下穿高鐵公路立交封閉式路塹設(shè)計

杜 燕

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

下穿高鐵公路立交封閉式路塹設(shè)計

杜 燕

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

結(jié)合某市政公路下穿某城際鐵路的工程地質(zhì)水文條件，對該工程的主體結(jié)構(gòu)作了介紹，著重對該工程封閉式路塹的設(shè)計進(jìn)行了研究，闡述了U型槽基底加固、開挖及止水帷幕的技術(shù)措施，以實現(xiàn)施工零沉降的目標(biāo)。

城際鐵路，沉降，路塹，降水，立交工程

隨著我國鐵路及公路等交通基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，交通建設(shè)要求和標(biāo)準(zhǔn)也不斷提高。為了保證行車速度和交通安全，大量的鐵路、公路平交改為立交，一些線路不可避免以路塹下穿方式通過地下水位較高的地段。如何確定下穿方案，使新建公路對既有高速鐵路的影響降至最低，成為一個新的研究方向。

1 工程概況

某市政公路下穿某城際鐵路，既有城際鐵路鋼構(gòu)中橋為該市政公路預(yù)留了平面通過條件，工程本身位于濱海軟土區(qū)，且為區(qū)域沉降漏斗區(qū)，城際鐵路沉降已超出設(shè)計要求，鐵路工務(wù)部門要求，該公路立交工程設(shè)計方案及施工必須對城際鐵路沉降零影響，并確?？驑?gòu)邊墻免受車輛的沖擊。

設(shè)計方案不但要采用合理的結(jié)構(gòu)形式，還要避免對橋臺錐體及兩側(cè)路基產(chǎn)生沉降影響，避免地下水下降產(chǎn)生沉降。

1.1 工程地質(zhì)條件

工程范圍內(nèi)表層為粉土，褐黃色，軟塑，含少量姜石，厚2.0 m，σ0=90 kPa；粉質(zhì)黏土：褐黃色，軟塑，含少量姜石，厚2.8 m左右，σ0=110 kPa；黏土：褐灰色，硬塑，6.0 m以下軟塑，含粉砂夾層，厚3.9 m左右，σ0=85 kPa；粉質(zhì)黏土：灰褐色，軟塑，局部含粉土薄層，厚3.1 m左右，σ0=110 kPa；黏土：灰白色，軟塑，局部含粉土薄層，厚2.7 m，σ0=85 kPa；粉質(zhì)黏土：褐黃色，軟塑，含銹斑，厚5.9 m左右，σ0=140 kPa。

1.2 水文地質(zhì)條件

地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具硫酸鹽侵蝕性，環(huán)境作用等級H1，具氯鹽侵蝕性，環(huán)境作用等級L2?？睖y期間地下水埋深1.65 m～2.60 m。

2 主體結(jié)構(gòu)

本次方案設(shè)計中，雖然挖深不大，但考慮地下水位較高，為了防水及防止建成后車輛對既有城際框構(gòu)邊墻的沖撞，剛構(gòu)連續(xù)梁中橋下為U型槽設(shè)計，車道的路面荷載及車輛荷載均作用在U型槽上。根據(jù)設(shè)計，槽體采用C40防水鋼筋混凝土澆筑，抗?jié)B標(biāo)號P6，耐磨蝕系數(shù)不應(yīng)該小于0.8，結(jié)構(gòu)主筋及分布筋采用HRB400鋼筋，箍筋采用HRB335鋼筋。邊墻頂厚0.5 m，隔離墻厚0.4 m，隔離墻高出人行道路面0.2 m。結(jié)構(gòu)底板厚0.6 m～1.4 m，邊墻面坡及背坡均采用直立式。下鉆既有城際剛構(gòu)橋處，分為三個獨立U型槽，主槽底板厚0.8 m，邊槽底板厚0.7 m，U型槽底板占壓既有橋承臺，豎向間距僅10 cm，用聚苯板填充。

該工程下穿城際鐵路橫斷面示意圖見圖1。

3 U型槽基底加固處理

因既有城際為預(yù)留框構(gòu)，U型結(jié)構(gòu)的地基處理及防水措施不同于一般U型槽。結(jié)構(gòu)本身自重大，且因尺寸限制，邊墻設(shè)置在既有橋墩承臺上，底板距離承臺上緣僅10 cm，過大的槽體沉降會對既有城際鐵路橋墩產(chǎn)生影響，因此要求U型槽接近零沉降。多種地基處理措施比較，最終選擇了鉆孔灌注樁與U型槽底板連為一體，作為類似于樁板結(jié)構(gòu)的形式通過預(yù)留框構(gòu)，通過有限元軟件Midas模擬計算該工況，確定了樁長為35 m，同時樁間距的布置要結(jié)合既有橋墩的布置形式，橫向間距3.8 m+5.0 m+3.8 m，縱向間距5.6 m，與既有橋樁基礎(chǔ)錯開布置。

4 開挖及止水帷幕措施

由于該段地下水埋深淺，為避免由于基坑的開挖對地下水位擾動過大，造成既有城際鐵路沉降超限，設(shè)計過程中對本段基坑底采用旋噴樁短樁咬合封閉，兩側(cè)采用旋噴樁+鉆孔灌注樁支護(hù)止水，盡可能減少U型槽開挖施工降低城際鐵路其他部位的地下水及對橋梁錐體的擾動。為防止城際路堤變形，于坡頂外0.5 m處設(shè)置一排鉆孔灌注樁作為支護(hù)，頂設(shè)C30鋼筋混凝土冠梁，并在其外側(cè)布置兩排咬合旋噴樁止水帷幕。

同時為防止城際鐵路框構(gòu)兩側(cè)高填方路基因基坑降水產(chǎn)生沉降，沿城際路基坡腳50 m范圍采用旋噴樁止水帷幕內(nèi)，外側(cè)設(shè)置觀測井及回灌井，要求水位下降0.3 m需及時回灌。止水帷幕及封底加固見圖2。

5 效果及質(zhì)量

目前該下穿城際鐵路的公路立交工程已實施完成，施工過程中效果很好，通過城際鐵路的沉降觀測結(jié)果來看，該立交工程的設(shè)計方案達(dá)到了預(yù)期目的，對城際鐵路影響非常小。

6 結(jié)語

1)下穿既有鐵路橋預(yù)留框構(gòu)時，設(shè)計方案不但要采用合理的結(jié)構(gòu)形式，還要避免對橋臺椎體及兩側(cè)路基產(chǎn)生沉降影響，避免地下水下降產(chǎn)生沉降。2)在軟土、松軟土或地下水發(fā)育的地段應(yīng)采取地基加固或抗浮措施，以滿足U型槽地基承載力、工后沉降以及抗浮穩(wěn)定性的要求。本工程采取鉆孔灌注樁與U型槽底板連為一體，作為類似于樁板結(jié)構(gòu)的形式通過預(yù)留框構(gòu)，通過有限元軟件Midas模擬計算鉆孔樁長度。3)為避免由于基坑的開挖對地下水位擾動過大，造成既有城際鐵路沉降超限，基坑底及基坑開挖時采用封底加固及止水帷幕的措施。

[1] 孫愛斌,吳連海.津某封閉式路塹U型槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計與計算[J].鐵道工程學(xué)報,2006(7):49-53.

[2] 張 恒,李家穩(wěn).某封閉式路塹U型槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計與計算[J].山西建筑,2014,40(23)：188-189.

[3] 丁兆峰,吳沛沛.U型槽結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析[J].鐵道工程學(xué)報,2009(4)：13-16.

[4] 吳劍鋒,李季宏.U型結(jié)構(gòu)在鐵路路堤地段的應(yīng)用研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2013(9)：44-46.

[5] 李毓林.鐵路路基手冊[M].北京:中國鐵道出版社,1992：346-351.

Design of closed road cutting under reserved frame of high speed railway

Du Yan

(TheThirdRailwaySurveyandDesignInstituteGroupCorporation,Tianjin300251,China)

Combining with the hydrological conditions of one municipal road under-crossing intercity railway engineering, the paper introduces the major engineering structure, studies the design of closed road cutting, and describes technological measures of U-shape groove foundation reinforcement, excavation and waterproofing curtain, with a view to avoid construction subsidence.

intercity railway, subsidence, cutting, precipitation, interchange engineering

2014-11-26

杜 燕(1983- )，女，碩士，工程師

1009-6825(2015)04-0132-02

U416.13

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