某河道治理工程對臨近高鐵橋墩的影響分析

劉少楠

摘 要：河道綜合治理過程不可避免地會對既有橋梁基礎產生影響，因此，加強對該問題的研究尤為重要。本文以某河道治理工程為依托，利用數值模擬得到橋墩的位移值，并提出合理的施工措施及建議，以期為類似工程提供參考。

關鍵詞：河道治理;高鐵;橋墩;影響

中圖分類號：TU473.1+1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）01-0068-03

Analysis of the Influence of a River Regulation Project on

the Adjacent Railway Bridges

LIU Shaonan

（China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co.， Ltd. Zhengzhou Branch，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： The process of river comprehensive harnessing inevitably affects the existing bridge foundation. Therefore， it is particularly important to strengthen the research on this issue. Based on a river regulation project， the displacement value of pier was obtained by numerical simulation， and reasonable construction measures and suggestions were put forward in order to provide reference for similar projects.

Keywords： river regulation;high-speed rail;piers;impact

城市河道開挖治理是一項重要的市政工程，也是必不可少的民生工程。河道治理工程有在橋下的挖方和填方的工程[1-3]，以及防護涵的頂管施工，這些施工會對橋梁產生一定的影響[4-6]。由此，本文以某河道治理工程為例，探討河道治理工程對臨近鐵路橋墩的影響。

1 工程概況

該工程位于環城路西側200m處，交叉處隴海鐵路與鄭西客專鄭州聯絡線并行，由北向南依次為隴海鐵路上行線、隴海鐵路下行線、鄭西客專鄭州聯絡線上行線及鄭西客專鄭州聯絡線下行線。本文重點研究河道治理對鄭西客專鄭州聯絡線上行線2-24mT梁橋中1#橋墩的影響。1#橋墩結構尺寸的具體參數如表1。

表1 1#橋墩結構尺寸

[墩臺 鐵路里程 墩臺樣式 承臺頂標高/m 承臺尺寸/m 基礎類型 1#橋墩 K575+937.79 圓形橋墩 101.95 5.5×5.5×2 17-木樁 ]

河道整治后與鐵路橋梁的位置關系統計如圖1所示。

本項目河道治理施工工程主要包括：輸水管防護涵

的頂管施工、對鐵路橋下土方開挖和河底鋪砌澆筑三個過程。防護涵設計采用1-Φ3.0m圓形護管涵機械頂管形式穿越鐵路，頂管長度為110m，涵頂距自然地面為3～6m。橋下土方開挖平整，土體主要為填筑土及雜填土，河床清除土方高度0.5～2.5m，土方清除卸載后用50cm厚片石混凝土鋪砌進行鋪底覆蓋。綜合對工程地質條件、施工方法及鄰近關系等因素進行分析可知，頂管施工、河道開挖及河床鋪砌是一個豎向卸載與二次加載的過程;同時，河道邊坡鋪砌和兩側的景觀步道的填筑會對兩側橋臺產生附加應力，引起橋臺結構變形。因此，制訂合理的施工方案有利于減小本工程對條路橋梁的影響。

本文中鄭西客專上行線2～24m簡支梁橋上鋪設無縫線路、有砟軌道。根據規范要求，橋墩頂位移控制的標準：豎向、順橋向、橫橋向的變形控制值均不得超過3mm。

2 數值模擬分析

2.1 模型的建立

本文采用midas GTS NX大型巖土工程軟件對主要施工工程進行計算分析。由于現場實際狀態比較復雜，在保證計算精度的前提下，對模型進行簡化。本次模擬重點是分析施工過程對鄭西客專鄭州聯絡線上行線2-24mT梁橋中1#橋墩的影響。按照實際施工步序，分別依次進行以下三個過程的分析：頂管施工、河道開挖卸荷、河床鋪砌工況對高鐵橋梁墩臺的影響。

橋墩和承臺采用鋼筋混凝土結構，材料彈性模量為3.00×104MPa，泊松比為0.2。土層具體參數如表2所示，有限元模型如圖2所示。

表2 計算土層參數

[巖土名稱 容重（kN/m3） 內摩擦角Ф/° 凝聚力C/kPa 彈性模量Es/MPa 黃土狀粉土 18 20 15 5.0 粉質黏土 19 26 20 8.0 粉質黏土 19.5 29 26 10.0 ]

<F：＼歡歡文件夾＼201904＼河南科技201901＼河南科技（創新驅動）2019年第01期_103595＼Image＼image5_1.png>[頂管始發井][論文中主要研究的橋墩][頂管接收井][150m

][150m

][90m

][z

][y

][x

]

圖2 有限元模型

2.2 結果分析

通過模擬分析，得出施工過程中頂管施工、河道開挖卸荷、河床鋪砌三個施工過程對高鐵橋梁墩臺的沉降、順橋向、橫橋向影響的位移值。各施工步驟的位移值如圖3所示。

從圖3進行判斷，整個過程對高鐵橋墩的豎向位移會產生一定附加影響。從直觀上看，頂管施工引起橋墩產生沉降，但位移值較小;河道開挖后，墩臺沉降逐漸減小，呈上浮趨勢，由于河道中部挖深較大，對橋墩影響較大，最大上浮為1.34mm;河床鋪砌回筑完成后，橋墩表現為沉降。

橋墩順橋向位移變形較小，其中土方開挖及鋪砌對橋墩的影響稍大，最大順橋向位移量出現在鋪砌工況3，最大位移值為1.07mm。橋墩橫橋向位移變形同樣較小，其中土方開挖對橋墩的影響稍大，最大橫橋向位移量出現在挖土工況2，最大位移值為1.022mm。建議施工中加強對該橋墩的變形監測。

3 施工建議

根據國內高鐵橋下施工經驗，分析此工程頂管施工、河道開挖卸荷、河床鋪砌三個施工過程對高鐵橋梁墩臺的影響特點，得出以下建議。

①此工程河道整治主要的工程風險為頂管施工和高鐵橋梁下方墩臺附近的土方開挖作業。當頂管機與橋墩相對位置關系為：接近時、過程中、穿過后。在該過程中，應注意適當放慢頂進速度，確保勻速下穿，防止超挖和欠挖，并及時注漿加固，保證平穩通過橋墩區域。施工監測中，橋墩沉降較大，可在地面對其進行注漿加固，以確保高鐵運行安全。

②橋下土方開挖施工，應注意對既有高鐵橋墩進行監測。土方開挖遵循分層分塊、對稱開挖的施工步驟，防止一次性大體積開挖土方，確保對高鐵橋墩基礎的影響降到最小。

③橋下施工過程中，注意對既有高鐵墩臺的防護，應在橋墩周邊設置臨時圍擋等隔離設施。墩臺結構2m范圍內，嚴禁使用機械開挖土方。后期澆筑鋪底完成再撤除，防止出現碰撞橋墩事故的發生。

4 結語

通過上述分析可以得出：輸水管防護涵頂管施工、河道開挖卸荷、河床鋪砌對橋梁墩臺位移有一定影響，但影響在允許范圍之內，均未超過規范的限值。在按照相關規范規程進行施工的過程中，對高鐵橋梁的影響較小，風險可控，可為類似工程提供參考。

參考文獻：

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