新建市政道路及管線對高鐵橋梁的影響分析

摘? 要：本文以新鄉市高新區新建海河路工程下穿京廣高鐵孟姜女河特大橋為例，對海河路道路及其市政管線下穿京廣高鐵段在施工及投入運營后車輛對高鐵橋梁橋墩及其基礎的影響進行研究分析。結果表明：海河路道路工程下穿京廣高鐵防護工程在施工與運營期間，對京廣高鐵孟姜女河特大橋196～201號橋墩的位移、沉降與高鐵樁基軸力均有一定影響。孟姜女河特大橋196～201號橋墩豎向、順橋向、橫橋向位移最大值分別為-0.502mm、0.465mm、0.139mm，均滿足規程中2mm限值要求。

關鍵詞：道路;高鐵橋梁;下穿施工;數值模擬

中圖分類號：U443.22? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2020）08-0000-00

隨著城市建設的發展，新建市政道路及市政管線下穿高鐵線路成為普遍現象。當前，高鐵線路80%以上采用橋梁結構型式，因此高鐵橋梁基礎變形的控制標準要遠遠高于普速鐵路。由于新建道路及市政管線對高速鐵路橋梁會產生影響，如何減小道路施工及運營對高鐵橋梁的影響是工程建設需要考慮的重點問題。本文通過數值模擬來分析道路施工及運營對高鐵橋梁的影響，以期為后續設計與施工提供指導與建議[1-2]。

1 工程概況

擬建海河路道路在新鄉市高新區關堤鄉白馬村北約1000m處穿越京廣高鐵新鄉東孟姜女河特大橋。海河路分三幅下穿京廣高鐵孟姜女河特大橋，鐵路橋梁上部結構為長度32.6m的簡支箱梁。海河路在下穿高鐵處，為繞避高鐵橋墩預留適當安全距離，道路做適當渠化，分為三幅路。其中北側非機動車道從197～198號橋墩間下穿通過，機動車道從198～199號橋墩間下穿通過，南側非機動車道從199～200號橋墩間下穿通過。車道布置由內向外為：雙向六車道機動車道、非機動車道、人行道。海河路道路中線與京廣高鐵的交角約為83.3°，交叉處京廣高鐵的運營里程為K629+422.383，交叉處道路設計里程為K0+409.200。道路下方規劃管線有2×DN400熱力、DN500給水、DN315燃氣、10kV電力、DN110通信等管線。如圖1所示。

2 道路設計方案

2.1 道路方案

海河路為城市主干道，設計速度50km/h，道路紅線寬50m。海河路分三幅下穿京廣高鐵孟姜女河特大橋197～200號橋孔，道路中線與京廣高鐵的交角約為83.3°。道路下穿京廣高鐵位置，橋梁為32.6m的預應力混凝土簡支箱梁。道路采用U型槽底板+加強型防撞墻的方案，U型槽采用放坡開挖，現澆施工方式。如圖2所示。

2.2 管線防護方案

根據海河路管線規劃，道路與京廣高鐵交叉處南側規劃有通訊、燃氣管線，北側規劃有電力、給水、熱力管線。北側熱力、給水管線設置有1～4.5m矩形防護涵，南側燃氣管采用1.4m蓋板防護，電力、通訊管線采用混凝土包封。直埋管線采用1：1放坡開挖施工，框架防護涵采用鉆孔樁支護開挖，現澆施工。基坑防護樁為樁徑1m、間距1.3m的鉆孔灌注樁，樁頂設冠梁及橫撐。如圖3所示。

3 工程地質

項目區海河路下穿京廣高鐵、鄭濟高鐵，工地現狀有農田、既有高鐵、在建高鐵，場地地形較平坦，地貌屬沖積平原，海河路下穿京廣高鐵、鄭濟高鐵場地標高為71.0～73.0m。據現場調查和參考附近資料，擬建場地地層為第四系全新人工堆積層（Q4me）素填土、雜填土;第四系全新統沖積層（Q4al）粉質黏土、細砂、粉土、粉砂、細砂。本次計算采用的各土層巖土力學參數如表1所示。

4 控制標準的制定

根據國家鐵路局發布的《公路與市政工程下穿高鐵技術規程》（TB 10182-2017）3.0.3條規定：受下穿工程影響的高鐵橋梁橋墩位移限值應符合下列規定（表2）。

5 施工影響預測

5.1 計算模型

采用Midas GTS NX大型巖土工程計算軟件進行分析，計算道路在施工及運營階段對孟姜女河特大橋196～201號橋墩的影響。具體見表3、圖4。

（1）荷載參數。1）汽車荷載等級：公路一級;2）鐵路荷載等級：ZK活載。

（2）材料參數。橋梁主要建筑材料：材料彈模按高鐵橋梁設計采用的《鐵路橋涵混凝土結構設計規范》（TB10092-2017）取值。

5.2 計算結果

海河路下穿引起高鐵橋墩豎向位移云圖如圖5所示。

海河路下穿引起高鐵橋墩豎向位移趨勢圖如圖6所示。

海河路下穿引起高鐵橋墩橫橋向位移趨勢圖如圖7所示。

5.3 結果分析

海河路道路下穿京廣高鐵工程在施工與運營期間，對京廣高鐵孟姜女河特大橋196～201號橋墩豎向、順橋向、橫橋向位移最大值分別為-0.502mm、0.465mm、0.139mm，均滿足《公路與市政工程下穿高鐵技術規程》（TB 10182-2017）中表3.03規定的2mm限值要求。經綜合分析，新建海河路道路下穿京廣高鐵孟姜女河特大橋工程的建設及運營對交叉處高鐵橋梁的影響較小，風險可控。

5.4 施工措施

京廣高鐵設計標準高，行車速度快，為了確保鐵路運營安全，建議采用如下措施：（1）盡量縮短下穿工程施工周期，合理安排道路及附屬設施的施工順序，減小工程實施對高鐵運營產生的不利影響。（2）施工期間應嚴格控制施工器械高度，高鐵橋下嚴禁大型機械施工。（3）在道路施工過程中，應加強在施工期間對高鐵橋墩的位移監測，并根據監測資料的分析，判斷鐵路橋梁變形，對鐵路橋梁安全進行預警[3]。

6 結語

通過從危險源、結構位置、凈空、橋墩基礎沉降、橋墩縱橫向位移、樁基軸力、墩身防撞、防排水、鐵路養護通道、交通安全設施等方面進行定量和定性分析，按新建海河路道路下穿京廣高鐵孟姜女河特大橋工程設計方案建設，工程的建設及運營對交叉處高鐵橋梁的影響較小，風險可控。

參考文獻

[1]楊紅春.新建道路下穿高速鐵路橋梁對高鐵橋墩和樁基影響的分析[J].中國市政工程，2016（2）： 7-9+110-111.

[2]關莎莎.新建道路開挖對鄰近高鐵橋梁施工及運營的影響分析[J].中外建筑，2019（5）：244-246.

[3]馬建軍.新建管線穿越既有高速鐵路變形影響的研究[J].四川建筑，2015，35（1）：111-112+116.

收稿日期：2020-07-09

作者簡介：陳雪虎（1986—），男，河南洛陽人，本科，工程師，研究方向：建筑工程。