軟土區(qū)新建高鐵橋梁對既有高鐵橋梁影響研究

宿智利

摘要 為研究軟土區(qū)新建高速鐵路橋梁對既有高速鐵路橋梁的影響，文章以新建鹽宜高鐵與既有鹽通高鐵并行段為工程背景，采用巖土有限元軟件Plaxis 3D V20建立模型，分析軟土區(qū)新建高速鐵路橋梁對既有高速鐵路橋梁沉降的影響。結果表明：新建鹽宜高鐵橋梁對周圍土體產生附加沉降，從而引起既有鹽通高鐵橋梁基礎發(fā)生沉降變形；隨著線間距的增大，新建鹽宜高鐵橋梁施工對既有鹽通高鐵橋梁產生的附加沉降逐漸降低。

關鍵詞 高速鐵路橋梁；沉降；并行段

中圖分類號 U441文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）08-0031-03

0 引言

隨著我國高速鐵路的飛速發(fā)展，鐵路網密度不斷提高，長距離并行的情況屢見不鮮，新建鐵路與既有鐵路之間的間距越來越小，新建鐵路對既有鐵路的影響也越來越大，且高速鐵路由于軌道平順性的要求，對沉降的要求非常高[1-3]。在平原軟土地區(qū)，由于地質條件復雜，新建鐵路對既有鐵路的影響更為顯著。在橋梁地段，這種影響主要表現(xiàn)為橋梁墩臺基礎的沉降和位移。

1 工程概況

新建鹽宜高鐵從鹽城站既有徐宿淮鹽高鐵側向出岔，出岔后鹽宜高鐵與既有鹽通高鐵長距離并行，并行間距較小，均為橋梁地段，并行段采用32 m跨度簡支梁，平均墩高12 m，均采用8根直徑1 m樁基，樁受力類型為摩擦樁，既有鹽通高鐵樁長57.5 m，新建鹽宜高鐵樁長62.5 m。鹽宜高鐵臨近既有鹽通高鐵施工，在樁基、墩臺、架梁施工各階段均可能引起周邊土體沉降，但在并行段設計過程中，既要保證新線施工對既有高鐵的安全運營不會造成影響[4]，又要盡可能減少兩線路之間的夾心地，以減少對外側土地特別是基本農田的占用以及減少拆遷量[5]。故該文以此為研究對象，選取具有代表性的地質參數(shù)、樁基布置形式及樁長，采用巖土有限元軟件Plaxis 3D V20建立模型，對橋梁施工、運營階段進行數(shù)值計算分析，以確定在該地質條件下合理的線間距。

2 有限元計算

2.1 工程地質條件

線路沿線松軟土分布廣泛，橋址區(qū)出露地層主要為第四系全新統(tǒng)沖湖積（Q4al+l）粉質黏土，第四系全新統(tǒng)海積層（Q4m）淤泥質土、粉砂，第四系全新統(tǒng)沖海積層（Q4al+m）粉質黏土、粉質黏土與粉砂互層，第四系上更新統(tǒng)（Q3）粉質黏土、粉土、粉砂、粉質黏土與粉砂互層、細砂。

各地層巖土物理力學指標見表1。

2.2 建模分析

該文使用通用巖土有限元計算軟件Plaxis 3D V20對土體及樁基結構進行建模計算，土體模型沿線路縱向尺寸為150 m，沿線路橫向尺寸為100 m，深度80 m[6]，材料模型采用土體硬化模型，樁與土體之間采用界面單元進行模擬。樁基模型為每個墩臺采用縱橋向2排、橫橋向4排，共計8根直徑1 m的摩擦樁，樁間距2.5 m，既有鹽通高鐵樁長57.5 m，新建鹽宜高鐵樁長62.5 m，承臺、橋墩、梁體等上部荷載采用面荷載的形式均布于樁端加載。該次共建立線間距20 m、30 m、40 m三個模型，總節(jié)點數(shù)分別為349 230個、360 502個、345 007個。

2.3 施工階段劃分

該次分析共劃分為5個施工階段，分別為初始階段，既有鹽通高鐵樁基施工階段，既有鹽通高鐵承臺、橋墩、梁體施工階段，新建鹽宜高鐵樁基施工階段，新建鹽宜高鐵承臺、橋墩、梁體施工階段，各施工階段說明見表2。

2.4 計算結果

對線間距20 m、30 m、40 m分別進行計算分析，計算結果見圖1、表3～5。

由表3～5可知：線間距20 m時，新建鹽宜高鐵施工對既有鹽通高鐵產生的總附加沉降量為13.243 mm；線間距30 m時，新建鹽宜高鐵施工對既有鹽通高鐵產生的總附加沉降量為8.964 mm；線間距40 m時，新建鹽宜高鐵施工對既有鹽通高鐵產生的總附加沉降量為6.317 mm。

3 結論

（1）新建鹽宜高鐵橋梁對周圍土體產生附加沉降，從而引起既有鹽通高鐵橋梁基礎發(fā)生沉降變形。

（2）隨著線間距的增大，新建鹽宜高鐵橋梁施工對既有鹽通高鐵橋梁產生的附加沉降逐漸降低。

（3）從線間距20 m增加到30 m時，新建鹽宜高鐵橋梁對既有鹽通高鐵橋梁的總附加沉降由13.243 mm降低為8.964 mm，新線對既有線的影響下降顯著。

（4）從線間距30 m增加到40 m時，新建鹽宜高鐵橋梁對既有鹽通高鐵橋梁的總附加沉降由8.964 mm降低為6.317 mm，影響下降不明顯。

參考文獻

[1]孫宗磊， 李悄. 石濟客專橋梁下穿京滬高鐵沉降影響分析[J]. 鐵道工程學報， 2013（2）： 53-57.

[2]李國和， 孫樹禮， 許再良， 等. 地面沉降對高速鐵路橋梁工程的影 響及對策[J]. 鐵道工程學報， 2008（4）： 37-41.

[3]冷伍明， 楊奇， 聶如松， 等. 高速鐵路橋梁樁基工后沉降組合預測研究[J]. 巖土力學， 2011（11）： 3341-3348.

[4]楊銀慶， 孟繁增， 禚一， 等. 擬建鐵路橋梁施工對并行既有高速鐵路橋梁變形響應仿真分析[J]. 高速鐵路技術， 2014（1）： 27-30.

[5]劉佳.高速鐵路橋梁并行地段的線間距研究[J].鐵道建筑， 2014（2）： 5-7.

[6]周樂平， 陳俊波， 姚進， 等.新建橋梁施工對既有高速鐵路橋梁的影響[J].土木工程與管理學報， 2018（4）： 83-88.