揭惠高速下穿厦深铁路桥设计方案研究

揭惠高速下穿厦深铁路桥设计方案研究

邵东杰

广东省交通规划设计研究院股份有限公司广东广州510060

摘要：本文以揭惠高速下穿厦深高铁为例，提出以一般路基下穿、气泡轻质土路基下穿与桥梁下穿三个方案，并把三个方案产生的附加应力对厦深高铁桥梁桩基沉降的影响进行了分析，最终总结出公路桥梁下穿高铁方案对厦深高铁影响最小，且便于后期管理与运营，为最优方案。

关键词：下穿高铁，桩基沉降，附加应力

Abstract:Inthispaper,theJiehuiExpresswayunder-crossXiashenhigh-speedrailasaexample,proposingthreesolutions:generalsubgradeunder-crossing,foamedcementunder-crossingandbridgeunder-crossingandtheeffectofthreesolutionsofadditionalstressonthebridgeofXiashenhigh-speedrailbeampilefoundationsettlementanalysis.Finallysummedupthatthehighwaybridgesunder-crossingthehigh-speedraileffectminimumandisconvenientforthelatterpartofthemanagementandoperation,istheoptimalsolution.

Keywords:under-crosshigh-speedrail,settlementofpilefoundation,additionalstress

1工程概况

揭惠高速公路与厦深高铁交叉于揭阳市南径镇龙门村，交叉处铁路桩号为K1352+416，公路交叉桩号为K24+234.5。公路采用分离式路基方式与铁路交叉。路线左幅、右幅在南径镇龙门村东侧分别从厦深高铁第52孔（DK239+766.603~DK239+799.353）、第53孔（DK239+799.353~DK239+832.103）内下穿。

揭惠高速主线走向与厦深高铁的交角约为65°(路线前进方向右偏角)。交叉处的铁路桥桥墩为宽度2.6m的倒圆角矩形墩，2m厚承台接群桩基础，桩基为9根1m直径的钻孔灌注桩，按摩擦桩设计。

图1揭惠高速下穿厦深高铁平面图

2限制条件

2.1地质情况

本段地形地貌属于冲积平原区，第四系松散土类工程地质区（Ⅰ区）。第四系厚度较大，其中夹多层淤泥质土层。本段软土主要为淤泥质粘土，灰黑色，饱和，流塑状，软土埋深达11.4m。

2.2相关规范要求

根据《高速铁路设计规范》[4]，“静定结构无砟轨道高铁墩台的工后沉降值应小于20mm，且其相邻桩墩台的沉降差应小于5mm。”当新建公路的路基离高铁较近时，有可能引起高铁桩基的沉降量超过规范要求，从而危害到高铁桥梁结构的安全。

3方案比选

3.1高铁桥下路基下穿方案

（1）方案介绍

路基左右幅中间靠近高铁桥墩段，采用悬臂式挡墙支档，挡墙上设置砼护栏，路基外侧由于为土路肩，设置波形护栏，断面图如下：

（2）软基处理方案

由于高铁桥下施工空间受限，在铁路中心两侧各20m范围软土路基采用高压旋喷桩进行处理。高压旋喷桩直径50cm，间距2.0m，处理深度14.2m。

3.2高铁桥下轻质土路基下穿方案

考虑气泡混合轻质土具有容重小，强度高、便于施工等特性，本方案采用轻质土路堤下穿，其中穿越厦深高铁段公路左线ZK24+210～ZK24+240、右线K24+220～K24+250段采用轻质土填筑，路基两侧设置砼护栏，轻质土外壁坡度1:0，外壁贴面板。基底采用高压旋喷桩做软基处理，软基处理方案与方案一相同。

图2方案一断面图

3.3高铁桥下桥梁下穿方案

揭惠高速主线桥下穿铁路桥的桥跨布置方案：上部结构为一孔简支30m跨小箱梁，下部为台帽接钻孔灌注桩基础，桥台两端路基采用高压旋喷桩处理。揭惠高速主线走向与厦深铁路的交角约为65°。该方案断面形式如下：

3.4各方案对比分析

（1）方案一、方案二对厦深铁路的影响

根据厦深铁路提供的资料51#、52#、53#计算沉降量分别为13.574mm、14.135mm、13.988mm。参考《铁路桥涵地基和基础设计规范》可知：磨擦桩桩基的总沉降量可将桩基视为实体基础计算，其附加应力应为桩底平面出的附加应力。[5]

由于方案一与方案二中，公路路基的高压旋喷桩离高铁桥梁桩基距离很近（最近约1米），故公路路基沉降对铁路桥桩基影响很大。厦深高铁桥梁桩底以下各层土的附加应力的计算参考《铁路桥涵地基和基础设计规范》中的分层总和法公式[5]进行计算：

根据规范公式算得，方案一、方案二因为公路荷载产生的附加应力引起沉降量如下表所示：

从上表可知，方案一、方案二引起的桥梁总沉降均超过了规范的沉降要求。

（2）方案三的优点

由于方案三是公路以桥梁方式下穿厦深铁路，且公路桥梁桩基距离铁路桩基最小净距为7.08m大于5D（D为铁路桥梁桩基直径＝1m），对铁路桩基的影响基本可以忽略不计，所以方案三对比方案一、二有以下的优势：

桥下区域不受公路恒载与汽车荷载，不改变桥墩及基础承台、桩基原有应力场与工程水文地质环境。对安全要求很高且已经运营的厦深高铁基本没有影响；

有效避免了路基对墩台及基础产生侧向力挤压桥墩、竖向路基沉降对摩擦桩造成负摩擦损害桩基安全可靠性；

公路与铁路仅为空间下穿，公路铁路构筑物无直接接触影响，便于施工和运营管理。

综上所述，本工程选择方案三为最终实施方案。

结论

本文以揭惠高速下穿厦深高铁为例，提出以一般路基下穿、气泡轻质土路基下穿与桥梁下穿三个方案，并把三个方案对厦深高铁桥梁造成的影响做了详细的分析，最终得出公路桥梁下穿高铁方案有对厦深高铁影响最小，且便于后期管理与运营等优点。本事例适合以后同类项目的参考与借鉴。

参考文献

[1]李月先，万军，高速公路软基段桥梁边墩位移处理[J].水利科技与经济,2006,1

[2]毛亚平，新建公路下穿高铁对既有高铁桩基的影响分析[J].山西建筑,2015.7

[3]贾延安，软基处理对邻近桩基水平位移影响数值分析[J].广东公里交通,2012.2

[4]TB10002.5-2005,铁路桥涵地基和基础设计规范[S].

[5]TB10621-2009,高速铁路设计规范[S].