安徽上铁地方铁路开发有限公司 江苏徐州 221000
摘要：城市道路新建或改建时，下穿既有高铁桥梁的项目，由于高铁运输非特殊情况下不能被中断，而城市内交通网络完善的任务化源源不断，所以这种新建或改建城市道路项目的施工工法、顺序对于高铁结构及运营的影响，在设计阶段就需从多个角度出发来考虑，同时也需要经过多方面的统筹、协调和安排，确保项目施工时的安全、便捷。下穿高铁桥梁的方案主要需要控制运营中的高铁桥梁的水平位移和竖向沉降两个方面的内容。鉴于此，本文主要分析道路下穿段运营对高铁桥梁基础的影响。
关键词：道路下穿段；高铁桥梁基础；影响
1、引言
某处一高铁段项目位于京九铁路—永城高速段，处于K4+412．4～K4+750里程范围内，下穿商合杭高铁亳州特大桥墩号P431与P432之间(48+80+48)m桥梁主跨内，道路中心线与铁路中心线相交，铁路里程为DK64+017．63，道路里程为K4+637．650，交叉角度为69°36'．亳州北一环下穿道路横断面路幅布置：2．5m人行道+4．5m非机动车道+2m侧分带+15m机动车道+4m中央分隔带+15m机动车道+2m侧分带+4．5m非机动车道+2．5m人行道，路幅总宽52m．桥墩为圆端形实体桥墩，墩高9．0～12．8m，P430、P433号墩位置采用12根直径1．0m钻孔灌注桩基础，承台尺寸为7．6m×10．4m×2．2m，桩长62m；而P431、P432号墩位置采用15根直径1．5m钻孔灌注桩基础，一级承台尺寸为10．6m×18．6m×3．0m，二级承台尺寸为7．6m×12．4m×0．5m，桩长77m．商合杭高速铁路设计速度目标值为350km/h，轨道采用无缝线路、无砟轨道，设计荷载为ZK活载．亳州北一环路为城市道路主干路，设计速度60km/h，路面设计以BZZ-100为标准轴载，路面类型为沥青混凝土路面。
2、常用下穿方式
2.1、路基方式下穿
路基方式为利用桥下空间直接修筑路基。其优点为造价低、施工方便，缺点为道路荷载直接作用于桥下地基，增加了铁路桥墩荷载，有可能导致桥墩变形超限。
2.2、桥梁方式
桥梁方式为在铁路桥下修建桥梁，形成两个相对独立的受力系统。这种方式将对铁路桥墩的影响减至最小，且施工时采取相应的措施保护既有桩基及铁路运营，当有条件时采用桥梁方式下穿铁路桥墩应为首选。
2.3、“U”形槽方式
“U”形槽方式为利用结构底板分散路基结构荷载对桥墩的影响，但不可忽视附加荷载对桥墩变形的影响。同时，也需要考虑地下水及沉降对“U”形槽结构自身的影响。施工期间开挖桥下现状地基，其对铁路运行的安全也需要考虑。
3、道路下穿段运营对高铁桥梁基础的影响
可能存在的安全隐患。在此类项目中，可能引起异物抛落的安全因素主要集中在高速铁路桥梁的附属设施上，例如：桥梁装配式混凝土栏杆，桥面两侧散排泄水孔，翼缘板下方外挂的集中排水管。（1）这些附属设施在长时间的风化侵蚀及太阳暴晒后，材料老化，强度下降。遇到强风时可能会掉落，再加上高速运行的列车经过时，产生的震动和风速，也会有一定程度的影响。（2）排水管漏水、泄水孔直接排水而产生的高空落水，影响行车安全，也会对路面造成破坏。在冬季时，容易结冰溜，冰溜脱落对行车和行人有安全威胁。（3）一般道路下穿高铁桥梁工程中，道路预留净空在5m以上，异物掉落下来的惯性和冲击力不小，对行车和行人造成人身损失。（4）如果桥梁下方是运行的铁路，对列车也会造成极大的影响，严重者可将列车逼停或慢行。
4、计算分析
计算采用3组工况进行分析，分别为：线路两侧荷载满铺(工况1)；线路一侧满铺荷载(工况2)；桥梁一侧线路满铺(工况3)．其中对于工况2和工况3，由于模型对称，现仅分析荷载施加一侧。
本文中符号规定如下：1)竖向变形结果负值表示沉降，正值表示隆起；2)纵向水平变形结果正值表示指向桥梁小里程，负值表示背离桥梁大里程；3)横向水平结果正值表示道路大里程，负值表示道路大里程。
表1桥梁基础变形值mm
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下穿道路段范围内的土体变形明显．结合表1计算结果可以看出：工况1下穿道路运营引起桥梁基础的变形最大，最大沉降值为－0．035mm，发生在下穿道路离桥梁基础较近的位置；而在3种工况下，离下穿道路较远的位置，基础另一侧会发生隆起的现象，最大隆起值发生在工况1下，变形值为0．005mm；各种工况下，由于荷载布置的位置不同，桥梁基础纵横向变形不一，但最大变形值势必发生在下穿道路离桥梁基础较近的位置，工况1下引起的变形值最大，为－0．062mm。
5、防范措施
为减少道路施工给铁路桥梁安全带来的不利影响，下穿结构施工应严格按照铁路要求进行。（1）铁路桥下施工，须严格注意防止设备、材料等对铁路桥墩和梁体的损害，特别注意铁路安全及自身施工安全。（2）施工期间，吊装作业的大型机械设备或重型机械设备，不可靠近铁路桥墩，不可在铁路桥墩侧地基上行走碾压。（3）施工时，注意车辆进出路径及大型设备的操作规则，避免发生损害铁路梁体及桥墩的事件。（4）桩基施工时采用旋挖钻机以减少震动对既有铁路桥梁基础周边土体的扰动。（5）施工完成后，施工单位应及时清理施工区一切临时建筑物、施工机具、器材等设施。（6）施工及运营期间应设置必要交通标志、标线、安全警示标志等设施。（7）外挂的集中排水管拆除，封堵泄水孔，原来的散排水方式改为集中排水，将排水管固定在铁路桥墩上，顺桥墩排水。施工后改变原来分散、外挂泄水管排水方式为梁端集中排水。桥下道路范围内的泄水孔封堵，桥下道路范围外的泄水孔通过梁端泄水孔进行集中排水。具体改造方法:泄水孔最下部采用发泡剂封堵，泄水孔上部用自流平砂浆进行密封，底座板与防护墙之间区域进行顺坡，发泡剂与砂浆结合部位用钢筋网或塑料盖板进行封闭支撑。封堵后桥面水由防护墙排水孔流入防护墙与竖墙之间空间，由此集中至梁端排出。
6、结束语
随着我国高速铁路建设的快速发展，通车的里程在不断地增加，越来越多的道路需要与高速铁路交叉。根据铁建设〔2012〕23号文的要求，新建公路与已建或在建高速铁路以桥梁方式交叉跨越时，应优先选择公路下穿高速铁路方案。为了保证运营的安全和旅客乘车的舒适度，铁路对自身的沉降、碰撞等有严格的控制。道路下穿铁路需要在一定程度上改变铁路结构原有的受力、改变平面及空间布置。因此，在方案选择上需要经过多方面比选，与铁路部门保持沟通，确保方案及后续实施顺利进行。由此可见，本文的研究也就显得十分的有意义。
参考文献：
[1]赵永明.道路下穿段运营对高铁桥梁基础的影响[J].兰州工业学院学报,2018,25(03)：24-26.
[2]马海涛.市政道路下穿既有高铁桥梁板桩防护技术研究[J].铁道勘察,2018,44(03)：31-35.