新建高速鐵路下穿既有公路橋梁防護(hù)方案研究

楊 申,尹春燕,鄭 輝,宋元印

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司橋梁工程設(shè)計(jì)研究院,北京 100055)

引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)持續(xù)推進(jìn)，公路與鐵路建設(shè)市場(chǎng)規(guī)模也不斷擴(kuò)大。截止2020年底全國(guó)范圍內(nèi)，公路運(yùn)營(yíng)總里程510.0萬(wàn)km，鐵路運(yùn)營(yíng)里程14.6萬(wàn)km，其中高速鐵路占3.8萬(wàn)km。在此背景下，公路與鐵路交叉跨越的情況越來(lái)越多。尤其在西南地區(qū)，多深溝峽谷，地形條件復(fù)雜，公路與鐵路多采用橋梁結(jié)構(gòu)通過(guò)，其二者的立交跨越關(guān)系以及與之配套的安全防護(hù)措施的研究，越來(lái)越受到人們的重視。

1 公路與高速鐵路交叉原則與形式

目前，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的關(guān)于公路與高鐵的交叉設(shè)計(jì)規(guī)定參見(jiàn)TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]中第5.4.1條規(guī)定。

(1)高速鐵路與其他鐵路、公(道)路交叉應(yīng)按全立交設(shè)計(jì)。

(2)高速鐵路與其他鐵路、公(道)路交叉宜采用高速鐵路上跨的方式，困難條件下經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選采用高速鐵路下穿時(shí)，應(yīng)采取安全可靠的防護(hù)措施。

根據(jù)以上要求，本項(xiàng)目在前期的可行性研究階段即對(duì)相關(guān)工點(diǎn)的立交形式進(jìn)行了深入比選研究：受既有公路的建設(shè)現(xiàn)狀與結(jié)構(gòu)形式的制約，結(jié)合本工點(diǎn)所處的地形地貌、抗震要求、氣象水文、排水路由、重大管線現(xiàn)狀等信息，經(jīng)與公路建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位等多方論證研究，本工點(diǎn)選取新建高速鐵路下穿既有公路的方案。

2 項(xiàng)目概況

2.1 工程背景

某新建高速鐵路工程正線為雙線，設(shè)計(jì)速度350 km/h，跨越處即將進(jìn)站，正線與聯(lián)絡(luò)右線并行，結(jié)構(gòu)形式為高架橋梁，在1號(hào)墩至3號(hào)墩范圍內(nèi)下穿公路橋。上部結(jié)構(gòu)采用3×32 m道岔連續(xù)梁，下部結(jié)構(gòu)為圓端形實(shí)體墩，樁基礎(chǔ)。與之配套的聯(lián)絡(luò)左線工程在48號(hào)墩至50號(hào)墩范圍內(nèi)下穿公路橋，上部結(jié)構(gòu)采用單線32 m簡(jiǎn)支梁，下部結(jié)構(gòu)為圓端形實(shí)體墩。

既有公路工程全長(zhǎng)12.32 km，新建高鐵下穿處公路為橋梁結(jié)構(gòu)，分左右幅設(shè)計(jì)，左、右幅寬19 m，兩幅間凈距2 m，共計(jì)12聯(lián)、35跨。高鐵于公路橋第10聯(lián)的26號(hào)墩至29號(hào)墩之間下穿，下穿處公路橋上部結(jié)構(gòu)為一聯(lián)4-40 m混凝土連續(xù)箱梁。下穿處公路橋下部結(jié)構(gòu)為矩形空心墩，最大墩高76.9 m，樁基礎(chǔ)。

西北側(cè)距高鐵聯(lián)絡(luò)左線36 m處為規(guī)劃高速鐵路，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與本線工程相同，下穿既有公路處亦為橋梁結(jié)構(gòu)。按建設(shè)單位安排，本線工程需為其預(yù)留工程條件，且一并考慮該規(guī)劃高鐵下穿公路的相關(guān)防護(hù)措施，故本文研究的防護(hù)范圍均涵蓋該規(guī)劃高鐵。

本立交工點(diǎn)空間位置關(guān)系如圖1、圖2所示，下穿的所有高鐵軌面距離公路橋梁底均達(dá) 45 m以上，凈空不受限。

圖1 高鐵下穿公路處平面布置

圖2 高鐵下穿公路處立面布置(單位：cm)

目前，下穿處既有公路橋的右幅橋小箱梁已預(yù)制、架設(shè)完畢，并完成濕接縫及橫梁的施工；左幅橋小箱梁預(yù)制完成，尚未架設(shè)?，F(xiàn)已通知公路施工單位暫停涉鐵橋孔處的施工。

2.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

既有公路為二級(jí)公路，正線設(shè)計(jì)時(shí)速60 km，雙向8車(chē)道，設(shè)計(jì)路基寬度40～50 m。新建和規(guī)劃鐵路為高速鐵路，設(shè)計(jì)時(shí)速350 km，正線為雙線，線間距5.0 m，采用CRTS雙塊式無(wú)砟軌道，鋪設(shè)跨區(qū)間無(wú)縫線路。本工點(diǎn)高鐵、公路工程采用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下。

2.2.1 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)

既有公路橋梁結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，為防范一次災(zāi)害，杜絕可能的二次災(zāi)害，以JTG D60—2015《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》[2]規(guī)定的結(jié)構(gòu)破壞產(chǎn)生的后果嚴(yán)重程度為依據(jù)，并結(jié)合TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]中第7.6.1條規(guī)定，該跨線公路橋梁結(jié)構(gòu)和相鄰邊跨的安全等級(jí)均采用一級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.1。

2.2.2 荷載標(biāo)準(zhǔn)

既有公路橋設(shè)計(jì)時(shí)，汽車(chē)荷載采用公路-I級(jí)。下穿的高鐵橋均采用ZK活載。

2.2.3 高鐵建筑限界

根據(jù)JTG B01—2014《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[3]第9.3.4條規(guī)定，高鐵穿越公路下方時(shí)，公路跨線橋下凈空應(yīng)符合高鐵凈空標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，即TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]中的第3.3.6條文規(guī)定：直線段正線不應(yīng)小于7.25 m，折返線和動(dòng)車(chē)段(所、場(chǎng))內(nèi)不應(yīng)小于6.2 m，同時(shí)結(jié)合新建高鐵具體要求，建筑限界按高7.95 m預(yù)留。

2.2.4 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

本項(xiàng)目處在Ⅵ度震區(qū)，地震動(dòng)反應(yīng)譜周期0.35 s，動(dòng)峰值加速度0. 05g。根據(jù)《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》中第7.6.1條規(guī)定，在滿足GB50111—2006《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]的相關(guān)要求外，其抗震設(shè)防類(lèi)別應(yīng)不低于JTG/T 2231-01—2020《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]公路橋梁抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的B類(lèi)。

3 防護(hù)方案研究

對(duì)照《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.6.2條的要求，本工點(diǎn)的既有公路橋梁已不滿足其安全防護(hù)要求：橋梁安全防護(hù)范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置2道護(hù)欄，且不低于JTG D81—2017《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]規(guī)定的最高防撞等級(jí)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。于是，既有公路橋或高鐵橋需要加強(qiáng)其立交范圍內(nèi)的安全防護(hù)，如設(shè)置異物侵限監(jiān)控裝置、防落物網(wǎng)、綜合接地系統(tǒng)以及其他附屬設(shè)施，必要時(shí)增設(shè)安全限重限速等警示標(biāo)志。以下就4種可行的防護(hù)方案展開(kāi)討論研究。

3.1 橋面布置

下穿處公路橋上部結(jié)構(gòu)為一聯(lián)4×40 m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后連續(xù)組合式箱梁，每幅梁設(shè)置8片高2.0 m小箱梁，每片小箱梁中心距3.14 m。其橫斷面布置如圖3所示。

圖3 公路橋箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置(單位：cm)

3.2 方案1：新建剛架橋

目前，立交處的公路橋梁已完成下部施工和上部箱梁的預(yù)制工作。本方案從新建高鐵盡量不影響既有公路橋梁的角度出發(fā)，充分利用已預(yù)制的箱梁，提出在既有公路橋梁雙側(cè)新建剛架橋方案。一方面，利用其主梁作為公路橋最外側(cè)的防撞護(hù)欄，另一方面，將剛架橋主梁頂部作為增設(shè)異物侵限監(jiān)控裝置、防落物網(wǎng)的平臺(tái)。同時(shí)，將原公路橋內(nèi)側(cè)防護(hù)范圍內(nèi)的SB級(jí)防撞護(hù)欄鑿除，然后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片、打孔、植筋，澆筑新的HA級(jí)防撞護(hù)欄。植筋前宜對(duì)梁體表面鋼筋進(jìn)行探測(cè)，以防廢孔。

3.2.1 平立面布置

根據(jù)《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)要求，防護(hù)范圍為“跨線公路橋梁結(jié)構(gòu)和相鄰邊跨”，并結(jié)合既有公路橋梁結(jié)構(gòu)，兩側(cè)新建剛架橋跨度定為4×40 m，總長(zhǎng)163 m。剛架橋主梁采用全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，矩形空心截面，典型截面尺寸為2.5 m×3.0 m，頂?shù)装搴?.4 m，腹板厚0.5 m。墩柱采用混凝土結(jié)構(gòu)，矩形空心截面，墩頂縱橫向尺寸均為3.0 m，墩身橫向按1：40放坡，縱向?yàn)橹逼隆Ｏ虏砍信_(tái)采用矩形承臺(tái)，結(jié)構(gòu)尺寸為6.5 m×8.5 m×2.5 m；樁基采用鉆孔灌注樁，樁徑1.5 m?？臻g位置及結(jié)構(gòu)尺寸信息，詳見(jiàn)圖4、圖5。其他安全設(shè)施與附屬設(shè)施設(shè)計(jì)，詳見(jiàn)本節(jié)后續(xù)段落。

圖4 新建剛架橋方案平面布置(單位：cm)

圖5 新建剛架橋方案典型橫斷面布置(單位：cm)

3.2.2 橋上安全設(shè)施設(shè)計(jì)

(1)安全警示標(biāo)志

由于本方案需利用已架設(shè)完成的原公路梁，其設(shè)計(jì)時(shí)未考慮《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》中的關(guān)于跨線公路橋規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)荷載的1.3倍提高系數(shù)。所以，需嚴(yán)格禁止公路橋上重型和超載車(chē)輛的通行，對(duì)其他車(chē)輛的通行速度也需限制。因此，需在本段公路橋左右幅橋梁入口處設(shè)置限重標(biāo)示牌和禁止超車(chē)標(biāo)志，在距離鐵路最外側(cè)50 m處設(shè)置減速帶等安全警示標(biāo)志。車(chē)輛限重25 t，限速60 km/h。除此以外，公路橋涉鐵部分橋面車(chē)道線規(guī)劃為實(shí)線，即禁止變道。同時(shí)，在橋上設(shè)置電子監(jiān)控系統(tǒng)，嚴(yán)禁各類(lèi)違章行為，如超載、超速、違規(guī)變道等。

剛架橋主梁表面設(shè)置反光材料，利用其醒目的色彩在白天起到警示作用，在夜間或光線不足的情況下，反光效果可有效增強(qiáng)人眼的識(shí)別能力，引起警覺(jué)，從而進(jìn)一步降低事故率。

(2)異物侵限監(jiān)控裝置

剛架橋上設(shè)置的異物侵限監(jiān)控裝置是保證下穿高鐵行駛安全防護(hù)系統(tǒng)中重要的組成部分，當(dāng)公路橋上有異物侵入高鐵限界內(nèi)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)報(bào)警，并通過(guò)信息系統(tǒng)控制附近列車(chē)緊急制動(dòng)停車(chē)，由此有效降低異物侵限災(zāi)害對(duì)高鐵運(yùn)營(yíng)安全的影響[7-9]。

目前，關(guān)于計(jì)算異物侵限監(jiān)控裝置的設(shè)置范圍，已有比較成熟的研究[10-11]，跨鐵線路斜交示意見(jiàn)圖6，其長(zhǎng)度計(jì)算公式和變量如下：

圖6 公跨鐵線路斜交示意

(1)

(2)

式中 10.9——經(jīng)有關(guān)計(jì)算，大型汽車(chē)沖出公路橋后的平均初始速度， m/s；

20°——據(jù)統(tǒng)計(jì)資料分析，大型汽車(chē)沖出公路橋后的初始角度[12]；

α——公路與鐵路斜交角；

Dp——落物起點(diǎn)(也是異物監(jiān)控裝置始端)投影與鄰近高鐵建筑限界交點(diǎn)之間的距離， m；

LT——落物起點(diǎn)(也是異物監(jiān)控裝置始端)投影與鄰近鋼軌交點(diǎn)之間的距離，m。

將本工點(diǎn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入計(jì)算得，LT=38 m，同時(shí)結(jié)合剛架橋孔跨布置，本工點(diǎn)采用在剛架橋主梁上通長(zhǎng)設(shè)置異物侵限監(jiān)控網(wǎng)的方案，高度采用《關(guān)于印發(fā)<高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)—公跨鐵立交橋異物侵限監(jiān)測(cè)方案>的通知》[10]中的推薦長(zhǎng)度2.0 m，每單元寬度為(1 000±10) mm，雙電網(wǎng)傳感器內(nèi)置于監(jiān)測(cè)網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸為115 mm×115 mm至125 mm×125 mm，質(zhì)量不大于15 kg。監(jiān)測(cè)網(wǎng)需滿足在50 kg/m2靜載荷作用下不開(kāi)裂，且抗風(fēng)能力不小于50 m/s。其結(jié)構(gòu)與位置示意見(jiàn)圖7。

圖7 異物侵限監(jiān)測(cè)網(wǎng)與防護(hù)屏安裝方案示意(單位：m)

(3)防落物網(wǎng)的設(shè)置

為保證高速鐵路運(yùn)營(yíng)安全，公跨鐵橋梁兩側(cè)必須設(shè)置防拋系統(tǒng)進(jìn)行垂直隔離封閉，其位置設(shè)置在異物侵限監(jiān)控網(wǎng)內(nèi)側(cè)。形式可根據(jù)垂直防護(hù)總高度進(jìn)行選擇：總高度在路面以上2.5 m范圍內(nèi)，可選擇全封閉金屬防護(hù)板；總高度在路面以上2.5～4 m，可選擇防護(hù)屏或者防拋網(wǎng)結(jié)構(gòu)[13]。本工點(diǎn)選擇防護(hù)屏結(jié)構(gòu)，材質(zhì)可選擇聚碳酸酯板，與異物侵限監(jiān)測(cè)網(wǎng)中間預(yù)留不小于0.75 m間隙作為檢修通道。

3.2.3 附屬設(shè)施設(shè)置

(1)中央分隔帶處理措施

公路防護(hù)范圍內(nèi)的中央分隔帶間隙需采取封閉處理，以防止可能的墜物事故，保證下方的高鐵安全?？刹捎娩撋w板搭接防護(hù)，鋼板通過(guò)預(yù)埋在防撞護(hù)欄中的螺栓與橋梁結(jié)構(gòu)相接。當(dāng)中央間隙過(guò)大時(shí)，考慮在其下方焊接板肋予以加強(qiáng)。

(2)綜合接地

根據(jù)鐵路綜合接地系統(tǒng)的要求，鐵路沿線距接觸網(wǎng)5 m范圍內(nèi)的各種金屬構(gòu)件及跨越鐵路的公路橋外露的欄桿、防落網(wǎng)等設(shè)施應(yīng)接入綜合接地系統(tǒng)。

(3)橋面排水

對(duì)高鐵上方既有公路橋泄水管應(yīng)進(jìn)行封堵，公路橋通過(guò)橋面縱坡排水將水引至鐵路范圍以外，在公路橋跨鐵路范圍外一定距離內(nèi)加密布置泄水管。

(4)照明

公路橋防護(hù)范圍內(nèi)盡量不設(shè)置照明燈具，若確需設(shè)置，燈具高度不得大于其至公路橋橋面邊緣的橫向距離，以防止可能的燈柱傾覆落入高鐵限界內(nèi)。

3.3 方案2：既有公路橋改造

為利用既有的預(yù)制完成的小箱梁，通過(guò)改變其橋面布置、提高防護(hù)范圍內(nèi)的防撞護(hù)欄等級(jí)以及加裝方案1中討論的異物侵限監(jiān)控裝置、防落物網(wǎng)等設(shè)施，達(dá)到整體防護(hù)目的。

3.3.1 具體措施

(1)同方案1，將公路橋上防護(hù)范圍內(nèi)需加強(qiáng)的人行道內(nèi)側(cè)防撞護(hù)欄由原SB級(jí)調(diào)整為HA級(jí)。人行道寬度由原來(lái)的3.0 m縮減至1.5 m。

(2)通過(guò)檢算既有公路橋最外側(cè)小箱梁的翼緣板是否能滿足采用SS級(jí)混凝土防撞護(hù)欄的受力要求，判斷增設(shè)的公路橋人行道外側(cè)第二道護(hù)欄的形式。

①滿足受力要求，則可通過(guò)向梁體植筋的方式，將新設(shè)置的SS級(jí)混凝土防撞護(hù)欄與既有橋梁結(jié)構(gòu)相連接。

②不滿足受力要求，則可以考慮采用墻式鋼制防撞護(hù)欄。通過(guò)與上類(lèi)似的植筋措施將鋼制護(hù)欄混凝土底座安裝在箱梁翼緣板設(shè)計(jì)位置，并預(yù)埋U形螺栓，通過(guò)法蘭盤(pán)、螺母連接鋼制護(hù)欄主體結(jié)構(gòu)?？深A(yù)制的鋼制防撞護(hù)欄對(duì)梁體自重影響較小，且滿足SS級(jí)護(hù)欄的防撞要求，同時(shí)經(jīng)過(guò)涂裝和造型設(shè)計(jì)的護(hù)欄具有良好的美觀性。

(3)設(shè)置異物侵限監(jiān)控裝置和防落物網(wǎng)，其設(shè)置范圍的原則與“方案1”相同。設(shè)置形式略有區(qū)別：異物侵限監(jiān)控網(wǎng)通過(guò)L形支架與SS級(jí)混凝土護(hù)欄底部或鋼制護(hù)欄混凝土底座相連，L形支架水平部分架設(shè)水平承重網(wǎng)，防護(hù)屏則是通過(guò)螺栓連接在護(hù)欄頂部。

本工點(diǎn)經(jīng)過(guò)檢算，符合SS級(jí)混凝土防撞護(hù)欄設(shè)置條件，其防護(hù)改造方案主要橋面布置如圖8所示。

圖8 既有公路橋改造方案橋面布置(局部)(單位：cm)

3.3.2 其他

其余未單獨(dú)說(shuō)明的內(nèi)容均與方案1相同，如限速、限重安全警示標(biāo)志、附屬設(shè)施設(shè)置等。

3.4 方案3：換梁方案

本方案考慮拆除既有公路箱梁，重新按《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于跨線公路橋規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)荷載的1.3倍提高系數(shù)設(shè)計(jì)新的加寬箱梁。類(lèi)比方案2的通過(guò)外接L形剛架提供異物監(jiān)測(cè)網(wǎng)與檢修通道的空間，本方案通過(guò)將每片箱梁的濕接縫由原設(shè)計(jì)的74 cm調(diào)整為87.1 cm，由此將左右幅橋梁各加寬65.5 cm。其典型橋梁布置如圖9所示。

圖9 換梁方案橋面布置(局部)(單位：cm)

除不必設(shè)置限速、限重安全警示標(biāo)志以外，其余未單獨(dú)說(shuō)明的內(nèi)容均與方案1相同。

3.5 方案4：高鐵上方搭設(shè)倒U形防護(hù)棚

不同于前文討論的防護(hù)方案的角度，本方案通過(guò)考慮在下穿的高鐵保護(hù)范圍內(nèi)設(shè)置封閉的防護(hù)棚，以避免上方公路的墜落車(chē)輛或其他落物，威脅高鐵運(yùn)營(yíng)安全。該防護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于鐵路隧道進(jìn)出口處的明洞結(jié)構(gòu)，將保護(hù)范圍內(nèi)的高鐵“罩”起，并通過(guò)樁基礎(chǔ)與地基相聯(lián)。

值得關(guān)注的是，此方案還需進(jìn)一步考慮以下情況：上方公路車(chē)輛發(fā)生事故，沖出橋面后，跌至鐵路防護(hù)棚頂面上，并繼續(xù)滑行，然后落入高鐵限界范圍。所以，需要在防護(hù)棚頂部?jī)啥祟^處設(shè)置防撞墻，杜絕以上情況發(fā)生。

借鑒方案1中的異物侵限監(jiān)控裝置設(shè)置范圍討論，假設(shè)事故車(chē)輛在公路橋面上的某點(diǎn)沖出橋側(cè)防撞護(hù)欄，沖出的瞬間，其與公路夾角為20°，速度為10.9 m/s，隨后作自由落體運(yùn)動(dòng)，恰好落至鐵路最外側(cè)限界，此落點(diǎn)即為高鐵的防護(hù)起點(diǎn)。以最外側(cè)正線為例，由之前討論可知，落物起點(diǎn)投影與臨近的高鐵建筑限界交點(diǎn)之間的距離DP為38 m，高鐵與公路夾角為103.4°，由幾何關(guān)系可求得該點(diǎn)與高鐵(投影)、公路的交點(diǎn)的距離為15.6 m，該值即為一側(cè)鐵路的防護(hù)長(zhǎng)度，另一側(cè)同理可求得其值為16.1 m。

4 方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析及適用性結(jié)論

4.1 方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析

表1中簡(jiǎn)要?dú)w納了4種方案的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，并作相關(guān)延伸討論。

表1 各方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

(1)方案1“新建剛架橋”

優(yōu)點(diǎn)：對(duì)既有公路橋梁影響較小，尤其適用于既有公路橋梁受自身結(jié)構(gòu)所限或其他外部條件干預(yù)的情況下，沒(méi)有改換既有公路梁條件的工程狀況。同時(shí)，其防護(hù)措施自成體系，后期維護(hù)與管理較易。

缺點(diǎn)：需對(duì)公路來(lái)往車(chē)輛采取限重、限速措施，影響其通行效率。不能照顧到既有公路后期可能的規(guī)劃拓寬要求，且自身結(jié)構(gòu)高度需要與公路墩高相匹配，當(dāng)類(lèi)似本工點(diǎn)的公路橋高墩的工程條件下，一方面自身結(jié)構(gòu)需要加強(qiáng)分析驗(yàn)算，保證防護(hù)質(zhì)量，另一方面，工程造價(jià)也隨之增高，施工難度大。

(2)方案2“既有公路橋改造”

優(yōu)點(diǎn)：不必新增工程，施工工藝較簡(jiǎn)單，投資較低，且可以適應(yīng)公路的后期拓寬要求。

缺點(diǎn)：對(duì)既有公路橋梁影響較大，需充分征求公路建設(shè)單位的意見(jiàn)后方可實(shí)施。同樣需對(duì)公路來(lái)往車(chē)輛采取限重、限速措施。從自身結(jié)構(gòu)角度分析，新增的L形支架需要預(yù)埋在公路梁最外側(cè)的防撞護(hù)欄上，存在高空作業(yè)的施工風(fēng)險(xiǎn)。而且，基于該L形支架設(shè)置的異物監(jiān)測(cè)網(wǎng)與防護(hù)網(wǎng)(屏)會(huì)影響防撞護(hù)欄的整體質(zhì)量，同時(shí)也對(duì)既有公路梁翼緣受力帶來(lái)額外的不利影響。

(3)方案3“換梁”

優(yōu)點(diǎn)：公路橋梁上按相關(guān)安全要求設(shè)置的每幅外側(cè)2道防撞護(hù)欄可與公路梁整體預(yù)制，施工質(zhì)量能充分保證。同時(shí)，不必對(duì)公路來(lái)往車(chē)輛采取限重、限速措施，不影響其通行能力。

缺點(diǎn)：造成既有公路梁廢棄，并重新預(yù)制加寬梁，工程代價(jià)高，進(jìn)而帶來(lái)征求公路建設(shè)單位許可的難度較大。

(4)方案4“高鐵上方搭設(shè)倒U形防護(hù)棚”

優(yōu)點(diǎn)：對(duì)既有公路橋梁沒(méi)有影響，無(wú)任何新增的公路工程，也不必對(duì)公路來(lái)往車(chē)輛采取限重、限速措施，滿足其設(shè)計(jì)通行能力預(yù)期，在征求公路建設(shè)單位意見(jiàn)時(shí)阻礙較小。同時(shí)，對(duì)下穿高鐵防護(hù)范圍內(nèi)采取了全封閉結(jié)構(gòu)，最大程度上保證了其運(yùn)營(yíng)安全。

缺點(diǎn)：對(duì)于類(lèi)似本工點(diǎn)的情況，在防護(hù)多線、高墩高鐵橋梁的情況下，工程代價(jià)大，工程難度較高。且在鐵路兩側(cè)設(shè)置的防護(hù)棚的地下樁基礎(chǔ)，不可避免地會(huì)對(duì)原狀地質(zhì)帶來(lái)擾動(dòng)，需綜合考慮、評(píng)估這一影響，以防鐵路結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題。另外，鋼筋混凝土框架封閉結(jié)構(gòu)景觀性較差。

4.2 適用性結(jié)論

當(dāng)公路建設(shè)單位條件和預(yù)算寬松的情況下，優(yōu)先考慮“換梁”方案，其次選擇“既有公路橋改造”方案；當(dāng)公路建設(shè)單位關(guān)于對(duì)既有公路橋梁的影響容許度較低時(shí)，則可選擇“新建剛架橋”方案，當(dāng)下穿高鐵墩高較低或路基段時(shí)，也可以考慮“高鐵上方搭設(shè)倒U形防護(hù)棚” 方案。

5 推薦方案及其結(jié)構(gòu)分析驗(yàn)證

對(duì)于本工點(diǎn)，方案4“高鐵上方搭設(shè)倒U形防護(hù)棚”，一方面需防護(hù)的高鐵橋梁墩高較高，軌面距地面平均達(dá)17 m，另一方面除聯(lián)絡(luò)右線與正線可共用一處防護(hù)棚外，其余鐵路均需要逐一設(shè)置防護(hù)棚。綜合考慮，此時(shí)方案4顯然經(jīng)濟(jì)性較差。

對(duì)于方案2“既有公路橋改造”和方案3“換梁”，經(jīng)征求公路建設(shè)單位意見(jiàn)，其表示不同意上 述兩方案。對(duì)于方案2，反對(duì)原因?yàn)閷?duì)新建公路橋梁結(jié)構(gòu)造成較大影響，且后期附屬設(shè)施等養(yǎng)護(hù)維修責(zé)任不明確。對(duì)于方案3，反對(duì)原因?yàn)樵斐杉扔泄妨簭U棄后，按提高的荷載標(biāo)準(zhǔn)重新設(shè)計(jì)加寬梁，總體費(fèi)用過(guò)高。

綜上，對(duì)于本工點(diǎn)，推薦采用方案1“新建剛架橋”。此方案，通過(guò)在公路橋梁兩側(cè)新建剛架橋的措施，在對(duì)既有公路橋較小程度影響的情況下，以較之其余方案的低工程代價(jià)解決了下穿高鐵的防護(hù)問(wèn)題，達(dá)到了保證其運(yùn)營(yíng)安全的目的。

6 結(jié)語(yǔ)

本文依托于某新建高速鐵路下穿既有公路橋梁的典型立交工點(diǎn)，研究了可能采取的4種防護(hù)方案：方案1與方案2，從既有公路橋設(shè)置防護(hù)措施的角度，分別討論了在其兩側(cè)新建剛架橋和改建既有公路橋的工程措施；方案3，從根源出發(fā)，用新建的符合公跨鐵立交工點(diǎn)各項(xiàng)要求的梁替換原公路梁，以此達(dá)到防護(hù)目的；方案4，從在新建高速鐵路下穿影響范圍內(nèi)設(shè)置防護(hù)措施的角度，介紹了防護(hù)概況與相應(yīng)需考慮的問(wèn)題。通過(guò)綜合討論4種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，得到一般的適用性結(jié)論。最后針對(duì)本項(xiàng)目的實(shí)際工程條件，給出了推薦方案及論證。