了创新设计,通过三通排水管道将桥面雨水汇集到墩顶顺桥墩排至地面,其中两根排水管预埋在桥梁主体中,管口伸至桥面;另外一根预埋在墩身中,至墩底1m处设置检修口,至墩底0.2m处设置出水口。通过采用此技术,可增加桥面进水口的面积,加速桥面雨水从排出;在垂直于桥墩顶帽的不锈钢管下端设置检修口,能方便检修,将出水口室外端接入城市雨水管网中,达到了环保的目的,相比传统外挂排水设施,还更具有经济性、美观性。此技术为国内首次采用,技术水平达到国内先进水平。授权了一项实用新型专利“一种轨道交通桥面排水设施”。

5、采用一种轨道交通花瓣式桥墩

高架桥梁对既有道路和城市风貌影响极大,为了使桥梁与周围环境完美融合,经过多种方案比选,最终设计从深圳“包容”的城市精神出发,从上至下采用弧线元素,避免直线元素的生硬与强大视觉冲击力造成的不适,在结构安全的前提下最大化减小体量,使行人有好的视觉感受,避免过去“笨、粗、大、壮”的视觉形象,是对人视觉感受的包容。造型引入“生命树”的概念,以树的外形为设计灵感,整个桥墩线条流畅,上大下小呈花瓣状,中间倒圆弧线,好似一个含苞待放的花蕾,亦或是一棵树生机勃勃向上生长,连续的高架线形成了富有生命的“绿色轨迹”。塑造出了一道靓丽高架风景线,使其成为深圳网红地铁、绿色地铁、智慧地铁。申请并授权了一项实用新型专利“一种轨道交通花瓣式桥墩”。

6、采用低碳环保绿色技术

项目充分利用深圳地区太阳能源资源丰富的优势,在高架车站顶部设置了太阳能光伏发电系统,低压并网、即发即用,为高架车站动力和照明提供了约30%的电能。还配置了再生制动能量回馈装置,通过再次利用制动能量,大大降低线路运行能耗,且提高了机电设备的安全可靠性,打造出了一条打造“节能环保”轨道交通示范线。

在项目设计阶段坚持创新,通过采用更具先进性、创新性技术,在解决了关键技术难题的同时,保证了项目安全、适用、经济、美观、环保的特点。