路基及橋梁下穿高速鐵路方案對橋墩影響比較分析

徐可文

(安徽省綜合交通研究院股份有限公司，安徽 合肥 230031)

0 引 言

在地基上進(jìn)行路基填挖或樁基施工會(huì)引起地基應(yīng)力重分布，造成地基回彈、壓縮變形和水平位移，進(jìn)而引起相鄰構(gòu)筑物產(chǎn)生沉降及不均勻沉降、樁基變位、樁側(cè)負(fù)摩阻力等一系列巖土工程問題，存在嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)[1-5]。

因此筆者結(jié)合實(shí)際工程案例，運(yùn)用巖土數(shù)值模擬軟件對不同的下穿方案進(jìn)行模擬分析，討論不同下穿工程對高速鐵路橋墩的影響。

1 工程概況

下穿處既有道路為二級公路，路基寬10 m，規(guī)劃改建為一級公路，路基寬24.5 m。下穿處高速鐵路130～131#橋墩均采用32.7 m等跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁橋，橋墩為圓端實(shí)體墩，承臺(tái)厚2 m，設(shè)8根直徑1 m的鉆孔樁。

2 下穿設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)擬采用橋梁型式下穿及路基下穿兩種方案。

(1)橋梁下穿方案與鐵路橋梁交叉角度80°46′，采用一跨20米簡支T梁橋，設(shè)置橋臺(tái)蓋梁接樁基礎(chǔ)。

(2)路基下穿平面與鐵路橋梁交叉角度80°46′。下穿段路面設(shè)計(jì)高程按現(xiàn)狀地面高程擬合，設(shè)計(jì)高程35.2 m，縱坡-0.68%。

3 分析參數(shù)選取

巖土及主要結(jié)構(gòu)材料參數(shù)見下表[6-7]：

表1 主要巖土層及材料的力學(xué)參數(shù)建議值

4 荷載參數(shù)

結(jié)合設(shè)計(jì)資料及相關(guān)規(guī)范確定本次分析荷載[8-10]：

(1)鐵路箱梁恒載：8 520 kN。

(2)軌道板及附屬設(shè)施二期恒載：140 kN/m。

(3)鐵路活載：ZK活載。

(4)公路活載：公路Ⅰ級。

5 計(jì)算分析

選取長80 m、寬80 m、高70 m的巖土體為研究范圍，采用數(shù)值模擬軟件分別建立分析模型(表2)。

表2 影響性分析模型及分析計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)果評價(jià)

影響性分析結(jié)果匯總?cè)缦拢?/p>

表2 分析結(jié)果匯總表

橋梁下穿方案在運(yùn)營狀態(tài)對130#橋墩影響較大，橫向0.141 mm，縱向1.386 mm，豎向-1.262 mm，均滿足《公路與市政工程下穿高速鐵路技術(shù)規(guī)程》中不大于2 mm的限值要求。最大沉降差為129#～130#墩的-1.262 mm，滿足《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》中不大于5 mm的要求。路基下穿方案在運(yùn)營狀態(tài)對130#橋墩影響較大，橫向-0.030 mm，縱向2.509 mm，豎向-1.584 mm，除縱向位移外，余均滿足《公路與市政工程下穿高速鐵路技術(shù)規(guī)程》中不大于2 mm的限值要求。最大沉降差為129#～130#墩的-1.584 mm，滿足《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》中不大于5 mm的要求[11-12]，整體上采用橋梁方式下穿對鐵路橋墩影響較小，本次設(shè)計(jì)推薦采用橋梁方式下穿。

5 結(jié)束語

下穿鐵路方案設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行安全穩(wěn)定性分析，對設(shè)計(jì)方案施工過程對鐵路橋墩的影響進(jìn)行定性分析，選擇最適宜的設(shè)計(jì)方案。在施工方案選擇中，應(yīng)盡量避免在鐵路范圍內(nèi)土體的大規(guī)模開挖及填筑，應(yīng)盡量選擇對土體、構(gòu)筑物擾動(dòng)小的施工方案及機(jī)械，保證橋墩的位移變化滿足規(guī)范要求。