公路路基下穿高速铁路桥梁施工影响分析

公路路基下穿高速铁路桥梁施工影响分析

柳阳

中铁二十一局集团第三工程有限公司 陕西省咸阳市 712000

摘要：随着我国经济的发展，公路交通量增大，载重提升，同时，在城镇化进程不断加快的时代背景下，公路桥梁工程规模和数量不断增多，同时，随着我国交通基础设施的不断建设，公路和高速铁路的交叉工程已呈现日益增多之势。公路施工过程中产生的土体开挖与回填会对周边的铁路桥梁产生扰动，使之产生不均匀沉降或水平变形等，危害铁路的运营安全。因此，在进行涉铁段的公路设计时，应全面调查铁路现状，充分考虑公路的建设施工条件，对下穿设计方案进行合规性审查以及施工工况的安全评估，保证铁路的变形沉降值满足规范要求。基于此，本文主要对公路路基下穿高速铁路桥梁施工影响进行分析，详情如下。

关键词：公路路基；下穿高速铁路桥梁；施工影响

引言

随着我国城市建设的快速发展，越来越多的新建城市公路需下穿既有铁路桥梁。对于城市公路下穿普速铁路桥梁，目前没有专门规范，工程实践中一般参照上述规范。工程实践表明，一般情况下，运营的普速铁路对墩台的位移限值比高速铁路大，下穿工程采用路基形式造价更低，故在工程实践中一般优先考虑采用路基形式下穿是否满足要求，这就需要结合场地地质条件，计算分析路基在工程开挖、换填、路面施工和公路运营阶段等对普速铁路桥墩位移的影响，进而判断路基形式是否满足工程要求；若不满足，则再考虑桩板结构等对铁路桥墩位移影响更小的方案。

1公路路基下穿高速铁路桥梁概述

铁路，尤其是高速铁路，具有高速、高可靠性、高舒适性和高安全性的特点。因此，列车的安全运行对铁路的线形和轨道的平稳性有很高的要求。。公路下穿既有铁路桥梁施工，改变了桥下桩基础与桥下土体的平衡状态，使桩基础受到附加应力的作用，进而引起桥梁上部结构的沉降和水平位移。因此，公路下穿铁路时，公路的建设和运营必然会给铁路的安全运营带来隐患。因此，公路、铁路交叉方案的设计与施工非常重要。

2公路路基下穿高速铁路桥梁施工技术

2.1公路设计安全控制措施

公路设计安全控制措施:一是考虑公路长期运营安全，建议公路下穿高速铁路位置采用桩板结构设计方案；二是高速铁路影响区域内（20m）不应使用高压旋喷桩进行地基处理；三是挖方路基不应超挖，路基坡脚不允许侵入高速铁路桥墩，且净距大于3米，不满足部分建议在影响范围内调整路幅设计宽度；四是下穿段应采用集中排水方式，引出铁路保护区外20m，且不得在高速铁路影响区范围设置集水井和排水总管，管线与高速铁路桥梁承台边缘的水平净距不宜小于3m；五是公路应在高速铁路影响范围内设置防撞护栏，防撞护栏基础设计应满足稳定性要求。具体公路施工安全控制措施：一是高速铁路影响区内（20m），路基及路面结构层碾压不得采用重型振动碾压设备；二是施工材料及设备不应集中堆放在高速铁路影响区内；三是依据高速铁路建设单位相关保护规定及时办理相关手续。

2.2公路路基下穿高速铁路桥梁的型式

2.2.1桩板结构下穿

当高速铁路桥下净空满足通行高度，但不具备设置桥梁条件、且地质条件不适宜采用路基结构下穿时，宜采用桩板结构下穿。桩板结构由下部的钢筋混凝土桩基和上部的钢筋混凝土承载板组成，充分利用桩土、板土之间的共同作用，减少公路荷载对铁路桥墩的影响。

2.2.2“U”形槽和框架结构下穿

当高速铁路桥下净空不满足通行高度时，宜采用“U”形槽或框架结构下穿。“U”形槽和框架结构利用结构底板分散路基结构荷载对桥墩的影响，但不可忽视附加荷载对桥墩变形的影响。同时，也需考虑地下水及沉降对“U”形槽和框架结构自身的影响。施工期间开挖桥下现状地基，需要考虑铁路运行安全。

2.2.3路基下穿

当高速铁路桥下间隙满足通过高度时，地基土的基本承载力大于180kPa，且路基填筑高度小于1m时，路基可采用下穿方式。其优点是造价低，施工方便;缺点是公路荷载直接作用在桥下基础上，增加了铁路桥墩荷载，可能导致桥墩变形。

2.2.4桥梁下穿

非岩石地基且高速铁路桥下净空满足设置桥梁条件时，应优先采用桥梁下穿。这种方式将对铁路桥墩的影响减至最小，且施工时采取相应的措施保护既有桩基及铁路运营。

2.3公路路基下穿高速铁路桥梁施工应急措施

1)施工过程中一旦发现允许偏差超过标准，立即联系铁路相关部门进行轨道维修和线路养护;及时通知设计单位和铁路等相关部门，研究防止铁路正常运行的对策。2)施工时应准备足够的应急设备，施工单位在施工组织中应明确道路施工和铁路应急物资所需要的项目及数量，以及存放位置，确保危险应急物资能够及时到位。并建立有效的应急机构，组建专业的应急突击队。

3实例分析

3.1.1工程概况

新建公路为一级公路，设计车速为80km/h，分幅设计，分离式路基段半幅宽16.75m，机动车道数为双向6车道。涉铁段，左幅曲线半径为1420m，修筑全长为72.6m；右幅曲线半径为1100m，修筑全长为72.6m。左右幅两端均位于铁路中心线两侧30m以外。公路中心线与该线斜交，交叉角度为87°，采用路基形式下穿铁路，道路两侧均设置了HA级防撞护栏。道路防撞护栏外侧设置排水沟，进行集中排水。

3.1.2数值模拟

建模时应将桥梁与公路路基按结构种类划分不同的实体块，实体块之间通过节点耦合，如在基坑开挖过程中，通过钝化表层土与路基土的实体块来实现。计算工况根据施工工序进行实体单元的移除与激活，按照实际的施工步骤进行模拟，新建工程采用放坡开挖→现场浇筑→回填的施工方式，故本次研究共分为6个施工阶段，分别为：阶段１，高铁成桥；阶段2，基坑开挖；阶段3，地基处理；阶段4，基层施工；阶段5，面层施工；阶段6，防撞护栏施工。

3.1.3结果分析

新建公路施工过程引起的该高铁桥墩墩顶附加竖向位移最为明显，其最大值为1.458mm，小于变形控制值2mm。随着基坑的开挖与回填可以看出，桩身水平位移是一个弹性变形。该高铁桥面板梁端水平折角受新建公路路基施工影响的程度很小，远低于规范限值。通过计算分析可知，新建公路施工对该高铁的影响较小，产生的风险等级在可控制区间以内，故新建公路下穿该高铁潜水河特大桥方案总体可行。从出现变形位移最大的施工阶段可以看出，主要发生在基坑全开挖阶段，所以建议基坑施工尽量分区、分层、对称、均衡开挖，不得超开挖，以保证施工的质量安全。

结语

总之，随着车行道与铁路承台距离的增大，公路路基施工和运营阶段对铁路桥墩位移的影响逐渐变小。新建或改扩建城市公路下穿既有普速铁路时，应从经济性、对铁路影响情况、施工难度等方面进行综合比选，确定下穿工程的最优方案。同时，公路设计应考虑铁路桥梁维修养护要求，避免影响将来高速铁路维修检查作业。在施工过程中，加强监测措施，做好风险管理、施工组织和安全计划，从而将风险损失降到最低。

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