新建市政道路及管线对高铁桥梁的影响分析

摘  要：本文以新乡市高新区新建海河路工程下穿京广高铁孟姜女河特大桥为例，对海河路道路及其市政管线下穿京广高铁段在施工及投入运营后车辆对高铁桥梁桥墩及其基础的影响进行研究分析。结果表明：海河路道路工程下穿京广高铁防护工程在施工与运营期间，对京广高铁孟姜女河特大桥196～201号桥墩的位移、沉降与高铁桩基轴力均有一定影响。孟姜女河特大桥196～201号桥墩竖向、顺桥向、横桥向位移最大值分别为-0.502mm、0.465mm、0.139mm，均满足规程中2mm限值要求。

关键词：道路;高铁桥梁;下穿施工;数值模拟

中图分类号：U443.22    文献标识码：A         文章编号：2096-6903（2020）08-0000-00

随着城市建设的发展，新建市政道路及市政管线下穿高铁线路成为普遍现象。当前，高铁线路80%以上采用桥梁结构型式，因此高铁桥梁基础变形的控制标准要远远高于普速铁路。由于新建道路及市政管线对高速铁路桥梁会产生影响，如何减小道路施工及运营对高铁桥梁的影响是工程建设需要考虑的重点问题。本文通过数值模拟来分析道路施工及运营对高铁桥梁的影响，以期为后续设计与施工提供指导与建议[1-2]。

1 工程概况

拟建海河路道路在新乡市高新区关堤乡白马村北约1000m处穿越京广高铁新乡东孟姜女河特大桥。海河路分三幅下穿京广高铁孟姜女河特大桥，铁路桥梁上部结构为长度32.6m的简支箱梁。海河路在下穿高铁处，为绕避高铁桥墩预留适当安全距离，道路做适当渠化，分为三幅路。其中北侧非机动车道从197～198号桥墩间下穿通过，机动车道从198～199号桥墩间下穿通过，南侧非机动车道从199～200号桥墩间下穿通过。车道布置由内向外为：双向六车道机动车道、非机动车道、人行道。海河路道路中线与京广高铁的交角约为83.3°，交叉处京广高铁的运营里程为K629+422.383，交叉处道路设计里程为K0+409.200。道路下方规划管线有2×DN400热力、DN500给水、DN315燃气、10kV电力、DN110通信等管线。如图1所示。

2 道路设计方案

2.1 道路方案

海河路为城市主干道，设计速度50km/h，道路红线宽50m。海河路分三幅下穿京广高铁孟姜女河特大桥197～200号桥孔，道路中线与京广高铁的交角约为83.3°。道路下穿京广高铁位置，桥梁为32.6m的预应力混凝土简支箱梁。道路采用U型槽底板+加强型防撞墙的方案，U型槽采用放坡开挖，现浇施工方式。如图2所示。

2.2 管线防护方案

根据海河路管线规划，道路与京广高铁交叉处南侧规划有通讯、燃气管线，北侧规划有电力、给水、热力管线。北侧热力、给水管线设置有1～4.5m矩形防护涵，南侧燃气管采用1.4m盖板防护，电力、通讯管线采用混凝土包封。直埋管线采用1：1放坡开挖施工，框架防护涵采用钻孔桩支护开挖，现浇施工。基坑防护桩为桩径1m、间距1.3m的钻孔灌注桩，桩顶设冠梁及横撑。如图3所示。

3 工程地质

项目区海河路下穿京广高铁、郑济高铁，工地现状有农田、既有高铁、在建高铁，场地地形较平坦，地貌属冲积平原，海河路下穿京广高铁、郑济高铁场地标高为71.0～73.0m。据现场调查和参考附近资料，拟建场地地层为第四系全新人工堆积层（Q4me）素填土、杂填土;第四系全新统冲积层（Q4al）粉质黏土、细砂、粉土、粉砂、细砂。本次计算采用的各土层岩土力学参数如表1所示。

4 控制标准的制定

根据国家铁路局发布的《公路与市政工程下穿高铁技术规程》（TB 10182-2017）3.0.3条规定：受下穿工程影响的高铁桥梁桥墩位移限值应符合下列规定（表2）。

5 施工影响预测

5.1 计算模型

采用Midas GTS NX大型岩土工程计算软件进行分析，计算道路在施工及运营阶段对孟姜女河特大桥196～201号桥墩的影响。具体见表3、图4。

（1）荷载参数。1）汽车荷载等级：公路一级;2）铁路荷载等级：ZK活载。

（2）材料参数。桥梁主要建筑材料：材料弹模按高铁桥梁设计采用的《铁路桥涵混凝土结构设计规范》（TB10092-2017）取值。

5.2 计算结果

海河路下穿引起高铁桥墩竖向位移云圖如图5所示。

海河路下穿引起高铁桥墩竖向位移趋势图如图6所示。

海河路下穿引起高铁桥墩横桥向位移趋势图如图7所示。

5.3 结果分析

海河路道路下穿京广高铁工程在施工与运营期间，对京广高铁孟姜女河特大桥196～201号桥墩竖向、顺桥向、横桥向位移最大值分别为-0.502mm、0.465mm、0.139mm，均满足《公路与市政工程下穿高铁技术规程》（TB 10182-2017）中表3.03规定的2mm限值要求。经综合分析，新建海河路道路下穿京广高铁孟姜女河特大桥工程的建设及运营对交叉处高铁桥梁的影响较小，风险可控。

5.4 施工措施

京广高铁设计标准高，行车速度快，为了确保铁路运营安全，建议采用如下措施：（1）尽量缩短下穿工程施工周期，合理安排道路及附属设施的施工顺序，减小工程实施对高铁运营产生的不利影响。（2）施工期间应严格控制施工器械高度，高铁桥下严禁大型机械施工。（3）在道路施工过程中，应加强在施工期间对高铁桥墩的位移监测，并根据监测资料的分析，判断铁路桥梁变形，对铁路桥梁安全进行预警[3]。

6 结语

通过从危险源、结构位置、净空、桥墩基础沉降、桥墩纵横向位移、桩基轴力、墩身防撞、防排水、铁路养护通道、交通安全设施等方面进行定量和定性分析，按新建海河路道路下穿京广高铁孟姜女河特大桥工程设计方案建设，工程的建设及运营对交叉处高铁桥梁的影响较小，风险可控。

参考文献

[1]杨红春.新建道路下穿高速铁路桥梁对高铁桥墩和桩基影响的分析[J].中国市政工程，2016（2）： 7-9+110-111.

[2]关莎莎.新建道路开挖对邻近高铁桥梁施工及运营的影响分析[J].中外建筑，2019（5）：244-246.

[3]马建军.新建管线穿越既有高速铁路变形影响的研究[J].四川建筑，2015，35（1）：111-112+116.

收稿日期：2020-07-09

作者简介：陈雪虎（1986—），男，河南洛阳人，本科，工程师，研究方向：建筑工程。